FR2563062A1 - Machine electromecanique tournante a courant continu a commutation par semi-conducteurs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MACHINE ELECTROMECANIQUE TOURNANTE A COURANT CONTINU A COMMUTATION PAR SEMI-CONDUCTEURS. LA MACHINE EST CARACTERISEE PAR UN ENROULEMENT ELECTRIQUE D'INDUIT AYANT UNE MULTIPLICITE DE CONDUCTEURS ACTIFS 3, 4 PARTICIPANT A LA TRANSFORMATION D'ENERGIE ELECTROMECANIQUE, ET UN DISPOSITIF DE COMMUTATION AYANT UNE MULTIPLICITE D'ELEMENTS DE COMMUTATION 1 DONT LA TRANSITION DE L'ETAT NON-CONDUCTEUR A L'ETAT CONDUCTEUR EST SUSCEPTIBLE D'ETRE PROVOQUEE PAR DES SIGNAUX DE COMMANDE EXTERNE MAIS DONT LA TRANSITION INVERSE EST SUSCEPTIBLE DE SURVENIR SEULEMENT LORSQUE LE COURANT ELECTRIQUE DE CONDUCTION ATTEINT UNE VALEUR NULLE, CES ELEMENTS DE COMMUTATION 1 ETANT RELIES A L'ENROULEMENT ELECTRIQUE D'INDUIT POUR COMMANDER LE PASSAGE ET L'ABSENCE DE COURANT ELECTRIQUE DANS LESDITS CONDUCTEURS ACTIFS DE MANIERE A PROVOQUER L'OPERATION DE COMMUTATION.

Description

Machine électromécanique tournante à courant continu à commutation par semi-conducteurs
L'invention concerne une machine électromécanique tournante à courant continu à commutation par semi-conducteurs, et plus précisément la substitution de semi-conducteurs aux collecteur et balais de collecteur , dans les machines à courant continu hétéro polai res conventionnelles.

Ainsi, la présente invention concerne une machine à courant continu hétéro polaire perfectionnée dont l'enroulement électrique est conçu en vue de permettre l'opération de commutation des conducteurs électriques de l'enroulement au moyen de semi-conducteurs, éliminant ainsi la nécessité et les inconvénients de l'utilisation des collecteur et balais de collecteur conventionnels.

Les machines à courant continu conventionnelles, dont les techniques de calcul et de fabrication sont utilisées depuis des années ("The Performance and Design of Direct Current Machines ; AE.

Clayton & N.N. Hancock"),se divisent en deux catégories : les machines homo polaires et les machines hétéro polaires.

Dans les machines homo polaires, 51 y a seulement un pole actif, disposé de manière à permettre aux conducteurs actifs de se déplacer à travers un champ magnétique d'intensité constante.

L'interconnexion série des conducteurs actifs d'enroulement d'induit, dont la finalité est de créer une tension de fonctionnement appropriée, est quand même problématique et difficile à effectuer dans ce type de machine, même si il existe différents arrangements possibles du circuit magnétique et de l'enroulement électrique d'induit.

A cause de ce probleme principalement, les machines homo polaires ont rarement été utilisées, malgré les solutions apportées concernant le collecteur et les balais, et leur utilisation est pratiquement limitée aux applications à courant d'induit élevé et à faible tension.

Par ailleurs, sur les machines hétéro polaires, le dispositif de champ magnétique consiste en une multiplicité de pôles actifs, nord et sud, disposés alternativement. Avec ce type de distribution, universellement adopté pour les machines hétéro polaires en continu, les conducteurs actifs se déplacent dans un champ magnétique dont l'intensité est périodiquement inversée, et, en conséquence, la tension induite sur chaque conducteur est également inversée, avec une fréquence déterminée par le produit de la vitesse de rotation par le nombre de paires de pôles.

L'interconnexion série des conducteurs actifs d'induit ne pose pas de problème dans les machines hétéro-polaires et ces machines peuvent être construites avec les tensions de fonctionnement souhaitables.

De préférence, l'interconnexion est effectuée avec des conducteurs qui sont toujours simultanément de polarité opposée, et dont les tensions induites sont, ainsi, également opposées.

En conséquence, la connexion de tels conducteurs peut être effectuée aux extrémités respectives qui sont situées dw côté, par rapport au noyau d'induit, de manière à permettre la fabrication d'un enroulement électrique ininterrompu. L'enroulement d'induit est constitué de préférence sous une forme équilibrée électriquement, sans discontinuité, de telle sorte qu' chaque instant pendant le mouvement de rotation, il y ait des groupes de conducteurs actifs connectés en série dans lesquels la force électromotrice induite reste égale à la tension désirée aux bornes extérieures de la machine, pendant un intervalle de temps déterminé.

Lorsque la tension induite dans chaque groupe de conducteurs actifs connectés en série est inversée, l'utilisation d'un dispositif de commutation devient obligatoire, afin de permettre la liaison électrique de ces conducteurs avec les bornes externes de la machine, seulement pendant les intervalles de temps appropriés, de manière à obtenir une tension constante à ces bornes.

Le dispositif de commutation universellement adopté pour les machines hétéro polaires à courant continu et habituellement utilisé par leurs fabricants, indépendamment de la taille ou de la destination de ces machines, générateurs de courant continu pour les applications industrielles, grands mateurs de laminoirs à courant continu, moteurs à courant continu pour la traction de locomotives ou trolleybus, petits moteurs à courant continu pour équipements industriels et autres, est en fait un dispositif de commutation mécanique du type collecteur et balais.

Le collecteur, immobile par rapport à l'induit, comporte une multiplicité de secteurs de surfacgadjacentgqui sont constitués d & n matériau conducteur, tel que le cuivre, et isolés électriquementl'un de l'autre. Chacun de ces secteurs de surfacgadjacenti habituellement nommés "segments", est relié électriquement à chacune des bornes du groupe des conducteurs actifs d'induit reliés en série.

Habituellement, les segments sont disposés selon une surface circulaire fermée, telle qu'une surface cylindrique, de telle sorte que chaque segment occupe l'emplacement du segment voisin précédent, lorsque l'induit est tourné d'un angle approprié, par rapport aux pôles actifs du champ magnétique.

Les balais, immobiles par rapport aux pôles actifs du champ magnétique, consistent, en fait, en des secteurs d'un matériau conducteur, tel que du carbone, du graphite et des alliages métalliques, disposés convenablement autour du collecteur, de sorte qu'ils glissent sur lui et maintiennent un contact électrique avec les segments dans une position appropriée.

Quand l'induit est tourné par rapport aux pôles actifs, les balais viennent en contact électrique avec le segment qui arrive en position appropriée et interrompent le contact électrique avec le segment qui quitte la position appropriée, effectuant ainsi la commutation.

Evidemment, pendant le fonctionnement de la machine, le frottement entre les segments du collecteur et les balais produit une usure sur ces deux parties.

De préférence, le collecteur et les balais sont construits de telle sorte que l'usure soit moins accentuée sur le collecteur, dont le coût est normalement élevé, et plus accentuée sur les balais, de coût moindre.

En outre, l'ensemble de balais est conçu afin de permettre une compensation d'usure, pendant une période de fonctionnement déterminée, après laquelle les balais doivent être remplacés.

Pendantle fonctionnement de la machine, les phénomènes physiques liés à ce type de commutation mécanique, tels que la formation d'un film sur la surface du collecteur, le plus souvent bénéfique, et l'étincelage, le plus souvent nuisible, contribuent à diminuer ou à accroitre l'usure du collecteur et des balais, et même à les endommager en permanence, et à provoquer des risques d'accident avec des dommages importants pour la machine elle-meme.

Ces phénomènes sont intimement liés, et, de plus, très sensibles aux agents extérieurs; tels que les vibrations, les désalignements mécaniques, la présence de substances étrangères dans l'atmosphère ou en contact avec le collecteur ou les balais, les températures et l'humidité relative extrêmes, les grandes vitesses de rotation, les pointes de courant d'induit, la présence de composantes non continues sur la tension d'induit et encore d'autres facteurs, lesquels peuvent affecter la commutation.

Dans des machines plus élaborées, des techniques spéciales sont souvent mises en oeuvre, telles que l'utilisation de pôles de commutation auxiliaires qui contribuent à améliorer le rendement, la durée de vie et la fiabilité du collecteur et des balais, mais élèvent également les coûts de fabrication.

En dépit d'un coût relativement élevé et de quelques inconvénients, tels que le nécessaire remplacement des balais, des précautions spéciales afin d'éviter les vibrations et les contaminations, et les limitations de la vitesse de rotation, les machines hétéropolaires à courant continu utilisant un collecteur et des balais sont fabriquées et utilisées, avec un indéniable succès, dans la plupart des diverses applications.

D'autres techniques ont été proposées afin de remplacer le collecteur et les balais sur les machines électriques hétéropolaires par un dispositif de commutation à transistors ou à semiconducteurs similaires.

Les machines connues dites "sans balai" ou "à commutation électronique", par exemple, ont été fabriquées et utilisées ces dernières années pour des applications limitées déterminées. Dans ce type de machines, le dispositif de commutation est constitué, en fait, d'une multiplicité de transistors ou de semi-conducteurs-similaires qui sont convenablement reliés aux bornes des groupes de conducteurs actifs d'induit connectés en série, de manière à pouvoir les commuter par tout ou rien'aulx moments appropriés. De manière typique, un circuit électronique de commande émet les signaux d'exécution de la commutation en fonctionnement par tout ou rien, en fonction de la positi-on relative de l'induit par rapport aux pôles actifs du champ magnétique.

Ces techniques utilisent, nécessairement, des semiconducteurs dans lesquels l'état de conduction aussi bien que l'état de non-conduction peuvent être commandés par des signaux de commande émis extérieurement, comme, par exemple, des transistors, qui passent à l'état de conduction lorsqu'un courant de base est appliqué, et passent à l'état de non-conduction quand le courant de base est supprimé.

En dépit de l'état avancé de l'industrie des semiconducteurs, la technologie elle-même, connue et largement appliquée à la construction de semi-conducteurs ayant ces caractéristiques, contient des restrictions intrinsèques à l'utilisation de tels composants dans les applications à grande puissance. La fiabilité et la durée de vie de ces semi-conducteurs décroît sensiblement lorsqu'ils sont conçus pour commander des courants électriques élevés, et il existe même des limites physiques quioepermettent pas leur fabrication commerciale pour des courants électriques dans la gamme habituelle des machines à courant continu.

La gamme de puissance des machines construites selon les dernières techniques de remplacement du dispositif de commutation, utilisant des transistors ou des semi-conducteurs similaires au lieu du collecteur et des balais, de ce fait limitée par les semi-conducteurs eux-mêmes, est relativement étroi te, et leur utilisation est limitée seulement auxcas où des machines de faible puissance sont nécessaires. Egaliement, la fragilité relative de ces dispositifs de commutation rend impossible leur utilisation dans les cas Q les sollicitations sont plus sévères, ou lorsque la fiabilité est un impératif essentiel.

Quoi qu'il y eut des tentatives dans le passé afin de remplacer les dispositifs de commutation mécanique conventionnels des machines à courant continu par des dispositifs de commutation utilisant des transistors ou des composants similaires, qui se révélèrent appropriés seulement pour des applications limitées, il existe encore un besoin très bien défini d'une machine hétéro polaire à courant continu utilisant un dispositif de commutation non mécanique, qui soit au moins aussi robuste et fiable que les machines conventionnelles qui utilisent des balais et un collecteur, et qui puisse être susceptible de les remplacer, avantageusement, dans une large gamme d'applications, indépendam ment de leur taille, de leur puissance, et autres paramètres électriques.

A cet effet, l'invention concerne une machine élec tromécanique tournante à courant continu à commutation par semiconducteurs, caractérisée en ce qu'elle comporte un enroulement électrique d'induit ayent une multiplicitX de conducteurs actifs participant à la transformation d'#çereie (lectromXcanique, et un dispositif de commutation ayant une multiplicit d'éléirents de commutation dont la transition de l'état non-conducteur à l état conducteur est susceptible d'être provoquée par des signaux de commande externe mais dont la transition inverse est susceptible de survenir seulement lorsque le courant électrique de conduction atteint une valeur nulle, ces éléments de commutation étant reliés à l'enroulement électrique d'induit pour commander le passage et l'absence de courant électrique dans lesdits conducteurs actifs de manière à provoquer l'opération de commutation.

Ainsi, de manière générale, l'invention est basée sur le fait qu'il a été trouvé qu'un dispositif de commutation qui utilise des thyristors ou des éléments similaires peut être appliqué avec succès dans les machines électriques hétéro polaires à courant continu, dont l'enroulement d'induit a été convenablement fabriqué sur des critères spéciaux, éliminant ainsi la nécessité de l'utilisation de balais et d'un collecteur conventionnel.Plus particulièrement, l'enroulement d'induit doit être fabriqué de telle sorte que les conducteurs, ou les groupes de conducteurs actifs connectés en série, soient interconnectés aux bornes externes à travers des thyristors ou des éléments similaires et que l'enroulement lui-même fixe le passage de l'état de conduction à l'état de non-conduction de ces semi-conducteurs au moment approprié lorsque les conducteurs actifs respectifs doivent être déconnectés des bornes externes, et le courant électrique interrompu.

De manière typique, l'état de conduction des éléments tels que des thyristors peut être commandé par des signaux de commande émis extérieurement, comme par exemple, par l'application d'un courant ou d'une impulsion de courant de déclenchement.

L'état de non-conduction, par ailleurs, ne peut pas être commandé par des signaux de commande émis extérieurement, et peut seulement etre obtenu lorsque le courant électrique de conduction dans le semi-conducteur est nul et, simultanément, il n'y a aucun signal pour commander l'état de conduction. Ainsi, le critère selon lequel l'enroulement d'induit de la machine de l'invention doit être fixé en fonction du passage à zéro du courant électrique sur le groupe de conducteurs actifs, exactement au moment approprié où le courant doit être interrompu, rend ainsi possible un passage de l'état de conduction b l'état de non-conduction du thyristor respectif ou du composant similaire.

Un dispositif auxiliaire qui émet le signal, comme par exemple un courant ou une impulsion de courant de déclenchement, qui commande le passage des semi-conducteurs tels que des thyristors de l'état de non-conduction à l'état de conduction, exactement au moment approprié où le groupe respectif de conducteurs actifs doit être connecté aux bornes externes, complète l'ensemble, pour une mise en oeuvre séquentielle et continue de la machine.

Etant donné que les éléments semi-conducteurs tels que des thyristors sont fabriqués pour une large gamme d'applications commercialesqui vont de courantsélectriquesd'une fraction à des milliers d'ampères, et largement répandus dans l'industrie avec des résultats qui prouvent leursexceptionnellessolidité et fiabilité, les avantages de l'invention, qui propose une machine électrique hétéro polaire à courant continu aussi robuste et fiable que les machines conventionnelles avec des dispositifs de commutation mécaniques, et qui peut les remplacer avantageusement, indépendamment de leur taille, de leur puissance ou d'autres paramètres électriques, deviennent évidents.

La suppression de la nécessité de l'utilisation de balais de commutation et d'un collecteur élimine également le besoin, en vue d'un changement fréquent, de balais de remplacement, qui est inhérent aux machines à courant continu conventionnelles, et également permet la réalisation de beaucoup d'applications dans lesquelles ces machines ne pouvaient pas ou pouvaient à grand peine être utilisées, particulièrement dans des applications où la machine est immergée, comme par exemple l'actionnement de pompes centrifuges dans les puits, lorsque la pénétration de l'eau dans la machine interdit l'utilisation de balais et de collecteurs.

Ainsi, selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, il est créé un moteur hétéro polaire à courant continu dont le dispositif de commutation fait appel à une multiplicité de thyristors.

L'invention sera mieux comprise en se rapportant à la description ci-après concernant une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une représentation du circuit de l'enroulement électrique d'induit du moteur, et du dispositif dg com- mutation à thyristors, ainsi que des pôles actifs du champ magnétique ;;
- la fanure 2 est une reprsentation schdmatique du dispositif d'missicn " courant dG déclenchement auxiliaire qui commande le passage de l'état de non-conduc4ion à l'été de conduction de chaque thyristor, au moment appro?jris ;;
- la figure 3A est une représentation de la forme d'onde de la force électromotrice des bobines de l'enroulement d'in duit telle' elle peut être observes à l'oscilloscope lorsque le moteur est piloté extérieurement, à une vitesse de rotation constante, et la figure 3B est une représentation de la courbe de la tension du signal de déclenchement émis par un dispositif auxi liaire, comme il peut être observé à l'oscilloscope (les traits forts représentent les données relatives à une bobine déterminée ) ;
- la figure 4 représente le circuit de l'enroulement électrique d'induit du moteur et le dispositif de commutation à thyristors ainsi que les pôles actifs du champ magnétique ;
- la figure 5 est une représentation schématique du dispositif auxiliaire d'émission d'un courant de déclenchement ;;
- la figure 6A est une représentation de la forme d'onde de la force électromotrice de la bobine d'induit, et la figure 6B est une représentation de la forme d'onde du signal émis par le dispositif auxiliaire (les courbes en traits forts correspondant aux thyristors reliés à l'une des borne de la machine > par exemple la borne positive, les courbes pointillées correspondant aux thyristors connectés à l'autre borne, par exemple la borne négative, et les traits les plus forts correspondant aux données relatives à une bobine déterminée).

Comme indiqué sur la figure 1, dans la présente invention, l'enroulement d'armature est composé de différentes bobines 2 similaires, connectées à des bornes externes au moyen de thyristors.

Les bobines 2 sont positionnées dans des rainures de l'armature de manière à obtenir un enroulement équilibré et bien réparti. Chaque bobine 2 est constituée de deux types de bobines élémentaires de base une bobine élémentaire principale 3 de pas moyen égal au pas polaire, et une bobine élémentaire auxiliaire 4 de pas généralement égal à une dent. Chacune des bobines élémentaires 3, 4 est constituée de nombreux tours, mais elles sont représentées sur la figure 1 par un tour seulement. Dans chaque bobine 2, la bobine élémentaire principale 3 réunit un groupe de conducteurs actifs qui participent à la conversion électromécanique de la machine.La bobine élémentaire auxiliaire 4 réunit un groupe de conducteurs actifs qui, en plus de contribuer également à la conversion électromécanique, sont principalement destinés à provoquer le passage à zéro du courant dans la bobine respective 2, exactement au moment approprié,.quand il devra y avoir déconnexion des bornes de la machine. A cette fin, chaque bobine élémentaire auxiliaire 4, positionnée de cette manière sur le noyau d'induit, juste à l'extrémité du pas polaire de l'enroulement, provoque un accroissement approprié de la force électromotrice de la bobine respective 2, à la fin de la période de conduction de la bobine.

Sur la figure 3A, sur le profil d'onde de la force électromotrice de l'une des bobines 2, indiqué en traits forts, un tel accroissement est mis en évidence par un cercle en traits interrompus. Egalement sur lafigur23Jes périodes de conduction de chaque bobine 2 sont indiquees.Il est clair que la force électromotrice de la bobine 2 sera plus élevée que sa force électromotrice moyenne pendant la période de conduction, toujours lorsque survient un tel accroissement.

Egalement, comme cela peut être observé sur la figure 3A, les formes d'onde de la force électromotrice de la bobine sont périodiques, similaires et sequentielles, et les périodes de conduction respectives sont consécutives, de manière qu'il y ait toujours une bobine 2 reliée aux bornes de la machine et que. la force électromotrice de cette bobine fixe proportionnellement la conversion électromécanique. Lorsque la machine fonctionne en moteur, sa force électromotrice produit un niveau de tension pratiquement continu,pour chaque rotation donnée, en fonction de la force électromotrice moyenne de la bobine, lors de chaque période de conduction, avec une variation réguliere à chaque moment de commutation.Au début de la période de conduction de chaque bobine 2, le dispositif auxiliaire (courant de déclenchement),représenté sur la figure 2, commande le passage de l'état de non-conduction du thyristor respectif 1 à l'état de conduction, reliant ainsi la bobine 2 en question à la borne de la machine.

A la fin de la période de conduction de chaque bobine 2, sa force électromotrice s'accro7t et dépasse la force électromotrice de la machine, et ainsi, il existe une tendance à transformer la bobine 2 en générateur, et à inverser le sens du courant électrique de ce conducteur.

Le courant électrique de la bobine 2 est alors mis à zéro et le thyristor respectif passe de l'état de conduction à celui de non-conduction, séparant ainsi la bobine de la borne de la machine > ce qui met un terme à l'opération de commutation.

Comme indiqué sur la figure 38, le dispositif auxiliaire émet un courant de déclenchement qui commande chaque thyristor 1, seulement pendant la période de conduction complète correspondante, permettant à la bobine 2 correspondante d'être séparée des bornes de la machine à la fin de cette période, mais lui permettant également d'être reliée à chaque instant de cette période, et ainsi, pour toute position relative de l'induit et des pôles actifs, au moment correspondant à la période de conduction. Ainsi, à l'arrêt,pcur boute pcsition relatise de l'induit et des pôles actifs, la machine se met en mouvement lorsqu'elle est excitée, et le circuit auxiliaire d'émission de courant est activé.

Comme indiqué sur la figure 2, le dispositif auxiliaire émet le courant de déclenchement des thyristors 1 en fonction de la position relative de l'induit et des pôles actifs du champ magnétique, de préférence déterminée au moyen de détecteurs 7 tels que des détecteurs à effet Hall ou des composants cpto electroniques, des capteurs magnétiques et autres. La mise en oeuvre d'un conditionneur de signal pour adapter le signal aux nécessités du déclenchement du thyristor peut être prévue si nécessaire.

Comme indiqué sur la figure 1, des condensateurs auxiliaires 5 peuvent être utiles en pratique afin de parfaire le phénomène physique qui provoque la commutation et garantir qu'il se produira au moment approprié, même dans des conditions inhabituellement défavorables.

Pendant le fonctionnement, au moment de la commutation, le thyristor 1 à l'état de conduction passe à l'état de non conduction tandis que le thyristor i suivant passe à l'état de conduction. Le condensateur 5 qui interconnecte ces deux thyristors se charge électriquement pendant la période de conduction qui précède l'instant de commutation, afin de créer, à ce moment, un courant de circulation dans le circuit électrique qui est momentanément constitué par ces trois composants, se soustrayant pour le thyristor à l'état conducteur et s'additionnant pour le thyristor suivant.De cette manière, dès que le signal de commande (signal de déclenchement) est appliqué au thyristor suivant et l'amène à la conduction, cette circulation de courant accélère le retour à zéro du courant du thyristor conducteur et égale- ment l'accroissement de courant du thyristor suivant, et assure la réussite de l'opération de commutation. Les diodes 6 sont disposées conve nablement afin d'empêcher, à chaque instant de commutation, le condensateur 5 respectif de se décharger à travers les bobines 2, et d'assurer que, pendant chaque période de conduction qui précède chaque commutation, le condensateur respectif 5 soit chargé éléctriquement de manière appropriée.

Pendant la période de conduction, la borne du condensateur respectif 5 reliée au thyristor à l'état conducteur est à la meme tension que la-borne de la machine reliée à ce thyristor. Comme, conformément à la figure 3A, toujours pendant la période de conduction, la force électromotrice de la bobine suivante atteint une valeur absolue inférieure à la tension de la machine elle-meme, une analyse du circuit représenté sur la figure 1 permet de conclure que la tension de l'autre borne du condensateur 5 considéré, lui-même connecté à cette bobine 2 à travers la diode 6, a une polarité égale à la tension de l'autre borne de la machine, et ne peut pas atteindre à nouveau la tension de la première borne de la machine, à cause de l'action de la diode 6.Ainsi, pendant chaque période de conduction, le condensateur respectif 5 est électriquement chargé avec la polarité appropriée et est seulement déchargé au moment de la commutation afin de contribuer au bon déroulement de celle-ci.

Dans cette forme de réalisation de l'invention, des condensateurs 5 de deux à dix microfarads ont été mis en oeuvre avec succès.

Dans une autre forme de réalisation, également selon l'invention, montrée sur les figures 4, 5, 6A et 6B, l'enroulement d'induit et le dispositif de commutation sont réalisés de sorte que les thyristors 1 permettent la connexion de chaque conducteur de bobine dans une direction inverse, outre la direction usuelle, vers les bornes de la machine, lorsque la tension induite sur eux est également inversée.

Ainsi, une meilleure période de conduction globale, somme des périodes de conduction de chaque bobine 2 par cycle de rotation de la machine, que pour la forme de réalisation qui vient d'être décrite, est obtenue ainsi, les conducteurs actifs participent à la transformation électromécanique pendant les deux périodes du cycle de la tension induite.

En conséquence, le nombre total de conducteurs actifs peut être diminué.

Comme la somme des ections transversales de tous les conducteurs actifs est en fait limitée par la surface disponible des rainures de 11 induit, la réduction du nombre total de conducteurs actifs permet une augmentation de leur section transversale et ainsi une réduction de la résistance ohmique de l'induit et en conséquence une augnentation du rendement de la machine.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra prévoir d'autres formes de réalisation de l'invention sans pour cela sortir de son cadre.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Machine électromécanique tournante à courant continu à commutation par semi-conducteurs, caractérisée en ce qu'elle comporte un enroulement électrique d'induit ayant une multiplicité de conducteurs actifs (3, 4) participant à la transformation d'énergie électromécanique , et un dispositif de commutation ayant une multiplicité d'éléments de commutation (1) dont la transition de l'état nonconducteur à l'état conducteur est susceptible d'être provoquée par des signaux de commande externe mais dont la transition inverse est susceptible de survenir seulement lorsque le courant électrique de conduction atteint une valeur nulle, ces éléments de commutation (1) étant reliés à l'enroulement électrique d'induit pour commander le passage et l'absence de courant électrique dans lesdits conducteurs actifs (3, 4) de manière à provoquer l'opération de commutation.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transformation électromécanique est une transformation d'énergie électrique en énergie mécanique.

3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les éléments de commutation du dispositif de commutation sont des semi-conducteurs tels que des thyristors (1).

4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le passage par zéro du courant électrique de conduction de chaque semi-conducteur tel qu'un thyristor (1), du dispositif de commutation, est provoqué par l'accroissement de la force électromotrice d'une bobine d'induit respective (2).

5. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le passage par zéro du courant de conduction de chaque semiconducteur tel qu'un thyristor (1), du dispositif de commutation, est réalisé au moyen de condensateurs (5) et de diodes (6) par la création, au moment approprié, d'un courant électrique circulant momentanément, se soustrayant audit courant électrique de conduction.

6. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les condensateurs (5) et les diodes (6) sont mis en oeuvre pour créer, au moment approprié, un courant électrique circulant momentanément se soustrayant du courant électrique de conduction de chaque semiconducteur tel qu'un thyristor (4), du dispositif de commutation, pour aider et assurer le passage par zéro du courant électrique de conduc- tion.

7. Machine selon la revendication 1, 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que les signaux de commande de transition de l'état non-conducteur à l'état conducteur des semi-conducteurs tels que des thyristors (1), du dispositif de commutation, au moment approprié, sont émis par un dispositif auxiliaire, et fonctions de la position relative des conducteurs actifs de l'induit et des pôles actifs du champ magnétique.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la position relative des conducteurs actifs de l'induit et les pôles actifs du champ magnétique sont déterminés au moyen de détecteurs (7).

9. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la position relative des conducteurs actifs de l'induit et des pôles actifs du champ magnétique sont déterminés au moyen de détecteurs (7) tels que des détecteurs à effet Hall, des détecteurs optoélectroniques et des bobines magnétiques.

10. Machine selon la revendication 1, 2, 4, 5, 6 ou 8, caractérisée en ce que les espaces libres internes sont occupés par un liquide tel que l'eau et l'huile, permettant à la machine de fonctionner immergée dans un liquide tel que l'eau.