FR2521363A2 - Machine electrique a courant continu, a entrefer cylindrique et a excitation permanente - Google Patents

Abstract

DANS UNE MACHINE ELECTRIQUE A COURANT CONTINU SELON LE BREVET PRINCIPAL, ON REMPLACE UN OU PLUSIEURS POLES PERMANENTS P A PLAQUETTES AIMANTEES A LOGEES DANS DES FENTES 1, 2, PAR UN POLE BOBINE RESPECTIF DE FACON A DOTER LA MACHINE ELECTRIQUE D'UN INDUCTEUR HYBRIDE FORME D'UNE SUCCESSION ALTERNEE DE POLES A AIMANTS PERMANENTS P ET DE POLES BOBINES P AVEC REPARTITION POLAIRE REGULIERE. APPLICATION A LA CONSTRUCTION DE MOTEURS ELECTRIQUES.

Description

On a décrit, dans le brevet principal, un inducteur statorique de machine électrique à courant continu de hautes performances avec excitation permanente obtenue à 11 aide de plaquettes aimantées qui sont avantageusement en samarium-cobalt ou autres terres rares et qui, pouvant être de forme géométrique simple telle que rectangulaire, sont logées dans des fentes à contour polygonal fermé ménagées dans un empilage de tales convenablement découpées, ces fentes ne laissant subsister à leurs extrémités que des isthmes de matière très étroits et par conséquent non susceptibles -de courtcircuiter le flux magnétique utile.

Les essais effectués par la Demanderesse avec des moteurs électriques ayant un tel inducteur statorique ont révélé que, si le fait de conserver un flux constant élevé procure un fonctionnement satisfaisant jusqu'8 des vitesses de l'ordre de 3000 tr/mn, il n'en est plus de mOme pour des vitesses supérieures, à cause de l'échauffement exagéré de l'induit dt à l'augmentation importante des pertes fer dans les tales du rotor, pertes liées à la vitesse et à l'importance du flux0 Le rendement décrott alors rapidement et en outre la tension entre les lames du collecteur peut devenir prohibitive à grande vitesse puisque, à flux constant, l'augmentation de vitesse s'obtient par accroissement de la tension d'induit,
La présente invention a pour obJet une variante de réalisation de l'inducteur statorique du brevet principal qui :
- conserve, dans la plage des basses vitesses (par exemple de O à environ 3000 tr/mn) , les avantages dcun moteur à flux élevé (couple constant et important),
- permette dtatteindre des vitesses supérieures (par exemple 6000 tr/mn) sans augmentation prohibitive des pertes fer et de la tension d'alimentation (dans la plage allant de 3000 à 6000 tr/mn, le fonctionnement pourrait Outre à puissance constante),
- maintienne un rendement élevé quel que soit le régime.

A cet effet et conformément à la présente inven tion, on remplace un ou plusieurs piles permanents à plaquettes aimantées logées dans des fentes selon le brevet principal, par un pôle bobiné classique respectif de façon à doter la machine électrique d'un inducteur hybride qui peut avoir avantageusement une succession alternée de pôles à aimants permanents et de pales bobinés formant une répartition polaire régulière, selon une technique ancienne illustrée notamment par le brevet français 1.407.904.

Cet inducteur hybride permet, gracie à son ou ses piles bobinés offrant une faculté de variation d'ampères-tours, de réduire le flux dans la plage criti: que des grandes vitesses, supprimant ainsi --ou du moins réduisant notablenest-- les inconvénients signalés plus haut, la présence de pales permanents au catie de pales bobinés permettant de réduire les pertes dues à l'exci- tation, celles-ci se limitant à ces derniers.

La description qui va suivre en regard du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut Outre réalisée.

La figure unique est une vue schématique en plan d'une tale découpée de l'empilage statorique conforme à un mode de réalisation de la présente invention, cette tôle étant représentée en position autour du rotor du moteur électrique.

On a utilisé sur le dessin les mêmes références que dans le brevet principal pour désigner les mêmes parties.

On y retrouve ainsi les pales permanents P (ici au nombre de trois et à 120 les uns des autres) obtenus par empilage de tales poinçonnées identiques T délimitant avec le rotor R un entrefer cylindrique B. Chaque pale permanent P présente dans son axe une fente à configuration en V s'ouvrant vers l'entrefer B et dont les branches sont formées de deux encoches rectangulaires 1, 2 se re
Joignant au soumet du V et se terminant par ailleurs à proximité immédiate de l'entrefer B, ne réservant que de très étroits isthmes 3, 3 de matière dans la tale T aux extrémités des épanouissements polaires 4 bordés par des échancrures interpolaires 5. Dans ces fentes 1 2 sont logées les plaquettes aimantées A qui engendrent le flux magnétique permanent du moteur.

Entre les pales permanents P à plaquettes ai mantées A conformes au brevet principal sont intercalés, selon la présente invention, des pales bobinés Pt.

A cet effet, la découpe de la galerie T par poinçonnage comporte, outre les fentes à contour polygonal 1, 2 destinées au logement des aimants permanents
A, telles que décrites au brevet principal, des dents polaires 6 munies chacune d'un épanouissement polaire 7 et qui, après empilage, constitueront les noyaux polaires de Pw.

L'inducteur peut comporter, selon le fonctionnement désiré, un seul ou plusieurs pales bobines Pt. Dans l'exemple illustré, le moteur comporte six pales qui sont alternativement permanents P et bobinés PEO
L'excitation des pales bobinés P' orée un flux qui s'ajoute généralement à celui qui est engendré par les aimants permanents A, mais qui peut éventuellement Outre nul ou même soustractif pour réduire le flux total dans le rotor R.

Plus précisément, on pilotera l'excitation des pales bobinés Pt selon le régime de rotation du moteur qu'on peut subdiviser en trois plages
10/ Pour les basses vitesses (par exemple de 0 à 3000 tr/mn), on opère à couple constant, les ampbres- tours des pales bobinés P'-qui sont additifs vis-d-vis du flux produit par les pales permanents P- étant au maxi mum afin d'avoir un courant d'induit minimum. La vitesse du moteur varie alors comme la tension appliquée au collecteur.

20/ Pour les vitesses plus élevées (par exemple de 3000 8.5000 tr/mn) que l'on ne peut atteindre en conti nuant à augmenter la tension dtalimentation sous peine d'étincelles au collecteur et de chute de rendement, on opère à puissance constante en réduisant progressivement le flux par réduction des ampères-tours des pales bobinés
Pt depuis leur maximum (par exemple à 3000 tr/mn comme indiqué plus haut sous 10/) jusqu'à O (par exemple à 5000 tr/mn).

3 / Pour les très grandes vitesses (par exemple de 5000 à 6000 tr/mn), on opère toujours à puissance constante, mais en inversant alors les ampères-tours des piles bobinés Pt pour venir en soustraction du flux engendré par les piles permanents P. On ne peut évidemment poursuivre trop loin cette inversion des ampères-tours des piles bobinés P' car on risquerait de démagnétiser les piles permanents P.

Le pilotage des ampères-tours des pôles bobinés
Pt qui vient d'outre décrit (maintien à leur valeur additive maximum dans un premier régime de basses vitesses, décroissance jusqu'à l'annulation dans un second régime de vitesses intermédiaires et inversion de sens pour les rendre soustractifs dans un troisième régime de grandes vitesses) est aisément assuré par un montage classique de commande du courant dtexcitationt d à partir dtune dynamo tachymétrique fournissant un signal de vitesse à un détecteur de seuil réglé sur la vitesse de transition désirée (3000 tr/mn dans ltexemple considéré).

Le moteur à inducteur hybride P-Pt qui vient outre décrit présente des avantages appréciables s
- Optimisation du fonctionnement dans une plage élargie de vitesse t
- Facilité de régulation du flux par pilotage du courant d'excitation en fonction de la vitesse désirée ;
- Pas de risque d'emballement du moteur si par aeeident le courant d'excitation des piles bobinés P' vient à 8 s'annuler ;
- Rendement amélioré par rapport aux solutions traditionnelles, une partie seulement des piles étant bobinée (réduction des pertes d'excitation).

Il va de soi que le mode de réalisation décrit ntest qutun exemple et qu'on pourrait le modifier, notamment par substitution dtéquivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Machine électrique à courant continu selon la revendication 1, 2 ou 3 du brevet principal, caractérisée en ce qu'on remplace un ou plusieurs piles permanents (P) à plaquettes aimantées (A) logées dans des fentes (1, 2), par un pale bobiné respectif de façon à doter la machine électrique d'un inducteur hybride.

2. Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'inducteur hybride comporte une succession alternée de pales à aimants permanents (P) et de pales bobinés (Pt) avec répartition polaire rd- gullbre.

3.. Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ehaque tale (T) de 11 empilage statorique est découpée de manière à présenter, outre les fentes à contour polygonal (1, 2) destinées au logement des aimants permanents (A), des dents polaires (6) munies chacune dtun épanouissement polaire (7) et qui, après empilage, constituent les noyaux polaires (p')o