FR2587855A1

FR2587855A1 - Screen-effect pulsatile electrical generator

Info

Publication number: FR2587855A1
Application number: FR8514133A
Authority: FR
Inventors: Christian Rioux
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1987-03-27
Also published as: FR2587855B1

Abstract

The generator comprises at least one module intended to operated in pulsatile mode, it being possible to associate several modules to provide a lengthy or even continuous discharge. The generator or each module of the generator comprises at least one solid rotor disc having conductive teeth intended to vary the inductance of a fixed coil creating a unipolar magnetic field when it is supplied with direct current. Moreover, the generator, or each module of the latter, also comprises at least one multiphase winding 24 adjacent to the teeth and connectable in series with the said coil 22, mounted around the toothed disc 16, via a rectifier.

Description

Génératrice électrlaue lmDulslQnnelle à effet d'écran
L' invention, faite au Laboratoire d'Electrotechnique des Universités de Paris VI et Paris XI, équipe de recherche associée au CNRS n 07 08 38, concerne les génératrices électriques tournantes destinées à fonctionner en régime impulsionnel, du type dit à effet d'écran, comprenant au moins un disque rotorique massif ayant des dents en matériau conducteur destinées à faire varier l'inductance d'un bobinage fixe créant un champ magnétique unipolaire lorsqu'il est alimenté en courant continu.LmDulslQnnelle screen generator
The invention, made at the Electrotechnical Laboratory of the Universities of Paris VI and Paris XI, research team associated with the CNRS n 07 08 38, relates to rotating electric generators intended to operate in impulse mode, of the so-called screen effect type , comprising at least one solid rotor disk having teeth of conductive material intended to vary the inductance of a fixed winding creating a unipolar magnetic field when it is supplied with direct current.

On connait déjà de telles génératrices permettant de fournir des énergies élevées en régime impulsionnel. Comparées aux machines unipolaires, ces génératrices ont l'avantage de ne pas avoir de contacts électriques frottants. Comparées aux machines asynchrones sans fer, elles ont l'avantage de ne pas exiger une batterie de condensateurs importante. En contrepartie, les génératrices impulsionnelles à effet d'écran connues à l'heure actuelle ont l'inconvénient d'avoir des pertes importantes et d'être la source d'échauffements locaux, ce qui conduit à leur donner une masse plus élevée qu'aux deux autres types de machine. We already know such generators to provide high energies in pulse mode. Compared to single-pole machines, these generators have the advantage of not having rubbing electrical contacts. Compared to asynchronous ironless machines, they have the advantage of not requiring a large capacitor bank. In return, pulse generators with screen effect known at present have the disadvantage of having significant losses and of being the source of local heating, which leads to giving them a higher mass than to the other two types of machine.

Le principe de base sur lequel fonctionnent les machines à effet d'écran apparait sur la Figure 1. La machine comporte un disque rotorique 16 porté par un arbre d'entraînement non représenté, tournant autour d'un axe 18. Ce disque comporte des dents 20 en forme de coin s'élargissant vers l'extérieur, régulièrement réparties. Lorsque le disque 16 tourne, les dents passent successivement devant un jeu d'au moins deux bobines 22 et 24. La bobine 22 est associée à une source permettant de l'alimenter en courant continu. La bobine 24 est reliée à une charge (non représentée). Le passage d'une dent face à la bobine 22 diminue le flux qui la traverse, par effet d'écran. Il y a donc, lors du passage de dents successives, modulation du flux dans la bobine et création d'une différence de potentiel aux bornes de la bobine 24 qui se comporte comme une source de tension alternative. The basic principle on which screen-effect machines operate appears in Figure 1. The machine comprises a rotor disk 16 carried by a drive shaft not shown, rotating around an axis 18. This disk has teeth 20 wedge-shaped widening outwards, evenly distributed. When the disc 16 rotates, the teeth pass successively past a set of at least two coils 22 and 24. The coil 22 is associated with a source enabling it to be supplied with direct current. The coil 24 is connected to a load (not shown). The passage of a tooth opposite the coil 22 decreases the flow passing through it, by screen effect. There is therefore, during the passage of successive teeth, modulation of the flux in the coil and creation of a potential difference across the terminals of the coil 24 which behaves like an AC voltage source.

Pour augmenter la puissance d'une telle machine, on peut augmenter le nombre de jeux de bobines 22 et 24 en répartissant plusieurs jeux de bobines circonférentiellement autour de l'axe 18, de manière à accroître la puissance totale extractible pour un disque. On peut également monter sur le même arbre plusieurs disques et les jeux de bobines associés. To increase the power of such a machine, the number of sets of coils 22 and 24 can be increased by distributing several sets of coils circumferentially around the axis 18, so as to increase the total extractable power for a disc. It is also possible to mount several discs and the associated sets of coils on the same shaft.

Les machines dont le principe vient d'être décrit ont donné lieu à de nombreuses réalisations. On trouvera une description d'une telle réalisation par exemple dans l'article "A rotating flux compressor for energy conversion" par P. Chowdhuri et Coll., Los Alamos
National Laboratory, Albuquerque 1983. La réalisation décrite dans cet article utilise, comme source de courant continu, une batterie de condensateurs. La même bobine est utilisée pour recevoir l'énergie fournie par la batterie de condensateurs lorsque les dents sont entre deux bobines successives, et pour restituer l'énergie stockée et celle empruntée à l'énergie cinétique du rotor lorsque les dents viennent dans une position adjacente aux bobines et compriment le flux.The machines whose principle has just been described have given rise to numerous embodiments. A description of such an embodiment can be found in the article "A rotating flux compressor for energy conversion" by P. Chowdhuri et al., Los Alamos
National Laboratory, Albuquerque 1983. The embodiment described in this article uses, as a source of direct current, a battery of capacitors. The same coil is used to receive the energy supplied by the capacitor bank when the teeth are between two successive coils, and to restore the stored energy and that borrowed from the kinetic energy of the rotor when the teeth come in an adjacent position. to the coils and compress the flow.

On identifie sur une telle machine les inconvénients mentionnés plus haut : la fréquence des champs magnétiques engendrés est élevée, ce qui fait que les courants circulent dans une peau de faible épaisseur, où l'intensité est très élevée. Cette intensité élevée provoque des échauffements locaux importants qui interdisent la mise en oeuvre de champs magnétiques forts et limitent la puissance de la machine. Pour que cette puissance soit suffisamment élevée, il est nécessaire que la vitesse périphérique soit grande, ce qui exige un grand nombre de dents et un grand diamètre. The drawbacks mentioned above are identified on such a machine: the frequency of the magnetic fields generated is high, which means that the currents circulate in a thin skin, where the intensity is very high. This high intensity causes significant local heating which prevents the use of strong magnetic fields and limits the power of the machine. For this power to be high enough, the peripheral speed must be high, which requires a large number of teeth and a large diameter.

L'invention vise à fournir une génératrice électrique tournante du type ci-dessus défini, répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle atténue les effets de la faible épaisseur de peau. The invention aims to provide a rotating electric generator of the type defined above, which meets the requirements of practice better than those previously known, in particular in that it attenuates the effects of the thin skin.

Dans ce but, l'invention propose notamment une génératrice qui comprend également au moins un enroulement polyphasé adjacent aux dents et connectable en série avec ledit bobinage, monté autour du disque denté, par l'intermédiaire d'un redresseur. To this end, the invention provides in particular a generator which also comprises at least one polyphase winding adjacent to the teeth and connectable in series with said coil, mounted around the toothed disc, by means of a rectifier.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la Figure 1, déjà mentionnée, est un schéma montrant le principe de fonctionnement d'une génératrice connue à effet d'écran,
- la Figure 2 est une vue en coupe très schématique d'une génératrice suivant un premier mode de réalisation de l'invention,
- la Figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant le disque rotorique, un des enroulements polyphasés et le bobinage fixe de la génératrice de la
Figure 2,
- la Figure 4 est un diagramme montrant la variation dans le temps des courants dans la génératrice de la Figure 2,
- la Figure 4A montre à grande échelle le fragment A de la Figure 4,
- la Figure 5 est un schéma en élévation destiné à faire apparaître l'épaisseur de peau dans le disque rotorique de la génératrice de la Figure 2,
- la Figure 6 est une vue en perspective, avec des parties en coupe, montrant l'empilement de plusieurs modules pour constituer une génératrice suivant une variante de réalisation,
- la Figure 7 est une vue en coupe suivant un plan passant par l'axe d'une génératrice constituant encore un autre mode de réalisation,
- la Figure 8 est un schéma électrique montrant les liaisons entre les divers composants du mode de réalisation de la Figure 7,
- les Figures 9 et 10, similaires aux Figures 7 et 8, montrent encore un autre mode de réalisation,
- les Figures Il et 12, similaires à la Figure 7, montrent d'autres variantes encore de réalisation,
- les Figures 13, 14 et 15 montrent une constitution possible de l'empilement de disques d'une machine à plusieurs modules,
- la Figure 16 est une vue en perspective avec des parties éclatées, montrant les constituants principaux d'un autre mode encore de réalisation.The invention will be better understood on reading the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which
FIG. 1, already mentioned, is a diagram showing the operating principle of a known generator with screen effect,
FIG. 2 is a very schematic sectional view of a generator according to a first embodiment of the invention,
- Figure 3 is an exploded perspective view showing the rotor disk, one of the polyphase windings and the fixed winding of the generator of the
Figure 2,
FIG. 4 is a diagram showing the variation over time of the currents in the generator of FIG. 2,
FIG. 4A shows fragment A of FIG. 4 on a large scale,
FIG. 5 is a diagram in elevation intended to reveal the thickness of skin in the rotor disk of the generator of FIG. 2,
FIG. 6 is a perspective view, with parts in section, showing the stacking of several modules to constitute a generator according to an alternative embodiment,
FIG. 7 is a sectional view along a plane passing through the axis of a generator constituting yet another embodiment,
FIG. 8 is an electrical diagram showing the connections between the various components of the embodiment of FIG. 7,
- Figures 9 and 10, similar to Figures 7 and 8, show yet another embodiment,
FIGS. 11 and 12, similar to FIG. 7, show still other alternative embodiments,
FIGS. 13, 14 and 15 show a possible constitution of the stack of discs of a machine with several modules,
- Figure 16 is a perspective view with exploded parts, showing the main components of yet another embodiment.

La génératrice dont un schéma de principe est donné en Figure 2 est destinée à fournir des décharges "courtes", ce terme signifiant qu'à chaque fonctionnement elle fournit une impulsion de forte énergie pendant une durée telle que le courant dans l'enroulement et dans le bobinage croit rapidement et que les épaisseurs de "peau" seule parcourue par le courant soient faibles par rapport aux dimensions des dents dans le sens circonférentiel. The generator, a schematic diagram of which is given in Figure 2, is intended to provide "short" discharges, this term signifying that on each operation it provides a high energy pulse for a period such as the current in the winding and in the winding increases rapidly and that the thicknesses of "skin" alone traversed by the current are small compared to the dimensions of the teeth in the circumferential direction.

La génératrice montrée en Figures 2 et 3 comporte un disque 16 présentant des dents 20 régulièrement réparties. Le disque comporte six dents dans le cas montré en Figure 3, mais ce chiffre n'est nullement limitatif. Le disque 16 est encadré par deux enroulements plats polyphasés 24 et 24g, disposés symétriquement par rapport au disque. Ces enroulements sont montés en série de façon à être parcourus par le même courant et ils fournissent un champ dont les lignes de force sont sensiblement axiales lorsqu'elles ne sont pas déformées par la présence des dents. Autour du disque 16 est placé un bobinage fixe 22 de révolution, destiné à être parcouru par un courant lentement variable et fournissant alors un champ unipolaire B. The generator shown in Figures 2 and 3 comprises a disc 16 having teeth 20 regularly distributed. The disc has six teeth in the case shown in Figure 3, but this figure is by no means limiting. The disc 16 is framed by two polyphase flat windings 24 and 24g, arranged symmetrically with respect to the disc. These windings are mounted in series so as to be traversed by the same current and they provide a field whose lines of force are substantially axial when they are not deformed by the presence of the teeth. Around the disc 16 is placed a fixed winding 22 of revolution, intended to be traversed by a slowly variable current and then providing a unipolar field B.

Les enroulements polyphasés 24 et 24a sont reliés au bobinage de révolution 22 par l'intermédiaire d'un redresseur 28 constitué par exemple par un pont de
Graetz. L'ensemble ainsi constitué est à son tour mis en série avec une charge 30, représentée par une bobine, et un système commutateur 31. Ce système comporte par exemple un interrupteur principal en parallèle avec un montage comportant une source de tension d'amorçage (batterie ou condensateur préchargé), une impédance et un interrupteur d'amorçage. Cet interrupteur est fermé le premier ; dès que le courant s'établit, l'interrupteur principal est fermé. Puis on ouvre l'interrupteur d'amorçage.The polyphase windings 24 and 24a are connected to the revolution winding 22 by means of a rectifier 28 constituted for example by a bridge
Graetz. The assembly thus formed is in turn placed in series with a load 30, represented by a coil, and a switch system 31. This system comprises for example a main switch in parallel with an assembly comprising a source of ignition voltage ( battery or capacitor precharged), an impedance and a priming switch. This switch is closed first; as soon as the current is established, the main switch is closed. Then we open the priming switch.

Le bobinage 22 et les enroulements 24 et 24a appartiennent au stator de la génératrice. Ils sont portés par une carcasse 32 dont seul le contour est montré sur la Figure 2 et qui peut être du type classiquement utilisé pour les génératrices impulsionnelles à effet d'écran. Le disque rotorique 16 est de son côté porté par un arbre 34 qui tourne dans la carcasse 32. Le rotor et le stator ne comporteront en général pas de matériau ferromagnétique, qui serait inutile du fait des inductions très élevées. Le disque peut être une simple plaque massive en métal bon conducteur, calée sur l'arbre 34 supporté, dans la carcasse 32, par des paliers non représentés. Il est entraîné par un moteur capable de fonctionner à vitesse variable, tel qu'un moteur asynchrone ou une turbine, associé éventuellement à un volant. The winding 22 and the windings 24 and 24a belong to the stator of the generator. They are carried by a carcass 32 of which only the outline is shown in FIG. 2 and which can be of the type conventionally used for impulse generators with screen effect. The rotor disk 16 is on its side carried by a shaft 34 which rotates in the carcass 32. The rotor and the stator will generally not contain ferromagnetic material, which would be useless due to the very high inductions. The disc can be a simple solid plate of good conductive metal, wedged on the shaft 34 supported, in the carcass 32, by bearings not shown. It is driven by a motor capable of operating at variable speed, such as an asynchronous motor or a turbine, possibly associated with a flywheel.

Les enroulements peuvent avoir des constitutions variées. Il est toutefois avantageux d'adopter des enroulements plats 24 et 24a du type décrit dans l'article de F. Sultanem et C. Rioux "Iron-free solid disc rotor asynchronous machines", J. APPL. PHYS. 50 (12), Décembre 1979, p. 8232. La Figure 3 montre un tel enroulement triphasé, en limitant la représentation å quelques conducteurs pour plus de clarté. The windings can have various constitutions. However, it is advantageous to adopt flat windings 24 and 24a of the type described in the article by F. Sultanem and C. Rioux "Iron-free solid disc rotor asynchronous machines", J. APPL. PHYS. 50 (12), December 1979, p. 8232. Figure 3 shows such a three-phase winding, limiting the representation to a few conductors for clarity.

On voit que les spires présentent, sur chaque face de l'enroulement 24, une forme en spirale sans partie droite. Les tranches des dents 20 du rotor ont avantageusement une courbure proche de celle des spires, ce qui permet, d'une part, d'obtenir une variation importante du flux dans l'enroulement polyphasé, d'autre part, d'avoir une tenue mécanique des dents bien meilleure que dans le cas d'une forme en coin du genre montré en Figure 1. It can be seen that the turns have, on each face of the winding 24, a spiral shape without a straight part. The edges of the teeth 20 of the rotor advantageously have a curvature close to that of the turns, which allows, on the one hand, to obtain a significant variation of the flux in the polyphase winding, on the other hand, to have a holding much better tooth mechanics than a wedge shape of the kind shown in Figure 1.

On voit que, lorsque le circuit montré en Figure 2 se ferme, le courant dans le bobinage 22 augmente rapidement. L'effet d'écran produit par les dents 20 du disque 16 crée une distribution du champ axial qui est non homogène dans le sens azimutal. Ce champ se comporte comme la composition d'un champ multipolaire et d'un champ continu. Le champ multipolaire axial engendre à son tour, au travers des enroulements polyphasés 24 et 24g, une tension polyphasée qui alimente le redresseur 28. Aux bornes de sortie de ce redresseur apparait une tension continue qui fait croitre le courant circulant dans l'ensemble du système.On aboutit alors, si l'impulsion de courant est maintenue à une durée très courte, à un fonctionnement proche de celui des machines unipolaires sans fer ou des machines asynchrones sans fer, décrites dans l'article de Sultanem et Coll. cidessus mentionné. Le courant I1 dans l'une des phases des enroulements 24 et 24a et le courant continu Ic dans le bobinage 22 ont alors une loi de variation du genre montré en Figures 4 et 4a. Les zones s dans lesquelles
Ic et I1 coincident correspondent aux temps de conduction des éléments redresseurs associés à la phase correspondante.It can be seen that when the circuit shown in Figure 2 closes, the current in the winding 22 increases rapidly. The screen effect produced by the teeth 20 of the disc 16 creates a distribution of the axial field which is non-homogeneous in the azimuth direction. This field behaves like the composition of a multipolar field and a continuous field. The axial multipole field in turn generates, through the polyphase windings 24 and 24g, a polyphase voltage which supplies the rectifier 28. At the output terminals of this rectifier appears a continuous voltage which increases the current flowing in the whole system .It then leads, if the current pulse is maintained at a very short duration, to an operation close to that of unipolar ironless machines or asynchronous ironless machines, described in the article by Sultanem et al. above mentioned. The current I1 in one of the phases of the windings 24 and 24a and the direct current Ic in the winding 22 then have a law of variation of the kind shown in Figures 4 and 4a. The areas in which
Ic and I1 coincide correspond to the conduction times of the rectifier elements associated with the corresponding phase.

Pour que la génératrice qui vient d'être décrite ait un rendement satisfaisant, il convient que l'épaisseur 9 de la peau dans laquelle circulent les courants soit faible vis-à-vis des dimensions des dents, afin que les variations de flux restent importantes. Mais il faut également que le courant Ic augmente suffisamment lentement pour que l'épaisseur de peau ne soit pas trop faible, ce qui se traduirait par des pertes élevées du fait de la densité de courant excessive. En général, il est facile de remplir la seconde condition. Par contre, la première contraint généralement à limiter la durée d'impulsion. On peut considérer qu'en général il est nécessaire que 9 soit inférieur au dixième du rayon du disque.Dans la pratique, cela conduira, pour un disque de quelques décimètres de rayon, à une épaisseur de peau de quelques centimètres, qui limite la durée de chaque impulsion à une valeur de quelques dizaines de millisecondes. Au-delà, les performances de la génératrice qui vient d'être décrite diminuent notablement. For the generator which has just been described to have a satisfactory yield, the thickness 9 of the skin in which the currents circulate should be small with respect to the dimensions of the teeth, so that the variations in flux remain significant. . However, the current Ic must also increase slowly enough so that the skin thickness is not too small, which would result in high losses due to the excessive current density. In general, it is easy to fulfill the second condition. On the other hand, the first generally requires limiting the pulse duration. We can consider that in general it is necessary that 9 is less than a tenth of the radius of the disc. In practice, this will lead, for a disc of a few decimeters in radius, to a skin thickness of a few centimeters, which limits the duration of each pulse to a value of a few tens of milliseconds. Beyond this, the performance of the generator which has just been described decreases notably.

Cette génératrice convient donc bien pour la réalisation de génératrices impulsionnelles ayant un temps de décharge court et à décharge partielle, car une décharge quasi totale de l'énergie cinétique emmagasinée provoquerait des efforts élevés. This generator is therefore very suitable for making pulse generators having a short discharge and partial discharge time, since an almost total discharge of the stored kinetic energy would cause high forces.

Pour améliorer le couplage électromécanique entre le rotor et les enroulements polyphasés, on peut utiliser, non plus un seul disque 16, mais un empilement de disques rotoriques alternés avec des enroulements polyphasés statoriques. Une telle disposition est montrée schématiquement sur la Figure 6, où les organes correspondant à ceux de la Figure 2 portent le même numéro de référence. On voit que les disques successifs 16 et les enroulements polyphasés 24 sont étroitement imbriqués et placés dans un même bobinage de révolution 22, qui n' est plus cette fois de forme plate, mais est constitué par un solénoïde. To improve the electromechanical coupling between the rotor and the polyphase windings, one can no longer use a single disk 16, but a stack of rotor disks alternated with polyphase stator windings. Such an arrangement is shown schematically in Figure 6, where the members corresponding to those of Figure 2 have the same reference number. It can be seen that the successive discs 16 and the polyphase windings 24 are closely interleaved and placed in the same winding of revolution 22, which is no longer this time flat in shape, but consists of a solenoid.

Utilisé isolément, le montage qui vient d'être décrit n'est adapté qu'à la production de décharges courtes, car la modulation du flux par les dents devient trop faible en cas de décharge longue. Mais on peut synthétiser des décharges longues, ou même un régime permanent, par accumulation d'impulsions courtes successives. On décrira maintenant des génératrices comportant plusieurs modules ayant chacun au moins un disque denté, tous les disques étant entrainés par le même arbre et les disques coopérant avec des enroulements ayant un couplage électromagnétique. Used in isolation, the assembly which has just been described is only suitable for the production of short discharges, since the modulation of the flow by the teeth becomes too weak in the event of long discharge. But one can synthesize long discharges, or even a permanent regime, by accumulation of successive short pulses. Generators comprising several modules will now be described, each having at least one toothed disc, all the discs being driven by the same shaft and the discs cooperating with windings having an electromagnetic coupling.

La Figure 7 montre une constitution possible d'une telle génératrice. Le rotor 36 comporte un arbre rotatif 34 sur lequel sont fixés deux disques 16 et 38 munis de dents 20. Chaque disque est encadré par deux enroulements polyphasés 24 et 24a pour le disque 16, 40 et 40a pour le disque 38. Enfin, chaque disque 16 ou 38 est entouré par deux bobinages de révolution 22 et 22a pour le disque 16, 42 et 42a pour le disque 38. Figure 7 shows a possible constitution of such a generator. The rotor 36 comprises a rotary shaft 34 on which are fixed two discs 16 and 38 provided with teeth 20. Each disc is surrounded by two polyphase windings 24 and 24a for the disc 16, 40 and 40a for the disc 38. Finally, each disc 16 or 38 is surrounded by two coils of revolution 22 and 22a for the disc 16, 42 and 42a for the disc 38.

Chaque paire d'enroulements polyphasés 24-24a et 40-40a est reliée à un redresseur respectif 28 ou 44 (Figure 8). Un système commutateur d'amorçage 31 est placé en série avec un au moins des redresseurs 28 et 44. Chaque sortie continue de l'un des redresseurs alimente en cascade deux bobinages d'excitation associés chacun à l'un des disques. Enfin, deux ponts redresseurs supplémentaires 46 et 48 permettent d'alimenter la charge 30 en courant Ic de polarité constante. Dans un des montages en cascade, l'un des bobinages est inversé par rapport à l'autre pour assurer le fonctionnement. Each pair of polyphase windings 24-24a and 40-40a is connected to a respective rectifier 28 or 44 (Figure 8). An initiation switch system 31 is placed in series with at least one of the rectifiers 28 and 44. Each continuous output of one of the rectifiers cascade feeds two excitation windings each associated with one of the disks. Finally, two additional rectifier bridges 46 and 48 make it possible to supply the load 30 with current Ic of constant polarity. In one of the cascade arrangements, one of the windings is reversed with respect to the other to ensure operation.

On voit que, lors de la fermeture du circuit par des moyens commutateurs non représentés, les enroulements polyphasés fournissent des courants à haute fréquence. Les redresseurs 28 et 44 transforment ces courants à haute fréquence en de nouveaux courants (à la sortie des redresseurs) dont la vitesse de variation est beaucoup plues lente (courant à moyenne fréquence). Du fait du montage en cascade des enroulements 24-24p, 42-42a, on crée entre les deux modules des courants à moyenne fréquence un -couplage réciproque qui fait que les phases correspondantes des deux modules fournissent, l'une un courant I1, l'autre un courant I2 ayant un déphasage de 90* par rapport au premier.Les ensembles de courants diphasés ainsi créés sont à leur tour redressés par les ponts 46 et 48 et alimentent la charge 30 par une impulsion de courant de sens défini. It can be seen that, when the circuit is closed by switching means, not shown, the polyphase windings supply high frequency currents. The rectifiers 28 and 44 transform these high frequency currents into new currents (at the output of the rectifiers) whose speed of variation is much slower (current at medium frequency). Due to the cascade arrangement of the 24-24p, 42-42a windings, a reciprocal coupling is created between the two modules at medium frequency, which means that the corresponding phases of the two modules provide one with current I1, l 'other a current I2 having a phase shift of 90 * compared to the first. The sets of two-phase currents thus created are in turn rectified by the bridges 46 and 48 and supply the load 30 by a current pulse of defined direction.

La génératrice qui vient d'être décrite peut meme fonctionner en régime permanent si des moyens de stabilisation du courant sont prévus (soit au niveau del'entraînement du rotor, soit au niveau de la charge). The generator which has just been described can even operate in steady state if means for stabilizing the current are provided (either at the level of the rotor drive, or at the level of the load).

Cependant, son mode de fonctionnement le plus courant est celui d'une mono-impulsion longue dont la forme temporelle est tout à fait analogue à celle de la Figure 4. Pour assurer un fonctionnement plus régulier que le couplage diphasé qui vient d'être décrit, (Fig.8), on peut utiliser un nombre de modules supérieur à 2. Dans le cas par exemple montré en Figures 9 et 10 (ou les organes correspondant à ceux montrés en Figure 7 portent le même numéro de référence), trois modules sont prévus et chaque disque est associé à trois bobinages. Par exemple, le troisième disque denté 50 est encadré par deux enroulements polyphasés 52 et 52a et il est entouré par trois bobinages 54, 549 et 54b. Le montage électrique peut alors être celui montré en Figure 10.However, its most common mode of operation is that of a long mono-pulse whose temporal shape is completely analogous to that of FIG. 4. To ensure a more regular operation than the two-phase coupling which has just been described , (Fig.8), one can use a number of modules greater than 2. In the case for example shown in Figures 9 and 10 (or the members corresponding to those shown in Figure 7 have the same reference number), three modules are provided and each disc is associated with three coils. For example, the third toothed disc 50 is surrounded by two polyphase windings 52 and 52a and it is surrounded by three coils 54, 549 and 54b. The electrical assembly can then be that shown in Figure 10.

L'invention est susceptible de nombreuses autres modifications de nature technologique. Par exemple, il est possible de prévoir plusieurs modules constitués chacun par une alternance de disques rotoriques et d'enroulements polyphasés, comme le montre les Figures 11 et 12. Dans ce cas, les bobinages associés à un même module peuvent prendre la forme de solénoïdes concentriques 56 et 58 (Figure 11) ou rester distincts (Figure 12). The invention is susceptible to numerous other modifications of a technological nature. For example, it is possible to provide several modules each consisting of alternating rotor discs and polyphase windings, as shown in Figures 11 and 12. In this case, the windings associated with the same module can take the form of solenoids concentric 56 and 58 (Figure 11) or remain separate (Figure 12).

Les dispositions qui viennent d'être décrites sont susceptibles de nombreuses réalisations technologiques. A titre d'exemples, les Figures 13 à 15 montrent une constitution possible du rotor sous forme d'un empilage de disques dentés 16. Les disques sont reliés entre eux et éventuellement à un volant d'inertie par des tiges longitudinales 60 munies d'écrous de serrage non représentés. Les disques présentent une partie centrale épaisse. Les dents 20 ont une épaisseur réduite de façon à laisser la place nécessaire aux enroulements 24. Les disques terminaux peuvent être fixés à des tourillons 62 également maintenus par les tiges 60. Des saillies 64 peuvent être prévues sur les disques, tels que celui montré en perspective en Figure 15, et s'engager dans des évidements prévus dans le disque adjacent afin d'éviter d'appliquer des efforts de cisaillement relatif aux tiges 60. The arrangements which have just been described are susceptible of numerous technological achievements. By way of example, FIGS. 13 to 15 show a possible constitution of the rotor in the form of a stack of toothed discs 16. The discs are connected together and possibly to a flywheel by longitudinal rods 60 provided with tightening nuts not shown. The discs have a thick central part. The teeth 20 have a reduced thickness so as to leave the space necessary for the windings 24. The end discs can be fixed to pins 62 also held by the rods 60. Projections 64 can be provided on the discs, such as that shown in perspective in Figure 15, and engage in recesses provided in the adjacent disc in order to avoid applying shear forces relative to the rods 60.

On peut donner au dispositif une constitution du genre "cylindrique" plutôt que "plate" en adoptant par exemple la disposition schématisée en Figure 16. La machine montrée sur cette Figure a un fonctionnement, du point de vue électrique, similaire à celui de la machine de la Figure 2. Le rotor est constitué par une pièce qui n'est pas de révolution, mais a simplement une symétrie de révolution d'ordre 2 (ou davantage). Ce rotor tourne à l'intérieur d'un bobinage inducteur 22 et d'un enroulement 24 concentrique au premier. We can give the device a constitution of the "cylindrical" kind rather than "flat" by adopting for example the arrangement shown schematically in Figure 16. The machine shown in this Figure has an electrical function similar to that of the machine of Figure 2. The rotor consists of a part which is not of revolution, but simply has a symmetry of revolution of order 2 (or more). This rotor turns inside an inductor winding 22 and a winding 24 concentric with the first.

D'autres variantes sont évidemment possibles et il doit être entendu qu'elles restent dans le cadre du présent brevet. Other variants are obviously possible and it should be understood that they remain within the scope of this patent.

Claims

1. Rotating electric generator intended to operate in impulse mode and with a screen effect, comprising at least one solid rotor disc having teeth of conductive material intended to vary the inductance of a fixed coil creating a unipolar magnetic field when it is supplied with direct current, characterized in that it also comprises at least one polyphase winding (24) adjacent to the teeth and connectable in series with said winding (22), mounted around the toothed disc (16), via of a rectifier.

2. Generator according to claim 1, characterized in that the windings are flat and formed of spiral-shaped turns without a straight part.

3. Generator according to claim 2, characterized in that the teeth (20) of the rotor have a curvature close to that of the turns.

4. Generator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the disc (16) is framed by two polyphase flat windings (24, 24a) arranged symmetrically with respect to the disc and placed in series.

5. Generator according to any one of the preceding claims, characterized in that it is constructed and used so that the thickness of the skin in which the currents flow does not significantly exceed one tenth of the radius of the disc.

6. Generator according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a stack of several discs (16) alternated with polyphase stator windings.

7. Generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (36) of the generator comprises a number n of sets of discs each having at least one disc, n being equal to or greater than 2, in that each disc is surrounded by n elementary revolution windings, and in that n straightening branches are provided, each comprising n elementary windings each associated with one of the sets of discs.