FR2543754A1 - Machine tournante electromagnetique a courant continu sans balais - Google Patents

Abstract

DANS CETTE MACHINE COMPORTANT UN ARBRE DE ROTOR 10, UNE CARCASSE 12 ET DES NOYAUX D'INDUIT 26 SOLIDAIRES DE LA CARCASSE, IL EST PREVU DES AIMANTS PERMANENTS 16 MONTES SUR LE ROTOR ET PRODUISANT UN FLUX MAGNETIQUE, DES MOYENS EN FORME DE BOBINES 34 MONTES SUR LES NOYAUX D'INDUIT ET DONT UNE PARTIE EST SITUEE DANS UN ENTREFER MENAGE ENTRE LES NOYAUX D'INDUIT ET LES AIMANTS, ET DES MOYENS 22 DE FORMATION D'UN CIRCUIT MAGNETIQUE SITUES ENTRE LA CARCASSE ET LES AIMANTS POUR LE RETOUR DU FLUX MAGNETIQUE, LE COURANT CIRCULANT DANS LES MOYENS EN FORME DE BOBINES 34 PROVOQUANT UN DETOURNEMENT PARTIEL DU FLUX MAGNETIQUE PRINCIPAL DELIVRE PAR LES AIMANTS. APPLICATION NOTAMMENT AUX MOTEURS ET GENERATRICES A COURANT CONTINU.

Description

L'invention concerne une machine tournante élec-

tromagnétique à courant continu sans balais comme par exem-

ple un moteur électrique à courant continu, une génératri-

ce électrique à courant continu, pour la transformation d'une énergie électrique en énergie mécanique ou vice-ver- sa. Dans un moteur électrique à courant continu par exemple, on a souvent utilisé une combinaison de balais et de collecteurs pour réaliser la commutation mécanique dans la direction, du courant dirigé vers les bobinages d'induits utilisés pour une production continue d'un couple suivant

un certain sens de rotation Des machines tournantes élec-

triques d'un tel type présentent cependant des inconvénients consistant en ce que le-contact par frottement des balais avec la surface circonférentielle des collecteurs entraîne la formation de bruits mécaniques et électriques, y compris

des vibrations mécaniques et des pulsations qui sont des in-

convénients importants réduisant le rendement des machines.

Dans l'art antérieur il existe également des mo-

teurs sans balais du type comportant un capteur tel qu'un dispositif photosensible, un générateur de Hall, ainsi qu'un système électronique apte à détecter la position angulaire d'un rotor de manière à commuter le courant traversant les bobinages-de l'induit pour produire un couple continu dans un sens de rotation voulu de l'organe tournant Les moteurs de ce type présentent comme avantage le fait de ne comporter aucun organe de contact à frottement tel que des balais et des collecteurs, tout en ne présentant pas les inconvénients

tels que ceux produits dans les moteurs décrits au paragra-

phe précédent Le circuit électronique utilisé pour les mo-

teurs sans balais de l'art antérieur apporte une complexité

dans la configuration des circuits du moteur et par consé-

quent est d'un prix onéreux et peut également être affecté par un environnement chaudou, par exemple,à une température

d'environ 70 degrés centigrades ou davantage.

Avec les générateurs électriques classiques à cou-

rant continu, il se présente les mêmes difficultés étant don-

né qu'ils possèdent les mêmes caractéristiques structurelles que les moteurs Ceci est aisément visible dans le fait que par exemple l'entraînement du rotor d'un moteur à courant continu par un système d'entraînement quelconque le fait

fonctionner en génératrice pour produire une énergie élec-

trique induite aux bornes des bobinages de son induit. C'est pourquoi un but de la présente invention est de fournir une machine tournante électromagnétique à

courant continu sans balais; qui soit exempte des inconvé-

nients de l'art antérieur décrits ci-dessus et qui de fa-

l J gon spécifique possède une structure simple et une confi-

guration de circuit simple.

Conformément à la préàente invention une machi-

ne tournante électromagnétique à courant continu sans balais

telle qu'un moteur électrique à courant continu, une généra-

trice électrique à courant continu, comporte un rotor possé-

dant un aimant permanent qui possède une surface périphéri-

que extérieure cylindrique aimantée avec la même polarité.

La surface extérieure est en vis-à-vis de noyaux d'induit fixés sur la surface cylindrique intérieure d'une carcasse <X formant le stator de la machine Dans la structure le flux magnétique émanant de l'aimant du rotor traverse les noyaux d'induit et revient à l'aimant à partir d'une position autre que les noyaux d'induit Le noyau d'induit est muni de bobinages -qui sont enroulés sur lui de telle manière qutune partie des bobinages est contenue dans l'entrefer formé entre

l'aimant du rotor et les noyaux Un flux magnétique supplé-

mentaire induit en réponse au courant circulant dans les bobinages de l'induit a pour effet que le flux magnétique principal produit par l'aimant du rotor est détourné de la même manière, indépendamment de la position angulaire du rotor Par conséquent, on obtient une rotation continue du -rotor dans le cas de moteurs à courant continu, et l'on

obtient une production continue d'énergie à courant conti-

nu dans le cas de génératrices à courant continu.

On obtient par conséquent une machine tournante

électromagnétique à courant continu sans balais, ne compor-

tant aucune structure complexe ni des caractéristiques de circuit complexes en association avec des bruits mécaniques et électriques dus à un contact par frottement comme dans

les machines tournantes classiques.

Conformément à la présente invention, une ma-

chine tournante électromagnétique à courant continu com-

porte des moyens en forme d'aimantsperiảnentsservant à

produire un flux magnétique et possédant une forme géné-

rale creuse circulaire dont une partie de la surface est aimantée avec *une première polarité magnétique et dont l'autre partie de la surface est aimantée avec la seconde

polarité magnétique opposée à la première, des moyens for-

mant arbre du rotor, servant à supporter, dans une posi-

tion fixée à demeure, lesdits moyens-en forme d'aimants,

des moyens formant carcasse constitués en un matériau magné-

tiquement perméable servant à supporter avec possibilité de rotation lesdits moyens formant arbre du rotor, des moyens formant noyaux d'induit portés d'une manière

fixé à demeure par lesdits moyens formant carcasse de ma-

nière à faire essentiellement face à une partie de sur-

face desdits moyens en forme d'aimants afin de laisser passer en eux le flux magnétique, des moyens en forme de

bobines portés par lesdits moyens formant noyaux d'in-

duits pour conduire le courant en eux, une partie des-

dits moyens en forme de bobine étant disposée dans un entrefer ménagé entre lesdits moyens formant noyaux d'induit et lesdits moyens en forme d'aimants, et des moyens de formation d'un trajet magnétique, disposés entre lesdits moyens formant carcasse et lesdits moyens en forme d'aimants de manière à transmettre le flux

magnétique entre lesdits moyens formant carcasse et les-

dits moyens en forme d'aimants,,ce qui a pour effet que

le courant circulant dans lesdits moyens en forme de bo-

binesprovoque un détournement partiel du flux magnétique

émanant desdits moyens en forme d'aimants.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels:

la figure 1 est une vue en perspective partiel-

lement arrachée montrant une forme de réalisation préférée d'un moteur électrique sans balais conforme à la présente invention, qui est utile pour la compréhension du principe de cette dernière, la figure 2 représente l'extrémité latérale du moteur vu de la gauche sur la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe transversale longitudinale montrant de façon plus détaillée la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, la face d'extrémité étant vue selon une coupe prise suivant la ligne en trait mixte III sur la figure 43 la figure 4 est une vue en coupe transversale

latérale motnrant la face d'extrémité de la forme de réa-

lisation prise en coupe suivant la ligne en trait mixte IV de la figure 3;

la figure 5 est une autre vue en coupe trans-

versale-latérale montrant la face d'extrémité de la for-

me de réalisation, prise en coupe suivant la ligne en trait mixte V de la figure 3; les figures 6, 7 et 8 sont des vues semblables respectivement aux figures 3, 4 et 5 et montrent une autre forme deréalisation de la présente invention, les lignes de coupe étantreprésentées par des références en chiffres romains correspondants aux numéros des figures; la figure 9 est une vue en coupe transversale

longitudinale semblable à la figure 3 et montrant une au-

tre forme de réalisation de la présente invention; les figures 10 et 11 sont des vues semblables respectivement aux figures 3 et 4 et montrent une autre forme de réalisation de la présente invention; la figure 12 montrent une vue en perspective d'une partie du moteur représentée sur les figures 10 et 11; la figure 13 représente une vue à plus grande échelle d'une partie du moteur représentée sur la figure ; les figures 14 et 15 montrent une vue en coupe transversale latérale d'autres formes de réalisation de la présente invention;

les figures 16 et 17 représentent des vues uti-

les pour la compréhension du procédé de fabrication de l'induit utilisé dans les formes de réalisation données à titre d'illustration, la figure 18 montre un autre exemple de la

structure de l'induit utilisable dans l'exemple de réa-

lisation donné à titre d'illustration; la figure 19 est une vue en coupe transversale

longitudinale semblable à la figure 3 et montrant une au-

tre forme de réalisation de la présente invention; et la figure 20 est une vue en coupe transversale latérale semblable à la figure 4 et montrant une autre forme de réalisation de la présente invention fournissant

un rendement global amélioré du moteur.

En référence aux figures 1 et 2, on a repré-

senté une forme de réalisation, donnée à titre d'illus-

tration, de la présente invention et relative à un mo-

teur électrique à courant continu sans balais comportant un arbre tournant 10 qui est soutenu avec possibilité de rotation par des moyens de support non représentés, qui sont fixés sur une carcasse de stator 12 L'arbre 10 et

la carcasse 12 sont constitués en un matériau magnétique-

ment perméable La carcasse 12 du stator est de forme gé-

générale cylindrique de manière à entourer les parties im-

portantes du moteur et est fixé sur l'embase de ce dernier,

non représentée.

Sur l'arbre 10 se trouve monté à demeure un sup-

port 14 qui est de forme générale cylindrique et est cons-

titué par des couches stratifiées de matériau magnétique.

Sur le support magnétique 14 est également fixé à demeure

un aimant permanent qui possède également une forme cy-

lindrique de manière à recouvrir au moins partiellement le pourtour extérieur du support 14 L'aimant permanent

18 est polarisé dansun sens prédéterminé, dans lequel l'ai-

mant 16 a sa circonférence cylindrique extérieure 18 aiman-

tée selon une première polarité magnétique et son pourtour cylindrique intérieur aimanté suivant l'autre polarité qui opposée à la première Dans la forme de réalisation donnée à titre d'illustration, le pourtour extérieur 18 comporte un

pôle nord magnétique (N) et la circonférence intérieureijos-

sède un pâle sud magnétique (S), comme cela est représenté sur les figures L'arbre 10, le support 14 et l'élément 16 constituent le rotor du moteur, tel qu'il est indiqué d'une

manière générale par le chiffre de référence 20 sur la fi-

gure. A l'intérieur de la carcasse 12 du stator se 1-J trouve prévu un organe 22 formant un trajet magnétique et

qui est distant de l'aimant 16 suivant la direction lon-

gitudinale de l'arbre 10 L'organe 22 formant le trajet

magnétique possède d'une manière générale une forme sem-

blable à un disque et est fixé au niveau de sa surface

1, intérieure périphérique cylindrique 24 Sinon l'or-

gane 22 peut être fixé sur l'arbre 10 du rotor L'organe 22 est également avantageusement constitué par des couches

stratifiées de matériau magnétique afin de véhiculer, ef-

ficacement en lui-mo eun flux magnétique L'organe 22-com-

porte une ouverture 36 qui est de forme générale cylindri-

que de manière à loger en son intérieur le support 14, avec

un faible espacement ou un entrefer 38 ménagé entre elle-

même et le support.

Dans la forme de réalisation donnée à titre

d'exemple, deux noyaux d'induit 26 sont également por-

tés, en y étant fixés à demeure, par la surface inté-

rieure 24 de la carcasse 12, dans une position longitu-

dinale située en vis-à-vis de la surface extérieure 18 de l'aimant 16 Sur les figures on n'a représenté que l'un

des noyaux 26, à titre de simplification Les noyaux d'in-

duit 26 possèdent la forme générale d'un Y, dont le pied 28 est fixé sur la surface intérieure 24 au niveau de la partie d'extrémité de cette dernière Les noyaux d'induit 26 peuvent être constitués de préférence par des couches

stratifiées de matériau magnétique, et possèdent un cou-

ple de branches 32, qui portent respectivement les bobi-

nages d'induit 34 Les deux bras incurvés 30 et 32 suivent une courbe en s'étendant d'une manière générale le long et au-dessus de la surface extérieure 18 de l'aimant 16 en laissant subsister un espace ou entrefer 40 par rapport

à la surface extérieure de l'iamant 16, de manière à con-

centrer et conduire dans cet espace le flux magnétique 4 qui est fourni par l'aimant permanent 16 afin de le diriger vers la branche 26, comme cela est nettement

visible sur la figure 2.

Dans la structure donnée à titre d'exemple, le flux magnétique 4 produit par l'aimant permanent 16 est conduit à travers l'entrefer 16, dans les branches ou 32, dans le noyau d'armature 26, dans la carcasse

12, dans l'organe de formation du flux 22, dans l'entre-

fer 38 et dans le support rotatif 14 et revient jusqu'à l'aimant 16, comme cela est représenté sur les figures

par une boucle fléchée.

Lors du fonctionnement, lorsque le courant circule dans les bobinages 34, un flux additionnel 41

est induit autour des bobinages 34, commecela est repré-

senté par des flèches sur la figure 1 Le flux addition-

nel c 1 a pour e 2 ffet de faire dévier partiellement le flux principal qp produit par l'aimant 16 autour de ce dernier, comme cela est représenté par 42 sur la figure 2 Une telle déviation tournante du flux 42 provoque l'application d'un couple au rotor 20 dans le sens des

aiguilles d'une montre dans la figure 2, dans ce cas.

Etant donné que l'aimant permanent 18 est ai-

manté de telle manière que sa partie périphérique ex-

térieure possède une polarité essentiellement uniforme et identique, le pôle nord par exemple, comme cela a -0 été indiqué précédemment, le flux magnétique principal

ip est maintenu constant en direction de sorte que l'in-

tersection relative entre le flux principal à et le flux

4) 2 ainsi détourné est également conservé identique Cet-

te constance provoque une rotation continue du rotor 20 dans le sens des aiguilles d'une montre, si le courant est envoyé de façon permanente dans la même direction

aux bobinages d'induit 4.

Si le courant est envoyé auxbobinago E d'induit 34 dans l'autre direction opposée à la direction décrite, alors le flux magnétique + produit par l'aimant 16 et passant à proximité des bobinages 34 dans l'entrefer 40 est tenu de tourner dans le sens opposé, comme cela est indiqué par des traits mixtes sur la figure 2 Ceci entraîne l'appli- cation d'un couple permanent au rotor 20 en sens inverse

des aiguilles d'une montre sur la figure 2, ce qui provo-

que une rotation continue du rotor 20 dans le sens opposé.

En effet, la commutation du courant envoyé aux bobinages

d'induit 34 provoque une rotation en sens inverse du ro-

tor 20 Le degré ou le taux de déviation du flux princi-

pal t 1 est associé au courant circulant dans des bobinages 34 et par conséquent à la tension qui leur est appliquée, de sorte que plus la tension est élevée, plus le rotor 20

tourne rapidement.

La forme de réalisation préférée et décrite

en référence aux figures 1 et 2 va être étudiée de fa-

çon plus spécifique en référence aux figures 3, 4 et 5.

Sur ces figures, les composants ou les éléments de struc-

ture semblables sont désignés par les mêmes chiffres de

référence et on n'en donnera pas une nouvelle descrip-

tion à titre de simplification Comme cela est visible

sur ces figures, l'arbre 10 du rotor est supporté de fa-

çon à pouvoir tourner au moyen de paliers 50 et 52 si-

tuésrespectivement sur des organes latéraux 54 et 56

qui sont accouplés à la carcasse du stator 12 L'écar-

tement de l'organe 22 de formation du flux par rapport

aux noyaux dtinduit 26 suivant la direction longitu-

dinale de l'arbre 10 est maintenu au moyen d'une ou plu-

sieurs entretoises 58, qui peuvent être avantageusement

formées par un seul organe annulaire Les bobines d'in-

duit 34 peuvent être avantageusement raccordées, en étant branchées en parallèle ou en série les unes avec les autres, à une source d'alimentation en énergie à courant continu, non représentée, par l'intermédiaire d'un commutateur ou

d'un circuit d'inversion de polarité, également non re-

présenté, pour commuter les sens des courants devant être

envoyés aux bobinages 34.

Le flux magnétique principal @ délivré par l'ai-

mant permanent 16 forme des boucles représentées sur la fi-

gure 3 Le courant traversant les bobinages d'induit 34 et dont la direction est indiquée par des points contenus par des anneaux repérant des bobinages 34, a pour effet qu'un flux additionnel e 1 est induit autour des bobinages, si bien que le flux principal ' est détourné ou incurvé comme représenté sur la figure 4 Ceci provoque l'application d'un couple permanent au rotor 20, ce qui l'entraîne dans un sens de rotation qui dépend de la relation entre le sens

du courant et la polarité d'aimantation de l'aimant 16, com-

me cela a été décrit antérieurement de façon détaillée.

Une autre forme de réalisation d'un moteur à courant continu conformément à la présente invention est

représentà sur les figures 6, 7 et 8, auxquelles se réfé-

rera la description ci-après Dans cette variante de réa-

lisation, l'arbre 10 du rotor porte un couple d'aimanta

permanents 16 a et 16 b par l'intermédiaire d'un support 14.

Un aimant permanent 16 a par exemple est aimanté de telle

sorte que ses parties périphériques extérieure et inté-

rieure portent respectivement un pôle nord et un pôle sud,

tandis que l'autre aimant 16 b est aimanté de façon inver-

se, c'est-à-dire que ses parties périphériques extérieu-

re et intérieure possèdent respectivement un pôle sud et un pôle nord Les deux aimants permanents 16 a et 16 b sont situés à une distance prédéterminée suivant la direction longitudinale. Sur la carcasse 12 du stator, deux couples de noyaux d'induit 26 a et 26 b sont fixés de telle manière qu'un couple de branches 30 a et 32 a ou 30 b et 32 b de ces noyaux sont situées en vis-à-vis d'une surface associée faisant partie des surfaces périphériques extérieures 18 a et 18 b des aimants 16 a et 16 b du rotor Chacune des branches 30 a et 32 b et 30 b et 32 b porte un bobinage correspondant faisant partie des bobinages d'induit 34 a et 34 b, de telle manière qu'une partie ou une certaine

longueur du fil les constituant s'étend dans les entre-

fers associés 40 a et 40 b formés entre ces branches et

les surfaces extérieures 18 a et 18 b des aimants 16 a et 16 b.

Un nombre pair d'ensembles, à savoir plus de deux ensembles,

de noyaux d'induit 16, de bobinages 34 et d'aimants perma-

nents 16 peut être prévu dans d'autres formes de réalisation.

Lors du fonctionnement, les flux magnétiques

)a et Ob provenant des aimants respectifs 16 a et 16 b sui-

vent le même trajet en se combinant l'un à l'autre pour former un circuit magnétique sur une seule boucle avec un

flux magnétique combiné ( 0, comme cela est représenté sché-

;natiquement par les flèches sur les figures 6 et 7 Le flux magnétique combiné QO sort de l'iamant permanent 16 a en

traversant le noyau d'induit 26 a (figure 7), la carcas-

se 12 du stator et l'autre noyau d'induit 26 b (figure 8),

puis pénètre dans l'autre aimant permanent 16 b.

Dans ces conditions, un courant est envoyé aux bobinages 34 a et 34 b suivant les directions représentées sur les figures 7 et 8, sur lesquelles le sens du courant circulant est représenté de telle manière que le courant circule depuis les repères marqués d'une croix x dans les

cercles représentant les bobinages 34 a et 34 b pour péné-

rer sur l'arrière des figures, puis apparaît au niveau des repères formés de points entourés par les cercles des bobinages 34 a et 34 b En d'autres termes, le courant est

dirigé suivant des directions opposées à travers les bo-

binages d'induit 34 a et 34 b Par conséquent, le flux ma-

gnétique additionnel induit autour des bobinages 34 a et

34 b a pour effet que le flux magnétique principal 0 ain-

si combiné est détourné suivant une direction prédétermi-

née comme représentée sur les figures 7 et 8 Ce détour-

nement du flux principal el)0 se produit indépendamment de

la position angulaire des ai; ants 16 a et 16 b Uu rotor.

Donc un couple sera appliqué en permanence au rotor 20

suivant le même sens d rotation, comme cela a été indi-

qué antérieurement en référence aux figures 1 et 2.

Le rotor 20 continuera à tourner tant que le courant sera envoyé aux; bobinagesd'induit 34 a et 34 b, et le sens de rotation peut être inversé en fonction du sens

du courant appliqué aixbobina Jes 34 a et 34 b.

On va décrire une autre forme de réalisation de la présente invention en référence à la figure 9, sur laquelle la carcasse 12 du stator est munie d'un organe 22 de formation du trajet magnétique, disposé entre les noyaux d'induit 26 a et 26 b, de manière à les isoler l'un de l'autre Par conséquent, les aimants permanents 16 a et 16 b sont polarisés de telle manière que les deux surfaces

cylindriques extérieures 18 a et 18 b de ces aimants possè-

dent le même pôle magnétique, par exemple le pôle nord

dans ce cas Avec cette structure, les bobinages d'in-

duit 34 a et 34 b peuventrecevoir le courant suivant des

directions identiques, contrairement à la forme de réali-

sation décrite en référence aux figures 6, 7 et 8 Plu-

sieurs ensembles, à savoir plus de deux ensembles, de

13 noyaux d'induit 26, de bobinages 34 et d'aimants perma-

nents 16 peuvent être utilisés dans d'autres formes de réalisation. Lors du fonctionnement, les flux magnétiques

DO 1 et 002 produits respectivement par les aimants per-

manents 16 a et 16 b traversent en commun l'organe 22 for-

mant le trajet magnétique, comme représenté sur la figu-

re Lesflux magnétiques principaux DO 1 et 002 sont dé-

tournés ou incurvés par suite du flux additionnel in-

duit autour des bobinages d'induit 34 a et 34 b, en appli-

quant un couple constant au rotor 20 de telle manière qu'il tourne de fagon continue dans un certain sens de

rotation en fonction du sens du courant appliqué.

Une autre forme de réalisation est représen-

tée sur les figures 10 à 13 Cette forme de réalisation concerne un moteur à courant continu possédant une plus faible épaisseur suivant sa direction longitudinale A cet effet le rotor 20 comporte un aimant permanent 116 qui possède la forme d'un disque plat dont une surface principale est aimantée avec une polarité etdont l'autre surface principale est aimantée avec l'autre polarité

S, dans le cas de cet exemple L'aimant en forme de dis-

que 16 est porté au moyen d'un support 114 sur l'arbre

du rotor.

Une carcasse cylindrique plate 112, qui est cons-

tituée en un matériau amagnétique, est équipé, dans des po-

sitions fixées à demeure, d'un organe 122 formant le trajet magnétique et constitué en forme de disque et de noyaux d'induit 126,qui sont séparés l'un de l'autre par des

étriers-entretoises 158 Comme cela est nettement visi-

* ble sur la figure 12, l'organe 122 possède une ouverture,

circulaire 13 qui traversent l'arbre 10 du rotor, monté rota-

tif Les noyaux d'induit 126 possèdent une forme de Y, dont

les branches 130 et 132 portent des bobinages d'induit res-

pectifs 134 Les extrémités 130 a et 132 a des noyaux d'in-

duit 136 sont plus épaisses que les autres parties de

ces noyaux afin d'empêcher, grâce à la présence des épau-

lements présents sur les extrémités 130 a et 132 aque les

bobinages 134 ne tombent.

En référence à la figure 13, on voit que le flux magnétique principal 'produit par l'aimant 116 du

rotor part au niveau du pôle nord de l'aimant 116, tra-

verse un entrefer 100, la branche 130 et 132, le noyau

d'induit 126, l'étrier 158, l'organe 122 formant un tra-

jet magnétique et l'autre entrefer 132 et revient à l'ai-

mant 116 au niveau du pôle sud de ce dernier Lors de l'application d'un courant au bobinages 134, le flux magnétique additionnel ainsi induit a pour effet que le flux principal ') est détourné localement à proximité des bobinages 134, comme dans les formes de réalisation

décrites ci-dessus Par conséquent, un couple sera ap-

pliqué en permanence au rotor 20 dans le sens des ai-

guilles d'une montre (figure 11) tant que le courant

sera envoyé dans le même sens aux bobinages 134.

On va décrire d'autres formes de réalisation

en référence aux figures 14 et 15 La forme de réalisa-

tion représentée sur la figure 14 comporte quatre noyaux d'induit 128 dont chacun possède une seule branche 230 qui fait saillie d'un côté du pied 128 et sur laquelle

les bobinagesd'induit 134 sont enroulés.

La forme de réalisation représentée sur la figure 15 comporte deux noyaux d'induit 326 dont chacun possède une seule branche en forme de L 330 s'étendant dans son ensemble parall'lement la surface cylindrique de l'aimant 16 du rotor Des bobinages 34 sont également

enroulés sur la branche 330.

De même, dans les formes de réalisation repré- sentées sur les figures 14 et 16, les bobinages d'induit

34 sont disposés de manière à intersecter le flux magné-

tique principal délivré par l'aimant 16 du rotor Par conséquent, un couple constant est appliqué au rotor 20 chaque fois qu'un courant est envoyé dans les bobinages 34 Le rotor 20 tourne de façon continue Le rotor 20 peut posséder les mêmes caractéristiques structurelles

que le rotor des formes de réalisation décrites précé-

demment. En se référant maitenant aux figures 16 et 17, on va décrire un procédé de réalisation des bobinages 34 sur les noyaux d'induit 26 On enroule tout d'abord une certaine longueur de fil de bobine sur un gabarit de

bobinage non représenté, puis on le dispose sur la bran-

che 30 ou 32 des noyaux d'induit 26 Sur une face de ces branches 30 et 32 se trouvent découpées des rainures 72 s'étendant suivant la direction longitudinale de la carcasse cylindrique 12, à laquelle le noyau d'induit sera fixé ultérieurement Par conséquent on place les spires bobinées 34 au-dessus de ces rainures associées 62 Ensuite on introduit un élémentformant entretoise entre l'une des surfaces principales des branches incurvées 30 et 32, qui sont situées en vis-à-vis de l'aimant 16 du rotor et lesdites spires, de sorte que les parties des spires de bobinage 34, qui sont placées

sur les surfaces principales des branches 30 et 32 si-

tuées en face de l'aimant 16 du rotor sont insérées de façon appropriée dans ces rainures 62, comme cela est

représenté sur la figure 17.

Afin d'obtenir l'intersection du flux magné-

tique délivré par l'aimant 16 du rotor avec au moins une partie des bobinages 34, il suffit de disposer une

partie de ces bobinages 34 parallèlement à l'axe longi-

tudinal du rotor 20 à l'intérieur d'un entrefer 40,voir fi-

gure 4 Le bobinage 34 peut être enroulé sur le noyau

d'induit 28 sous la forme représente sur la figure 18.

Sur la figure 19, on a représenté une autre -5 variante de réalisation incluant une carcasse de stator

en forme de pot 412, qui est recouverte par un capot 422.

La carcasse 412 possède une forme cylindrique générale, dont la surface intérieure comporte des noyaux d'induit 26 fixés comme représenté sur la figure La carcasse 412

et le capot 422 sont tous les deux constitués en un maté-

riau magnétiquement perméable.

Le capot 422 comporte une partie saillante

cylindrique 470 s'étendant suivant la direction longi-

tudinale du moteur, c'est-à-dire en étant essentielle-

ment perpendiculaire au plan formé par le capot 422 La partie saillante 470 comporte une ouverture centrale 472

dans laquelle l'arbre 12 du rotor est logé de façon à pou-

voir tourner Le capot 422 est également muni d'un palier

et le fond de la carcasse en forme de pot 412 est éga-

lement mun 4 d'un palier 52 Les deux paliers 50 et 52 soutiennent l'arbre 10 du rotor de manière qu'il puisse tourner. L'arbre 10 du rotor supporte un aimant 16 par l'intermédiaire d'un organe de support 474 L'organe de support 474 est d'une manière générale un disque fixé sur l'arbre 10 du rotor et qui porte un aimant 416, fixé à demeure et qui possède une forme cylindrique et est

aimanté de telle sorte que ses éléments de surface ex-

térieur et intérieur forment respectivement un pôle nord

et un pôle sud Naturellement on peut utiliser une orien-

tation opposée des polarités L'aimant 416 du rotor est aligné de telle sorte que l'axe longitudinal de l'aimant cylindrique 416 soit essentiellement parallèle à l'arbre du rotor et entoure l'élément principal de la partie saillante 470 du capot 422, comme cela est représenté

sur la figure.

Lors du fonctionnement, le flux magnétique produit par l'aimant 416 du rotor traverse les noyaux d'induit 26 et le capot 422 pour y revenir, commẻ cela est représenté par les flèches sur la figure Le courant circulant dans les bobinages d'induit 34 a pour effet que le flux magnétique O,est dévié comme cela a été décrit précédemment en référence aux formes de réalisation pré- cédentes, de telle sorte que le rotor 20 peut tourner

de façon continue dans le même sens.

Le rendement général des formes de réalisation

conformes à la présente invention peut être en outre amé-

lioré grâce à une utilisation plus efficace du flux ma-

gnétique principal produit par les aimants du rotor En se référant à-la figure 20 par exemple, on voit que le flux magnétique M 1 induit par le courant véhiculé dans les bobinages d'induit 34 fournit les pôles magnétiques nord

et sud au niveau des extrémités respectives 30 et 32 in-

diquées sur la figure Les pôles magnétiques ainsi induits produisent respectivement une force magnétique répulsive FR et une force magnétique attractive FQ agissant sur la surface cylindrique extérieure 18 de l'aimant 16 du rotor,

comme cela est représenté sur la figure Ces forces répul-

sive et attractive FR et FQ agissent de manière à empê-

cher une rotation du moteur 20 Dansla forme de réalisa-

tion fournie à titre d'illustration sur la figure 20, des éléments 500 réalisés en un matériau amagnétique peuvent être placés sur les surfaces d'extrémité des

brasincurvés 30 et 32 des noyaux d'induit 26.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 20, des tôles constituées en un matériau

amagnétique peuvent être également disposées sur la sur-

face cylindrique intérieure de la carcasse 12 du stator afin d'empêcher que le rendement total du moteur ne soit

réduit par suite de la fuite du flux magnétique quisi-

nonse produirait depuis les pôles induits en direc-

tion de la carcasse 12 du stator.

* 35 Bien que la présente invention ait été décrite

en référence à des formes de réalisaticnparticulières don-

née à titre d'illustration, elle ne s'y trouve en aucune manière limitée On notera que les spécialistes de la technique peuvent changer ou modifier de telles lormes de

réalisation sans pour autant sortir du cadre de l'inven-

tion. Les formes de réalisation données à titre d'illustration concernent des moteurs à courant continu sans balais Ces moteurs à courant continus peuvent être également utilisés pour constituer des génératrices à

courantcontinu sans balais, par le fait que l'entraine-

ment des rotors au moyen de sources appropriées d'en-

traînement mécanique, telles qu'un moteur thermique de-

vant être entraîné en rotation continue, entraine la production d'une énergie électrique par les bobinages d'induit, avec la polarité opposée à celle appliquée dans le cas des moteurs à courant continu La présente invention est par conséquent applicable à la fois aux moteurs à courant continu et aux génératrices à courant continu. Avec des génératrices à courant continu sans

balais,conformes à la présente invention, la tension ap-

paraissant aux bornes des bobinages d'induit dépend de

la vitesse angulaire des rotors, si bien que les généra-

trices peuvent être utilisés en tant que génératrices

tachymétriques délivrant des signaux de tension repré-

sentant la vitesse angulaire de leur rotor En outre le moteur à courant continu, dont l'un ou plusieurs des bobinages d'induit sont utilisés en tant que bobinages

générateurs peut ectre utilisé avantageusement comme mo-

teur dans lequel la vitesse de rotation est auto-réglée en réponse à la tension de réaction induite aux bornes

du ou des bobinages générateurs.

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Claims (19)

REVENDICATIONS

1 Machine tournante électromagnétique à cou-

rant continu, comportant des moyens ( 10)formant arbre de rotor, des moyens formant carcasse ( 12; 112; 412) destinés à supporter avec possibilité de rotation lesdits moyens

formant rotor, et des moyens formant noyaucd'induit ( 26.

26 a,26 b; 126; 226; 326) portés, dans une position fixée à demeure, par lesdits moyens formant carcasse de manière à laisser passer en eux le flux magnétique, caractérisée en ce que cette machine comporte en outre des moyens en forme d'aimants permanents ( 16; 16 a,16 b; 116) portés, dans une position fixée à demeure par lesdits moyens formant arbre de rotor en vue de produire un flux magnétique et possédant us forme générale eirculaire creuse, dont une

partie de la surface est aimantée avec une première po-

larité magnétique et dont l'autre partie de la surface est aimantée avec l'autre polarité magnétique opposée à la première, des moyens en forme de bobines ( 34; 34 a,34 b; 134) portés par lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 26,26 a,26 b; 126; 226; 326) servant à véhiculer le courant

en ex et dont une partie est disposée dans un inter-

valle formé entre lesdits moyens formant noyaux d'induit et lesdits moyens en forme d'aimants, et des moyens ( 22) formant un trajet magnétique et disposés entre lesdits moyens formant carcasse ( 12; 112; 412) et lesdits moyens en forme d'aimants ( 16,16 a,16 b,116) pour transmettre le flux magnétique entre lesdits moyens formant carcasse et lesdits moyens en forme d'taimants, que lesdits moyens

formant carcasse ( 12; 112; 412) sont constitués par un ma-

tériau magnétiquement perméable, et que lesdits moyens

formant noyaucd'induit ( 26; 26 a; 26 b; 126; 226; 326) sont dis-

posés essentiellement en face d'une partie de la surface desdits moyens en forme d'aimant ( 16; 16 a; 16 b; 116), ce qui a pour effet que le courant circulant dans lesdits moyens en forme de bobines( 34; 34 a; 34 b; 134) a pour effet que le flux magnétique fourni par lesdits moyens en forme

d'aimants est partiellement détourné.

2 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que la première polarité magnétique et la secon-

de polarité magnétique sont respectivement le pôle nord

magnétique et le pôle sud magnétique.

3 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que ladite première polarité magnétique et ladite seconde polarité magnétique sont respectivement

le pôle sud magnétique et le pôle nord magnétique.

4 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens ( 10) formant arbre de ro-

tor comportent des moyens en forme de support ( 14; 114) constitués en un matériau magnétiquement perméable et

servant à porter, d'une manière fixée à demeure, les-

dits moyens en forme d'aimants permanents( 16; 16 a,16 b; 116).

5 Machine selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que les moyens en forme d'aimants perma-

nents ( 16; 16 a,16 b,116) possèdent une forme générale cy-

lindrique, dont la surface cylindrique extérieure ( 18) est aimantée avec la première polarité magnétique et dont la surface cylindrique intérieure est aimantée avec

la seconde polarité magnétique.

6 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens en forme d'aimants perma-

nents ( 116) possèdent la forme générale d'un disque dont

une surface plate principale est aimantée avec la premiè-

re polarité magnétique et dont l'autre surface principale,

opposée à la première, est aimantée avec la seconde pola-

rité magnétique.

7 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens formant carcasse ( 12 > pos-

sèdent une forme générale cylindrique incluant une surfa-

ce cylindrique intérieure ( 24), lesdits moyens ( 22) de

formation d'un trajet magnétique étant d'une manière gé-

nérale en forme de disque et comportant une ouverture

circulaire centrale dans laquelle lesdits moyens ( 10) for-

mant arbre de rotor sont logés.

8 Machine selon la revendication 7, caracté-

risée en ce que lesdits moyens ( 22) formant un trajet ma-

gnétique sont port 6 s, dans une position fixée à demeure,

par la surface intérieure cylindrique desdits moyens for-

mant carcasse ( 12).

9 Machine selon la revendication 7, caractéri-

sée en ce que lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 13; 26; 26 a,26 b) possèdent la forme générale d'un Y dont le pied ( 28) est fixé sur la surface cylindrique intérieure ( 24) desdits moyens en forme de carcasse ( 12), et dont les deux branches ( 30,32; 30 a, 32 a; 30 b, 30 b, 130, 132, 130 a, 130 b, 132 a, 132 b) s'étendent le long d'une surface desdits moyens en forme d'aimants lesdits moyens en forme

de bobinesétant portés par lesdites deux branches.

Machine selon la revendication 7, carac-

térisée en ce que lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 326) possèdent la forme générale d'un L dont une branche est fixée sur la surface cylindrique inférieure desdits

moyens en forme de carcasse, et dont le bras ( 330) s'é-

tend le long d'une surface desdits moyens en forme d'ai-

mants, lesdits moyens en forme de bobines étant portés

par ledit bras.

11 Machine selon la revendication 7,caracté-

risé en ce que lesdits moyens formant noyauxd'induit ( 26) possèdent la forme générale d'un I dont une extrémité est fixée sur la surface cylindrique intérieure'desdits moyens formant carcasse ( 12) et dont l'autre extrémité porte une partie desdits moyens en forme de bobines( 34) et sont

en vis-à-vis d'une surface desdits moyens en forme d'ai-

mants.

12 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 26) sont constitués par un couple de noyaux magnétiques qui sont disposés suivant une direction circonférentielle desdits moyens en forme d'aimants et portent lesdits moyens en

forme de bobines( 34).

13 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 226) sont constitués par une pluralité de couples de

noyaux magnétiques, qui sont disposés suivant la direc-

tion circonférentielle deedits moyens en forme d'aiman et

gorbent lesdits moyens en forme de bobines.

14 Machine selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que lesdits moyens formant noyau d'induit ( 26,26 a,26 b) comportent une pluralité de noyaux magnéti-

ques qui sont disposés suivant la direction longitudina-

le desdits moyens ( 10) formant arbrede rotor, lesdits moyens en forme d'aimants ( 16,16 a,16 b) comportant une pluralité correspondante d'aimants permanents disposés

d'une manière correspondante suivant la direction lon-

gitudinale.

Machine selon la revendication 14, carac-

térisée en ce que lesdits moyens forment noyaux d'induit ( 26; 26 a,26 b) contiennent lesdits moyens de formation du

trajet magnétique.

16 Machine selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que lesdits moyens formant carcasse ( 12) in-

cluent lesdits moyens ( 22) formant le trajet magnétique.

17 Machine selon la revendication 1, carac-

t 6 risée en ce que lesdits moyens en forme de bobine ( 34; 34 a,34 b; 134) sont alimentés par un courant de manière à produire un flux magnétique additionnel ayant pour effet que le flux magnétique provenant desdits moyens en forme d'aimants permanents ( 16; 16 a,16 b; 116) est détourné, ce qui a pour effet de faire tourner lesdits moyens formant

rotor dans un sens de rotation dépendant du courant en-

voye.

18 Machine selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que lesdits moyens ( 10) formant arbre de ro-

3 u tor sont entraînés en rotation afin de produire un cou-

rant dans lesdits moyens en forme de bobin E ( 34; 34 a,34 b, 134), pour produire de ce fait une énergie magnétique

associée à la rotation desdits moyens formant arbre de ro-

tor.

19 Machine selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que lesdits moyens formant noyaux d'induit ( 26) comportent un organe ( 60) constitué en un matériau

amagnétique et disposé sur les extrémités des moyens for-

mant noyaux.

Machine selon larevendication 1, caracté-

risée en ce que les moyens formant carcasse ( 12) compor-

tent une tôle ( 502) constituée en un matériau amagnéti-

que et qui est située sur la surface intérieure desdits moyens formant carcasse