FR2737945A1

FR2737945A1 - Electric current generator producing direct or alternating current within annular inductor

Info

Publication number: FR2737945A1
Application number: FR9509819A
Authority: FR
Original assignee: BOUTSIVONGSAKD KHAMPHENG
Current assignee: BOUTSIVONGSAKD KHAMPHENG
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1997-02-21
Anticipated expiration: 2015-08-16
Also published as: FR2737945B1

Abstract

The current generator comprises a single shell (C) inside which there is a fixed annular inductor (1) with two active lateral faces (2,3). This is enclosed by rotary inductors (4) in the shape of circular discs. These are arranged such that their pole pieces of the same polarity face each other, and are mounted on the same rotating shaft which passes axially through the central cavity (7) of the fixed annular inductor. The arrangement is such that the electromotive forces (emf's) of the induced currents produced by the active conductors (16) situated in the grooves (8) in each of the lateral faces of the annular inductor (1) are added together algebraically.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de production de courant électrique continu ou alternatif. Plus particulièrement, elle concerne un tel dispositif adapté pour foumir du courant électrique avec des pertes réduites, ne nécessitant aucun redresseur ou collecteur du courant produit, et constitué d'un induit annulaire fixe, dont les deux faces latérales sont actives, qui est encadré par deux inducteurs rotatifs où chacun est sous forme d'un disque porteur de pièces polaires, ces inducteurs étant montés sur un arbre unique traversant la partie centrale de l'induit annulaire et étant logés, ainsi que ce dernier, dans une carcasse unique.The present invention relates to a device for producing direct or alternating electric current. More particularly, it relates to such a device suitable for supplying electric current with reduced losses, requiring no rectifier or collector of the current produced, and consisting of a fixed annular armature, the two lateral faces of which are active, which is framed by two rotary inductors where each is in the form of a disk carrying pole pieces, these inductors being mounted on a single shaft passing through the central part of the annular armature and being housed, like the latter, in a single carcass.

Dans la technique actuelle, on connaît de nombreux types de dispositifs de production de courant électrique tels que des génératrices produisant du courant continu et des génératrices asynchrones produisant du courant alternatif polyphasé et qui résultent de la réversibilité des moteurs asynchrones.Toute génératrice de courant continu connue à ce jour, est constituée de trois éléments essentiels qui sont: un inducteur fixe constitué par un électro-aimant destiné à produire le flux magnétique et qui comporte un certain nombre pair de pôles, alternativement N et S, excités par des bobines magnétisantes et reliés par une couronne d'acier doux de faible réluctance dénommée culasse; un induit rotatif sous forme d'un enroulement bobiné sur une armature cylindrique constituée d'un empilement de tôles au silicium et logé dans la cavité cylindrique comprise entre les pièces polaires de l'inducteur fixe; un dispositif permettant de redresser les forces électromotrices induites au cours de la rotation de l'induit et de recueillir le courant produit, ce dispositif dénommé collecteur étant constitué par un cylindre solidaire de l'induit formé de lames de cuivre reliées respectivement à une fraction du bobinage d'induit et séparées entre elles par des entrelames isolantes, un ensemble de frotteurs ou balais étant adapté pour venir continuellement en contact avec les conducteurs situés sur les lignes neutres ou bissectrices des angles formés par les axes de deux pôles inducteurs voisins.In the current technique, numerous types of electric current production devices are known, such as generators producing direct current and asynchronous generators producing polyphase alternating current and which result from the reversibility of asynchronous motors. Any known direct current generator to date, consists of three essential elements which are: a fixed inductor constituted by an electromagnet intended to produce the magnetic flux and which comprises a certain even number of poles, alternately N and S, excited by magnetizing coils and connected by a ring of mild steel of low reluctance called cylinder head; a rotary armature in the form of a winding wound on a cylindrical frame made up of a stack of silicon sheets and housed in the cylindrical cavity comprised between the pole pieces of the fixed inductor; a device making it possible to rectify the electromotive forces induced during the rotation of the armature and to collect the current produced, this device called collector being constituted by a cylinder integral with the armature formed of copper blades connected respectively to a fraction of the armature winding and separated from one another by insulating interleaves, a set of wipers or brushes being adapted to come into continuous contact with the conductors located on the neutral or bisecting lines of the angles formed by the axes of two neighboring inductor poles.

A noter que ce dispositif de redressement (collecteur et balais) constitue le point faible de ces génératrices de courant continu puisqu'il est soumis aux phénomènes de commutation, ceci étant toutefois amélioré en créant sur l'inducteur des pôles auxiliaires, axés sur les lignes neutres et alimentés par le courant débité par la génératrice.Note that this rectification device (collector and brushes) constitutes the weak point of these direct current generators since it is subject to switching phenomena, this being however improved by creating on the inductor auxiliary poles, focused on the lines. neutral and powered by the current supplied by the generator.

Néanmoins, ces génératrices connues, pourvues d'un dispositif de redressement, ainsi que de tels pôles auxiliaires, présentent un inconvénient majeur en ce sens que des pertes importantes du courant produit se manifestent. Par ailleurs, ces génératrices de courant continu présentent un autre inconvénient du fait que chacune comporte un induit rotatif situé coaxialement à l'intérieur d'un inducteur et dont les bobines actives ont des pôles magnétiques donnant directement sur les pièces polaires de cet inducteur et qui s'opposent fortement au mouvement de rotation de l'induit en provoquant des pertes magnétiques importantes dans l'entrefer lorsqu'ils fonctionnent en charge. However, these known generators, provided with a rectifying device, as well as such auxiliary poles, have a major drawback in that significant losses of the current produced appear. Furthermore, these direct current generators have another drawback of the fact that each has a rotary armature located coaxially inside an inductor and whose active coils have magnetic poles directly facing the pole pieces of this inductor and which strongly oppose the rotational movement of the armature, causing significant magnetic losses in the air gap when operating under load.

En ce qui les concerne, les génératrices asynchrones que nous avons citées précédemment présentent également des inconvénients en ce sens qu'elles délivrent une énergie active, sous forme de courants alternatifs polyphasés, à condition qu'elles soient entraînées à une vitesse supérieure à la vitesse de synchronisme et qu'on leur foumisse, par l'intermédiaire du réseau ou d'une batterie de condensateurs, de l'énergie réactive.As far as they are concerned, the asynchronous generators which we have cited above also have drawbacks in that they deliver active energy, in the form of polyphase alternating currents, provided that they are driven at a speed greater than the speed. synchronism and provide them with reactive energy via the network or a capacitor bank.

En conséquence, c'est pour palier la majeure partie des inconvénients présentés par les génératrices de courant continu ou alternatif, connues dans la technique, que l'inventeur a conçu un dispositif nouveau de production de courant électrique, continu ou alternatif, qui n'utilise pas un induit rotatif sous forme de tambour, ni un inducteur fixe en forme de cylindre creux dans la cavité duquel est logé l'induit, et qui ne fait intervenir aucun dispositif redresseur des forces électromotrices et collecteur du courant produit.Consequently, it is to overcome most of the drawbacks presented by direct or alternating current generators, known in the art, that the inventor has designed a new device for producing electric current, direct or alternating, which does not exist. does not use a rotary armature in the form of a drum, nor a fixed inductor in the form of a hollow cylinder in the cavity of which the armature is housed, and which does not involve any device for rectifying the electromotive forces and collector of the current produced.

Pour ce faire et selon l'invention, le dispositif de production de courant électrique, continu ou alternatif, est constitué, comme indiqué dans le préambule, d'une carcasse unique dans laquelle est fixé un induit annulaire ayant ses deux faces latérales actives et encadré par deux inducteurs rotatifs sous forme de disques circulaires et disposés de manière que leurs pièces polaires de même nom soient en regard les unes des autres et correspondent entre elles en tout temps, ces deux inducteurs étant montés fixes sur le même arbre rotatif traversant transversalement et axialement la cavité centrale de l'induit annulaire fixe, cet agencement étant tel que les forces électromotrices des courants induits produits par les conducteurs actifs logés dans des rainures situées sur chacune des deux faces latérales de cet induit annulaire s'additionnent algèbriquement.To do this and according to the invention, the device for producing electric current, direct or alternating, consists, as indicated in the preamble, of a single carcass in which is fixed an annular armature having its two active side faces and framed by two rotary inductors in the form of circular discs and arranged so that their pole pieces of the same name are opposite one another and correspond to each other at all times, these two inductors being mounted fixed on the same rotary shaft passing transversely and axially the central cavity of the fixed annular armature, this arrangement being such that the electromotive forces of the induced currents produced by the active conductors housed in grooves located on each of the two lateral faces of this annular armature add up algebraically.

De manière plus spécifique et selon l'invention, on définit maintenant les caractéristiques particulières des éléments constituant ce dispositif, d'une part, pour la production de courant continu et, d'autre part, pour la production de courant alternatif.More specifically and according to the invention, the particular characteristics of the elements constituting this device are now defined, on the one hand, for the production of direct current and, on the other hand, for the production of alternating current.

Dans un tel dispositif de production de courant continu: a) I'induit fixe est constitué d'un noyau annulaire pourvu de rainures radiales distribuées régulièrement sur ses deux faces, cerclé par une culasse et composé de deux disques formés chacun d'un enroulement de tôle plaqué latéralement contre une couronne d'acier doux feuilletée pourvue extérieurement d'encoches crénelées correspondant avec les rainures, cet ensemble de noyau étant encastré entre un cylindre extérieur et un cylindre intérieur, tous deux fabriqués en fonte ou en acier. La couronne, ainsi que la culasse, sont divisées en deux pièces symétriques par une fente afin de séparer les flux magnétiques provenant de chacun des inducteurs rotatifs latéraux.Dans les rainures radiales du noyau et les encoches de la couronne, les conducteurs actifs formant des bobines induites sont logés de manière à former, avec ce noyau, un circuit magnétique à caractère fermé permettant de limiter au maximum des pertes magnétiques dans les entrefers et d'atténuer ou de minimiser les effets du freinage magnétique exercés par le flux induit sur les inducteurs rotatifs latéraux lorsque ce dispositif fonctionne en charge. A noter que ces bobines actives peuvent être regroupées en série pour constituer de multiples enroulements de manière à abaisser la tension du courant continu produit.In such a device for producing direct current: a) the fixed armature consists of an annular core provided with radial grooves regularly distributed on its two faces, surrounded by a yoke and composed of two discs each formed by a winding of sheet metal laterally pressed against a crown of laminated mild steel provided externally with crenellated notches corresponding with the grooves, this core assembly being embedded between an outer cylinder and an inner cylinder, both made of cast iron or steel. The crown, as well as the cylinder head, are divided into two symmetrical pieces by a slot in order to separate the magnetic fluxes coming from each of the lateral rotary inductors. In the radial grooves of the core and the notches of the crown, the active conductors forming coils induced are housed so as to form, with this core, a magnetic circuit with a closed character making it possible to limit magnetic losses in the air gaps as much as possible and to attenuate or minimize the effects of magnetic braking exerted by the induced flux on the rotary inductors side when this device is operating under load. Note that these active coils can be grouped in series to form multiple windings so as to lower the voltage of the direct current produced.

b) les deux inducteurs rotatifs distincts placés de chaque côté de l'induit sont fixés sur le même arbre traversant centralement cet induit et chacun d'eux est constitué par un disque sous forme d'un volant d'acier portant dans sa partie centrale une unique pièce polaire fixée du côté correspondant à l'induit fixe et entourée, avec un écartement, par un anneau d'acier faisant face à la culasse de l'induit et servant de pont inducteur.b) the two separate rotary inductors placed on each side of the armature are fixed on the same shaft passing through this armature centrally and each of them is constituted by a disc in the form of a steel flywheel carrying in its central part a single pole piece fixed on the side corresponding to the fixed armature and surrounded, with a spacing, by a steel ring facing the head of the armature and serving as an inductor bridge.

Dans ce dispositif de production de courant continu, les deux flux magnétiques de ses inducteurs circulent sans interférer en empruntant chacun un circuit magnétique distinct du fait que la couronne, ainsi que la culasse sont séparées par une fente en deux pièces latérales symétriques et chacun de ces flux débute dans l'unique pièce polaire, traverse l'entrefer et le disque latéral correspondant de l'induit fixe, puis remonte vers la culasse pour rejoindre l'inducteur, par le pont inducteur après avoir retraversé l'entrefer, si bien que ce flux magnétique circule ainsi transversalement à travers l'induit. Bien qu'il y ait deux circuits magnétiques inducteurs distincts, le circuit magnétique induit est unique et fermé du fait que les courants électriques induits, produits par toutes les bobines actives situées sous l'unique pièce polaire de chaque inducteur, circulent dans le même sens.De plus, I'induit, qui débite le courant continu directement et naturellement sans avoir recours à aucun type de dispositif de conversion, conserve la presque totalité de son flux et n'exerce presqu'aucun effet de freinage magnétique sur les inducteurs rotatifs.In this device for producing direct current, the two magnetic fluxes of its inductors circulate without interfering, each borrowing a separate magnetic circuit because the crown, as well as the cylinder head, are separated by a slot in two symmetrical lateral pieces and each of these flow begins in the single pole piece, crosses the air gap and the corresponding lateral disc of the fixed armature, then goes up towards the cylinder head to join the inductor, by the inductor bridge after having crossed again the air gap, so that this magnetic flux thus flows transversely through the armature. Although there are two separate inductive magnetic circuits, the induced magnetic circuit is unique and closed because the induced electric currents, produced by all the active coils located under the single pole piece of each inductor, flow in the same direction. .In addition, the armature, which delivers direct current directly and naturally without having to use any type of conversion device, retains almost all of its flux and exerts almost no magnetic braking effect on the rotary inductors.

Dans le dispositif de production de courant alternatif: a) I'induit fixe est constitué d'un noyau annulaire pourvu d'une culasse externe et d'une culasse interne et composé, sur chacune de ses deux faces, d'un disque latéral pourvu de rainures radiales externes distribuées régulièrement et constitué sous forme d'un enroulement de tôle, plaqué latéralement et respectivement contre la face correspondante d'une couronne cylindrique feuilletée en acier doux, pourvue extérieurement et intérieurement d'encoches crénelées correspondant aux rainures radiales externes des disques latéraux. La couronne comporte deux fentes situées de part et d'autre de son axe longitudinal avec un faible écartement par rapport à ses faces latérales afin de séparer les flux magnétiques provenant de chacun des inducteurs rotatifs latéraux. Dans les rainures radiales des disques latéraux et dans les encoches correspondantes de la couronne, des conducteurs actifs formant des bobines induites sont logés de manière à former, avec ce noyau annulaire, un circuit magnétique à caractère semi-fermé qui permet, comme dans le dispositif de production de courant continu, de limiter au maximum des pertes magnétiques dans les entrefers et d'atténuer les effets du freinage magnétique exercés par le flux induit sur les inducteurs rotatifs latéraux lors du fonctionnement en charge. A noter que ces bobines actives débitant directement le courant alternatif produit peuvent être regroupées en série pour former des enroulements multiples afin d'obtenir des courants alternatifs multi-phasés.In the alternating current production device: a) the fixed armature consists of an annular core provided with an external yoke and an internal yoke and composed, on each of its two faces, of a lateral disc provided of external radial grooves distributed regularly and constituted in the form of a sheet winding, pressed laterally and respectively against the corresponding face of a cylindrical laminated crown of mild steel, provided externally and internally with crenellated notches corresponding to the external radial grooves of the discs lateral. The crown has two slots located on either side of its longitudinal axis with a small spacing relative to its lateral faces in order to separate the magnetic fluxes coming from each of the lateral rotary inductors. In the radial grooves of the lateral discs and in the corresponding notches in the crown, active conductors forming induced coils are housed so as to form, with this annular core, a semi-closed magnetic circuit which allows, as in the device direct current production, to limit magnetic losses in the air gaps as much as possible and to attenuate the effects of magnetic braking exerted by the induced flux on the lateral rotary inductors during operation under load. Note that these active coils directly outputting the alternating current produced can be grouped in series to form multiple windings in order to obtain multi-phase alternating currents.

b) les deux inducteurs rotatifs placés de chaque côté de l'induit sont constitués chacun d'un disque porteur de pièces polaires en nombre pair mais de noms différents, faisant face respectivement aux bobines de l'induit, ces inducteurs étant fixés sur un arbre rotatif commun traversant la partie centrale de l'induit, de manière que leurs pièces polaires de même nom soient situées en tout temps en correspondance et en regard les unes des autres.b) the two rotary inductors placed on each side of the armature each consist of a disc carrying pole pieces in even numbers but with different names, respectively facing the armature coils, these inductors being fixed on a shaft common rotary through the central part of the armature, so that their pole pieces of the same name are located at all times in correspondence and facing each other.

Dans ce dispositif de production de courant alternatif, les deux flux magnétiques de ses inducteurs rotatifs circulent, sans interférer, en empruntant chacun un circuit magnétique distinct du fait de la présence des fentes longitudinales internes à la couronne, chacun de ces flux internes circulant entre deux pièces polaires voisines de noms différents et ensuite traversant longitudinalement l'induit. Bien qu'il y ait deux circuits magnétiques inducteurs distincts, le circuit magnétique induit d'un tel dispositif est unique car la structure en anneau de celui-ci, ainsi que la disposition de se bobines actives, lui donnent une grande capacité de conservation du flux magnétique induit.Ainsi, ce flux magnétique induit est semi-ouvert du fait qu'il existe une opposition entre les deux flux engendrés par les courants induits produits par des bobines actives situées sous chaque paire de pièces polaires voisines de noms différents. A noter que dans cet agencement une grande partie de chaque flux engendré par les courants induits est conservée et circule en circuit fermé entre le noyau et les deux culasses, si bien que les effets de freinage magnétique dûs au flux induit et exercés sur les inducteurs rotatifs sont fortement atténués et les pertes magnétiques dans les entrefers sont réduites.In this alternating current production device, the two magnetic fluxes of its rotary inductors circulate, without interfering, each borrowing a separate magnetic circuit due to the presence of the longitudinal slots internal to the crown, each of these internal fluxes circulating between two neighboring pole pieces with different names and then longitudinally crossing the armature. Although there are two separate inductive magnetic circuits, the induced magnetic circuit of such a device is unique because the ring structure of it, as well as the arrangement of active coils, give it a great capacity for preserving the Induced magnetic flux. Thus, this induced magnetic flux is semi-open due to the fact that there is an opposition between the two fluxes generated by the induced currents produced by active coils located under each pair of neighboring pole pieces with different names. Note that in this arrangement a large part of each flux generated by the induced currents is preserved and circulates in a closed circuit between the core and the two cylinder heads, so that the magnetic braking effects due to the induced flux and exerted on the rotary inductors are strongly attenuated and the magnetic losses in the air gaps are reduced.

D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront de la description suivante d'un mode de réalisation de dispositif de production de courant continu et d'un mode de réalisation de dispositif de production de courant alternatif, ces deux modes de réalisation étant donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés schématiquement dans les dessins ci-joints dans lesquels::
- la figure 1 est une vue en coupe du dispositif de production de courant continu,
conformément à l'invention, cette coupe étant prise suivant la ligne 1-1 de la figure 2,
- la figure 2 est une vue en élévation et en coupe de l'ensemble du dispositif, prise suivant la ligne ll-ll de la figure 1, - la figure 3 est une vue en élévation d'un inducteur rotatif, prise suivant la ligne 111-111 de la figure 1 et partiellement en coupe, - la figure 4 est une vue en élévation de l'induit fixe dépourvu de se bobines induites, cette vue étant prise suivant la ligne IV-IV de la figure 5, - la figure 5 est une vue en coupe de l'induit fixe, prise suivant la ligne V-V de la figure 4, - la figure 6 est une vue en élévation et en coupe de l'induit fixe, prise suivant la ligne
VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une vue en coupe de la culasse de l'induit fixe, prise suivant la ligne
VII-VII de la figure 8, - la figure 8 est une vue en élévation de la culasse de l'induit fixe, prise suivant le flèche "F" de la figure 7, - la figure 9 est une vue en coupe du dispositif, similaire à celle de la figure 1, mais montrant la circulation des flux inducteurs, - la figure 10 est une vue en élévation et en coupe de l'induit fixe, prise suivant le ligne
X-X de la figure 9 et montrant la circulation du flux induit, - la figure 11 est une vue en coupe du dispositif de production de courant alternatif, conformément à l'invention, cette coupe étant prise suivant la ligne Xl-Xl de la figure 12, - la figure 12 est une vue en élévation et en coupe de l'ensemble du dispositif, prise suivant la ligne XII-XII de la figure 11, - la figure 13 est une vue en élévation d'un inducteur rotatif, prise suivant la ligne
XIII-XIII de la figure 11, - la figure 14 est une vue en élévation de l'induit fixe dépourvu de ses bobines induites, cette vue étant prise suivant la ligne XIV-XIV de la figure 15,
- la figure 15 est une vue en coupe de l'induit fixe, prise suivant la ligne XV-XV de la
figure 14,
- la figure 16 est une vue en élévation et en coupe de l'induit fixe, prise suivant la ligne
XVI-XVI de la figure 15,
- la figure 17 est une vue en coupe des culasses de l'induit fixe, prise suivant la ligne
XVII-XVII de la figure 18,
- la figure 18 est une vue en coupe des culasses de l'induit fixe, prise suivant la ligne
XVIII-XVIII de la figure 17,
- la figure 19 est un développé de la périphérie du dispositif montrant la circulation des
flux inducteurs,
- la figure 20 est une vue en élévation et en coupe de l'induit fixe, prise suivant la ligne
XX-XX de la figure 1 1 et montrant la circulation du flux induit en correspondance avec
les pièces polaires N et S des inducteurs rotatifs.Other characteristics of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of a device for producing direct current and of an embodiment of a device for producing alternating current, these two embodiments being given by way of nonlimiting examples and shown schematically in the attached drawings in which:
FIG. 1 is a sectional view of the device for producing direct current,
in accordance with the invention, this section being taken along line 1-1 of FIG. 2,
- Figure 2 is an elevational and sectional view of the entire device, taken along line II-II of Figure 1, - Figure 3 is an elevational view of a rotary inductor, taken along the line 111-111 of Figure 1 and partially in section, - Figure 4 is an elevational view of the fixed armature devoid of induced coils, this view being taken along line IV-IV of Figure 5, - Figure 5 is a sectional view of the fixed armature, taken along the line VV in FIG. 4, - Figure 6 is an elevation and sectional view of the fixed armature, taken along the line
VI-VI of Figure 5, - Figure 7 is a sectional view of the cylinder head of the fixed armature, taken along the line
VII-VII of Figure 8, - Figure 8 is an elevational view of the cylinder head of the fixed armature, taken along the arrow "F" of Figure 7, - Figure 9 is a sectional view of the device, similar to that of FIG. 1, but showing the circulation of the inducing fluxes, - FIG. 10 is a view in elevation and in section of the fixed armature, taken along the line
XX of FIG. 9 and showing the circulation of the induced flux, - FIG. 11 is a sectional view of the device for producing alternating current, in accordance with the invention, this section being taken along the line Xl-Xl of FIG. 12 , - Figure 12 is an elevational view in section of the entire device, taken along the line XII-XII of Figure 11, - Figure 13 is an elevational view of a rotary inductor, taken along the line
XIII-XIII of Figure 11, - Figure 14 is an elevational view of the fixed armature devoid of its induced coils, this view being taken along the line XIV-XIV of Figure 15,
- Figure 15 is a sectional view of the fixed armature, taken along line XV-XV of the
figure 14,
- Figure 16 is an elevational and sectional view of the fixed armature, taken along the line
XVI-XVI of figure 15,
- Figure 17 is a sectional view of the cylinder heads of the fixed armature, taken along the line
XVII-XVII of figure 18,
- Figure 18 is a sectional view of the cylinder heads of the fixed armature, taken along the line
XVIII-XVIII of figure 17,
- Figure 19 is a developed of the periphery of the device showing the circulation of
inducing flux,
- Figure 20 is an elevational and sectional view of the fixed armature, taken along the line
XX-XX of Figure 1 1 and showing the circulation of the induced flow in correspondence with
the pole pieces N and S of the rotary inductors.

Comme le montrent les figures 1 à 10, le mode de réalisation d'un dispositif de production de courant continu, donné à titre d'exemple et conforme à l'invention, est constitué d'une carcasse unique "C" dans laquelle est fixé un induit annulaire 1 dont les deux faces latérales 2, 3 sont actives et qui est encadré par deux inducteurs rotatifs 4 sous forme de disques circulaires portant une seule pièce polaire 5 et montés de manière fixe sur le même arbre 6 de rotation traversant transversalement et axialement la cavité centrale 7 de l'induit fixe 1.As shown in FIGS. 1 to 10, the embodiment of a device for producing direct current, given by way of example and in accordance with the invention, consists of a single carcass "C" in which is fixed an annular armature 1, the two lateral sides 2, 3 of which are active and which is surrounded by two rotary inductors 4 in the form of circular discs carrying a single pole piece 5 and fixedly mounted on the same rotation shaft 6 passing transversely and axially the central cavity 7 of the fixed armature 1.

Cet induit fixe 1 est constitué d'un noyau annulaire pourvu de rainures radiales 8 sur ses deux faces, cerclé par une culasse 9 et composé de deux disques 10,11 formés chacun d'un enroulement de tôle (représenté partiellement en élévation sur un quart de sa circonférence dans la figure 2) plaqué latéralement contre une couronne 12 d'acier doux feuilleté séparée, ainsi que la culasse 9, en deux pièces symétriques par une fente 12a et pourvue extérieurement d'encoches crénelées 13 distribuées pour correspondre aux rainures radiales 8, cet ensemble de noyau annulaire étant encastré entre un cylindre extérieur 14 et un cylindre intérieur 15 fabriqués en fonte ou en acier. Des bobines induites 16 sont logées dans les rainures radiales 8 et les encoches 13 de manière à former, avec ce noyau, un circuit magnétique à caractère fermé. Chacun des deux inducteurs rotatifs 4 est constitué par un disque 17 sous forme d'un volant d'acier portant dans sa partie centrale une unique pièce polaire 5 pourvue de bobines exitatrices 18 et fixée du côté de l'induit fixe 1. Cette pièce polaire est entourée, avec un écartement 19, par un anneau d'acier faisant face à la culasse 9 et servant de pont inducteur 20. This fixed armature 1 consists of an annular core provided with radial grooves 8 on its two faces, encircled by a cylinder head 9 and composed of two discs 10,11 each formed of a sheet winding (partially shown in elevation over a quarter of its circumference in Figure 2) laterally pressed against a crown 12 of separate laminated mild steel, as well as the cylinder head 9, in two symmetrical pieces by a slot 12a and provided externally with crenellated notches 13 distributed to correspond to the radial grooves 8 , this set of annular core being embedded between an outer cylinder 14 and an inner cylinder 15 made of cast iron or steel. Induced coils 16 are housed in the radial grooves 8 and the notches 13 so as to form, with this core, a magnetic circuit with a closed character. Each of the two rotary inductors 4 is constituted by a disc 17 in the form of a steel flywheel carrying in its central part a single pole piece 5 provided with exit coils 18 and fixed on the side of the fixed armature 1. This pole piece is surrounded, with a spacing 19, by a steel ring facing the cylinder head 9 and serving as an inductor bridge 20.

Comme on le voit dans la figure 9, les deux flux magnétiques provenant de chacun des deux inducteurs circulent suivant les trajets indiqués par les lignes fléchées noires, chacun de ces flux débute dans l'unique pièce polaire 5, traverse l'entrefer la et le disque latéral correspondant 10,11 de l'induit, puis gagne la culasse 9 pour rejoindre, à travers l'entrefer la, l'inducteur rotatif par l'intermédiaire du pont inducteur 20, si bien que ce flux magnétique circule transversalement à travers l'induit fixe sous forme de deux circuits magnétiques inducteurs distincts.Comme on le voit dans la figure 10, le circuit magnétique induit, représenté par une ligne circulaire fléchée noire, est unique et fermé du fait que les courants électriques induits, produits par les bobines actives 16 situées sous chaque pièce polaire 5 de l'inducteur correspondant, circulent dans le même sens, le sens de rotation des inducteurs étant indiqué par la flèche "F1", qui est en sens inverse de celui du circuit magnétique induit. A noter que le courant continu produit par les bobines induites 16 est débité directement et naturellement.As can be seen in FIG. 9, the two magnetic fluxes coming from each of the two inductors circulate along the paths indicated by the black arrow lines, each of these fluxes begins in the single pole piece 5, crosses the air gap la and the corresponding side disc 10.11 of the armature, then gains the cylinder head 9 to join, through the air gap la, the rotary inductor via the inductor bridge 20, so that this magnetic flux circulates transversely through l fixed armature in the form of two separate inductive magnetic circuits. As can be seen in FIG. 10, the induced magnetic circuit, represented by a circular black arrow line, is unique and closed due to the fact that the induced electric currents produced by the coils active 16 located under each pole piece 5 of the corresponding inductor, circulate in the same direction, the direction of rotation of the inductors being indicated by the arrow "F1", which is in direction in pours from that of the induced magnetic circuit. Note that the direct current produced by the induced coils 16 is delivered directly and naturally.

Comme le montrent les figures 1 1 à 20, le mode de réalisation d'un dispositif de production de courant alternatif, donné à titre d'exemple et conforme à l'invention, est constitué d'une carcasse unique "C" dans laquelle est fixé un induit annulaire 21 dont les deux faces latérales 22, 23 sont actives et qui est encadré par deux inducteurs rotatifs 24 sous forme de disques circulaires portant plusieurs pièces polaires de noms différents 25N et 25S et montés de manière fixe sur le même arbre 26 de rotation traversant transversalement et axialement la cavité centrale 27 de l'induit fixe 21.Cet induit fixe est constitué d'un noyau annulaire pourvu d'une culasse externe 29 et d'une culasse interne 29a, et composé, sur chacune de ses deux faces d'un disque latéral 30, 31 pourvu de rainures radiales 28 externes et constitué sous forme d'un enroulement de tôle plaqué intérieurement contre la face correspondante d'une couronne cylindrique feuilletée 32 en acier doux, pourvue, extérieurement et intérieurement, d'encoches crénelées 33 et 33a distribuées en correspondance avec les rainures radiales 28 des disques latéraux 30, 31, cette couronne 32 comportant, en outre, deux fentes 32a, 32b situées de part et d'autre de son axe longitudinal et adaptées pour séparer les flux provenant des inducteurs rotatifs 24.Dans les rainures radiales et les encoches crénelées 33, 33a correspondantes de la couronne 32, des bobines induites 36 sont logées de manière à former avec le noyau annulaire un circuit magnétique à caractère semi-fermé. Chacun des deux inducteurs rotatifs 24 est constitué par un disque 37 sous forme d'un volant d'acier portant plusieurs pièces polaires en nombre pair, mais de noms différents 25N et 25S, pourvues de bobines exitatrices 38 et fixées du côté de l'induit fixe en regard de ses bobines induites 36. A noter que les inducteurs sont fixés sur l'arbre commun 26 de manière que leurs pièces polaires de même nom soient situées en tout temps en correspondance et en regard les unes des autres.As shown in FIGS. 11 to 20, the embodiment of an alternating current production device, given by way of example and in accordance with the invention, consists of a single carcass "C" in which is fixed an annular armature 21 whose two lateral faces 22, 23 are active and which is framed by two rotary inductors 24 in the form of circular discs carrying several pole pieces of different names 25N and 25S and fixedly mounted on the same shaft 26 of rotation crossing transversely and axially the central cavity 27 of the fixed armature 21.This fixed armature consists of an annular core provided with an external yoke 29 and an internal yoke 29a, and composed, on each of its two faces a lateral disc 30, 31 provided with external radial grooves 28 and constituted in the form of a sheet winding internally pressed against the corresponding face of a laminated cylindrical crown 32 made of mild steel, for seen, externally and internally, notched notches 33 and 33a distributed in correspondence with the radial grooves 28 of the lateral discs 30, 31, this crown 32 comprising, in addition, two slots 32a, 32b located on either side of its longitudinal axis and adapted to separate the fluxes coming from the rotary inductors 24. In the radial grooves and the notched notches 33, 33a corresponding to the crown 32, induced coils 36 are housed so as to form with the annular core a magnetic circuit with character semi-closed. Each of the two rotary inductors 24 is constituted by a disc 37 in the form of a steel flywheel carrying several pole pieces in even number, but with different names 25N and 25S, provided with exit coils 38 and fixed on the armature side fixed opposite its induced coils 36. Note that the inductors are fixed on the common shaft 26 so that their pole pieces of the same name are located at all times in correspondence and facing each other.

Comme on le voit dans la figure 19, les deux flux magnétiques des inducteurs rotatifs 24 circulent sans interférer en empruntant chacun un circuit magnétique distinct puisque chacun d'eux circule entre deux pièces polaires voisines 25N et 25S de noms différents et, ainsi, parcourt longitudinalement l'induit dans sa couronne 32 en étant limités par chacune des fentes longitudinales 32a, 32b de celle-ci, ces circuits étant indiqués, dans la figure 19, par les lignes fléchées noires, le sens de rotation des inducteurs étant indiqué par la flèche "F2".As can be seen in FIG. 19, the two magnetic fluxes of the rotary inductors 24 circulate without interfering, each borrowing a separate magnetic circuit since each of them circulates between two neighboring pole pieces 25N and 25S with different names and, thus, travels longitudinally the armature in its crown 32 being limited by each of the longitudinal slots 32a, 32b thereof, these circuits being indicated, in FIG. 19, by the black arrow lines, the direction of rotation of the inductors being indicated by the arrow "F2".

Comme on le voit dans la figure 20, le circuit magnétique induit est unique du fait de la structure en anneau de ce dispositif, ainsi que de la disposition de ses bobines actives 36.As can be seen in FIG. 20, the induced magnetic circuit is unique due to the ring structure of this device, as well as the arrangement of its active coils 36.

Ainsi, ce flux magnétique induit est semi-ouvert du fait qu'il existe une opposition entre les deux flux engendrés par les courants induits produits par des bobines actives 36 situées sous chaque paire de pièces polaires voisines 25N et 25S de noms différents. Une grande partie de chaque flux engendré par les courants induits est conservée et circule, en circuit fermé, entre le noyau d'induit et les deux culasses 29 et 29a, ces courants induits, indiqués par les lignes noires fléchées, circulant en sens inverses dans chaque paire d'emplacement voisins correspondants aux pièces polaires 25N et 25S, le sens pour chaque emplacement correspondant à une pièce polaire 25N étant le même que le sens de rotation des inducteurs, indiqué par la flèche "F2". A noter qu'avec cet agencement de dispositif de production de courant alternatif, les effets de freinage magnétique dûs au flux induit et exercés sur les inducteurs rotatifs 24 sont fortement atténués et les pertes magnétiques dans les entrefers 21 a sont réduites. Le courant alternatif produit par les bobines induites 36 est débité directement et naturellement. Thus, this induced magnetic flux is semi-open because there is an opposition between the two fluxes generated by the induced currents produced by active coils 36 located under each pair of neighboring pole pieces 25N and 25S with different names. A large part of each flow generated by the induced currents is preserved and circulates, in a closed circuit, between the armature core and the two yokes 29 and 29a, these induced currents, indicated by the black arrowed lines, circulating in opposite directions in each pair of neighboring locations corresponding to the pole pieces 25N and 25S, the direction for each location corresponding to a pole piece 25N being the same as the direction of rotation of the inductors, indicated by the arrow "F2". Note that with this arrangement of alternating current production device, the magnetic braking effects due to the induced flux and exerted on the rotary inductors 24 are greatly attenuated and the magnetic losses in the air gaps 21 a are reduced. The alternating current produced by the induced coils 36 is delivered directly and naturally.

Claims

1.- Device for producing electric current, direct or alternating, of the rotary type and with armature and inductor, characterized in that it consists of a single carcass (C) in which is fixed an annular armature (1, 21) having its two active lateral faces (2, 3, 22, 23) and framed by two rotary inductors (4, 24) in the form of circular discs and arranged so that their pole pieces of the same name are opposite one of the other and correspond to each other at all times, these two inductors (4, 24) being fixedly mounted on the same rotary shaft (6, 26) transversely and axially passing through the central cavity (7, 27) of the fixed annular armature (1 , 21), this arrangement being such that the electromotive forces of the induced currents produced by the active conductors (16, 36) housed in grooves (8, 28) located on each of the two lateral faces of this annular armature (1, 21) add up algebraically.

2.- Device for producing direct current, according to claim 1, characterized in that the fixed armature (1) consists of an annular core provided with radial grooves (8) regularly distributed on its two faces, surrounded by a cylinder head (9) and composed of two discs (10, 11) each formed of a sheet metal winding laterally pressed against a crown (12) of mild laminated steel provided externally with notched notches (13) corresponding with the grooves, this core assembly being embedded between an outer cylinder (14) and an inner cylinder (15), both made of cast iron or steel.

3.- Device according to claim 2, characterized in that the crown (12), as well as the cylinder head (9), are divided into two symmetrical parts by a slot in order to separate the magnetic flux coming from each of the lateral rotary inductors (4).

4.- Device according to claim 2, characterized in that in the radial grooves (8) of the core and the notches (13) of the crown, the active conductors forming induced coils (16) are housed so as to form, with this core, a closed-loop magnetic circuit making it possible to limit magnetic losses in the air gaps (la) as much as possible and to attenuate the effects of magnetic braking exerted by the induced flux on the lateral rotary inductors (4) when this device is operating in charge.

5.- Device according to claim 2, characterized in that the two rotary inductors (4) placed on each side of the armature (1) are fixed on the same shaft (6) centrally passing through this armature and each of them consists of a disc (17) in the form of a steel flywheel carrying in its central part a single pole piece (5) fixed on the side corresponding to the fixed armature (1) and surrounded, with a spacing, by a steel ring facing the cylinder head (9) of the armature and serving as an inductor bridge (20).

6.- Device according to claim 2, characterized in that its arrangement is adapted so that the two magnetic fluxes of its inductors (4) circulate without interfering, each borrowing a magnetic circuit separate from the fact that the crown (12), as well as the cylinder head (9) are separated by a slot (12a) into two symmetrical lateral pieces and each of these flows begins in the single pole piece (5), crosses the air gap (la) and the lateral disc (10, 11) corresponding to the fixed armature, then goes up towards the cylinder head (9) to join the inductor (4), by the inductor bridge (20) after having crossed the air gap (1 a), so that this magnetic flux thus flows transversely through the armature.

7.- Device for producing alternating current, according to claim 1, characterized in that the fixed armature (21) consists of an annular core provided with an external yoke (29) and an internal yoke ( 29a) and composed, on each of its two faces, of a lateral disc (30, 31) provided with external radial grooves (28) regularly distributed and constituted in the form of a sheet winding, pressed laterally and respectively against the face corresponding to a cylindrical crown (32) laminated in mild steel, provided externally and internally with crenellated notches (33, 33a) corresponding to the external radial grooves (28) of the lateral discs.

8.- Device according to claim 7, characterized in that the crown (32) has two slots (32a, 32b) located on either side of its longitudinal axis with a small spacing relative to its lateral faces in order to separating the magnetic fluxes coming from each of the lateral rotary inductors (24).

9.- Device according to claim 7, characterized in that, in the radial grooves (28) of the lateral discs (30, 31) and in the corresponding notches (33, 33a) of the crown (32), active conductors forming induced coils (36) are housed so as to form, with this annular core, a semi-closed magnetic circuit which makes it possible to minimize magnetic losses in the air gaps (21a) and to reduce the effects of braking magnetic forces exerted by the induced flux on the lateral rotary inductors (24) during operation under load.

10.- Device according to claim 7, characterized in that the two rotary inductors (24) placed on each side of the armature (21) each consist of a disc (37) carrying pole pieces (25N, 25S ) in an even number but with different names, respectively facing the coils (36) of the armature, these inductors being fixed on a common rotary shaft (26) passing through the central part (27) of the armature, so that their polar pieces of the same name are located at all times in correspondence and facing each other.

11.- Device according to claim 7, characterized in that its arrangement is adapted so that the two magnetic fluxes of its rotary inductors (24) circulate, without interfering, each borrowing a separate magnetic circuit due to the presence of longitudinal slots (32a, 32b) internal to the crown (32) circulating between two neighboring pole pieces (25N, 25S) of different names and then passing longitudinally through the armature (21).