FR2841399A1 - Machine electrique tournante a courant continu du type pourvu d'un collecteur - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une machine électrique tournante à courant continu du type qui est constituée d'un stator à inducteur (10) constitué d'une pluralité de paires de pôles (11, 12) régulièrement angulairement espacées, la polarité des pôles d'une paire étant alternée, d'un rotor à induit (20) constitué d'une pluralité de têtes (21 à 29) régulièrement espacées, chacune desdites têtes (21 à 29) étant magnétisée par au moins un enroulement bobiné sur elle de manière concentrée et reliée électriquement, pour son alimentation, à un collecteur (50) constitué d'une pluralité de lames régulièrement angulairement espacées.Selon l'invention, le nombre de paires de pôles (11, 12) dudit stator (10) est égal à n, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, en ce que les têtes (21 à 29) sont regroupées en groupes de m têtes, m étant un nombre entier impair supérieur à 1, le nombre de groupes de têtes (21 à 29) étant égal au nombre de paires de pôles n dudit stator (10) et le nombre de lames dudit collecteur (20) étant, par groupe de têtes, un multiple entier p de m.

Description

electrique (2) par un procede selon l'une quelconque des revendications 10

a 15.

4 -_ t La presente invention concerne une machine electrique tournante a courant continu du type pourvu d'un collecteur. Une telle machine peut etre soit un moteur

electrique so it un generateur electrique. La description qui suit est relative a un moteur

electrique mais l'homme du metier comprendra facilement qu'elle concerne egalement un tel generateur electrique. Un tel moteur est generalement constitue d'une partie fixe, appelee stator ou encore inducteur, de forme generale cylindrique et d'une partie tournante, appelee rotor ou encore induit, logee a l'interieur du stator et prevue pour pouvoir y tourner selon un axe confondu avec l'axe du cylindre du stator. Un moteur selon ['invention est du type ou le stator est constitue d'une pluralite de poles possedant des polarites Nord et Sud alternatives et regulierement angulairement espaces et ou le rotor comprend une pluralite de fetes egalement regulierement angulairement espacees et en nombre different du nombre de poles du stator. Les fetes vent magnetisees par des enroulements bobines sur elles de maniere concentree et reliees electriquement, pour leur alimentation en synchronisme avec la rotation du rotor, a un collecteur. Cette structure permet de restreindre la longueur de fil necessaire a ce bobinage en reduisant les pertes a effet Joule dans celui-ci et en augmentant ainsi le rendement de la machine. Pour ameliorer encore leurs rendements, dans ltetat de la technique comme cela est le cas du document EP-A-221 628, on a par exemple recours a des modifications

de la forme de certaines des fetes.

Le but de la presente invention est de proposer un tel moteur dont le rendement soit augmente par rapport aux moteurs a courant continu de l'etat de la technique. II est par exemple de proposer une structure de moteur qui permette d'atteindre des

rendements de 1'ordre de 75 a 80 %.

A cet effet, une machine electrique a courant continu selon ['invention est caracterisee en que le nombre de padres de poles audit stator est egal a n, n etant un nombre entier superieur ou egal a 2, en ce que les fetes vent regroupees en groupes de m fetes, m etant un entier impair superieur a 1, le nombre de groupes de fetes etant egal au nombre de padres de poles n audit stator et le nombre de lames audit collecteur

etant, par groupe de fetes, un multiple entier p de m.

Selon une autre caracteristique de ['invention et selon un premier mode de realisation, le nombre de lames est de m par groupes de fetes (p = l). De plus, chaque tete audit rotor comprend un unique enroulement, le bobinage des enroulements sur les fetes etant alors un bobinage a m phases. Selon un exemple de realisation, les enroulements d'un groupe de fetes vent electriquement relies en serie entre eux, le point commun de deux enroulements etant relic a une lame audit collecteur, les

groupes etant alimentes simultanement.

Selon une autre caracteristique de ['invention et selon un second mode de realisation de ['invention, le nombre de lames audit collecteur est de 2m par groupe de fetes (p = 2). Chaque tete audit rotor comprend deux enroulements, le bobinage des enroulements sur les fetes etant alors un bobinage a 2m phases. Lorsque le nombre de

fetes par groupe de fetes est de trots, le bobinage est un bobinage hexaphase.

Dans une premiere realisation, le bobinage des enroulements sur les fetes est tel qu'il est constitue de deux bobinages a m phases dephases l'un par rapport a l'autre de . Par exemple, chaque tete comporte un premier et un second enroulements produisant des champs magnetiques opposes et constituent respectivement le premier et le second bobinage, tout premier enroulement sur une tete d'ordre i etant alimente par les lames Si et Si+ 1 et tout second enroulement sur une tete d'ordre i etant alimente par les lames Si+3 et Si+4. Avantageusement, les enroulements du premier

type et les enroulements du second type ont le meme nombre de spires.

Selon une autre caracteristique de ['invention et selon un troisieme mode de realisation de ['invention, le bobinage des enroulements sur les fetes est tel qu'il est constitue de plusieurs bobinages a m phases dephases de 180 certains par rapport a d'autres et relies electriquement les uns aux autres de maniere que la composition des

champs magnetiques qutils engendrent forment lesdites mp phases.

Dans une premiere realisation, chaque tete comporte plusieurs enroulements dont certains, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, 2 5 d'un second type, produi ts par l es autres, le bob inage de s enrou l ements etant tel que tout enroulement sur une tete d'un ordre i dans chaque groupe de m fetes est relic a au moins un enroulement sur une autre tete d'un ordre different dans le meme groupe de fetes de maniere a etre simultanement alimentes, lesdits enroulements etant relies auxdites lames de collecteur de maniere a former lesdites mp phases. Plus specifiquement, le nombre de lames audit collecteur est de 2m par groupes de fetes (p=2) et chaque tete comporte quatre enroulements dont deux, d'un premier type, produi sent des champs magneti ques opposes a ceux, d'un second type, l es enroulements du premier type sur une tete d'ordre i dans chaque groupe de m fetes vent respectivement relies aux enroulements du second type sur Ies fetes d'ordre i - 1 et i + I du meme groupe de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames (Spiel et Spi) et (Spi-2 et Spi-1), i etant un entier pouvant prendre les valeurs l,

2, 3,..., m modulo m.

Avantageusement, les enroulements du premier type et les enroulements du second type ont le meme nombre de spires. Dans une seconde realisation, le nombre de lames audit collecteur est de 3m par groupes de de fetes (p = 3) et chaque tete comporte cinq enroulements dont trots, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, des premiers enroulements du premier type sur une tete d'ordre i dans chaque groupe de fetes etant alimentes par les lames Spi-2, Spiel, des seconds enroulements du premier type sur une tete d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements du second type d'ordre i - 1 et d'ordre i + I du meme groupe de tete de maniere a etre alimentes en meme temps quteux par les lames (Spi-1 et Spi) et (Spi et Spi+l), i etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2,..., m modulo m. Avantageusement, que les premiers enroulements du premier type ont un nombre de spires de N. les seconds enroulements du premier type ont un nombre de spires d'environ 0,4N et les seconds

enroulements du second type ont un nombre de spires d'environ 0,7N.

Dans une troisieme realisation, le nombre de lames audit collecteur est de 4m par groupes de fetes (p = 4) et chaque tete comporte six enroulements dont trots, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, des premiers enroulements du premier type d'ordre i dans le triplet etant alimentes par les lames Spi-3 et Spi-2, des seconds enroulements du second type d'ordre i dans le triplet etant alimentes par les lames Spi-1 et Spi, des troisiemes enroulements du premier type d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements du second type d'ordre i - 1 et d'ordre i + 1 de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames Spi-2 et Spi-1 et Spi et Spi+1, i etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, m modulo m. Avantageusement, les premiers et seconds enroulements du premier type ont un nombre de spires de N. les seconds enroulements du second type et les

troisiemes enroulements du premier type ont un nombre de spires d'environ 0,28N.

Les caracteristiques et avantages de ['invention mentionnee ci-dessus ainsi que

d'autres, apparatront plus clairement a la lecture de la description des modes de

realisation qui suivent faite en relation avec les Figures annexees par lesquelles: r La Fig. 1 est une vue schematique d'une machine electrique a courant continu selon un premier mode de realisation de ['invention, ladite machine etant une machine hexaphasee et le bobinage etant triphase, La Fig. 2a est un schema de phases du bobinage triphase equipant une machine telle que celle qui est representee a la Fig. 1 alors que la Fig. 2b est un schema electrique de connexion des enroulements de ce bobinage au collecteur de la machine, La Fig. 3 est une vue schematique d'une machine electrique a courant continu selon un second mode de realisation de ['invention, ladite machine etant une machine hexaphasee, le bobinage etant hexaphase et le collecteur possedant 18 lames, La Fig. 4a est un schema de phases d'un premier mode de realisation d'un bobinage hexaphase equipant une machine telle que celle qui est representee a la Fig. 3 alors que la Fig. 4b est un schema electrique de connexion des enroulements de ce bobinage au collecteur de la machine, La Fig. Sa est un schema de phases d'un second mode de realisation d'un bobinage hexaphase equipant une machine telle que celle qui est representee a la Fig. 3 alors que les Fig. 5b a Sh vent des schemes electriques partiels de connexion des enroulements de ce bobinage au collecteur de la machine pour chacune de ces six phases, La Fig. 6a est un schema de phases d'une machine a courant continu selon un troisieme mode de realisation de 1'invention, ladite machine ayant un bobinage a nenf phases et possedant un collecteur a 27 lames alors que les Fig. 6b a 6i vent des schemes electriques partiels de connexion des enroulements de ce bobinage au collecteur de la machine pour chacune de ces neufs phases, et La Fig. 7 un schema de phases d'une machine a courant continu selon un troisieme mode de realisation de 1'invention, ladite machine ayant un bobinage a neuf

phases et un collecteur a 36 lames.

On rappelle qu'une machine electrique a courant continu selon la presente invention est caracterisee en que le nombre de padres de poles audit stator est egal a n, n etant un nombre entier superieur ou egal a 2, en ce que les fetes vent regroupees en groupes de m fetes, le nombre de groupes de fetes etant egal au nombre de padres de poles n audit stator et le nombre de lames audit collecteur etant, par groupe de fetes,

un multiple entier p de m.

Dans la suite de la description d'exemples de realisation particuliers, on

considere, par commodite, que chaque groupe de fetes, alors appele triplet, comporte - -

3 fetes, le nombre de lames audit collecteur etant alors un multiple entier p de 3.

Neanmoins, l'homme du metier saura extrapoler ces modes de real isati on a des

groupes de fetes au nombre superieur. Par exemple, m pourrait etre egal a 5.

Le moteur a courant continu represente a la Fig. 1 comporte essentiellement un stator 10 et un rotor 20.

Le stator 10 est equipe de n = 3 padres de poles inducteurs magnetiques Nord-

Sud alternes constitues, dans le mode de realisation represente, par des aimants permanents 11 a 16. Ces aimants permanents vent assembles a une culasse 17 de

fermeture de flux presentant une forme sensiblement cylindrique.

On notera que le stator 10 pourrait egalement etre constitue d'un arrangement d'aimants de type Halbach qui formeraient al ors l es n padres de pales i nducteurs magnetiques. Le rotor 20 est place a l'interieur du stator 10 et il est prevu pour pouvoir y tourner autour d'un axe 40. II est essentiellement constitue de mn = 9 fetes 21 a 29 (m = 3 et n = 3) qui forment entre elles des encoches. Ces fetes 21 a 29 vent realisees classiquement au moyen d'un empilement de soles en materiau magnetique doux. Wiles pourraient egalement etre realisees par l'utilisation d'un materiau dit SMC comme Soft

Magnetic Composite (materiau composite magnetique doux).

Autour de chaque tete 21 a 29, est prevu un unique enroulement 31 a 39 constitue d'un fil electrique bobine uniquement sur la tete correspondante. Chaque enroulement est relic electriquement a un collecteur 50. Le collecteur 50 de la Fig. I est constitue de 9 lames ( p = 1) destinees a recueillir le courant de deux balais 62 et 63 respectivement relies aux deux bornes d'une source de courant continu de maniere

a alimenter les enroulements 31 a 39.

Le moteur electrique de la Fig. 1 est un moteur a six phases. Dans ce mode de realisation, les enroulements 31 a 39 vent regroupes par triplets (m = 3), chaque triplet comprenant done 3 enroulements adjacents produisant des flux magnetiques

respectivement notes, dans la suite de la description, 1, 2 et 3. Ce bobinage des

enroulements 31 a 39 est un bobinage triphase (m = 3). I1 peut etre schematise de la maniere montree a la Fig. 2a ou chaque vecteur representatif du flux magnetique engendre par une tete est dephase de 120 par rapport au vecteur representatif du flux

magnetique engendre par une tete voisine.

On notera que si m etait egal a 5, le graphe de la Fig. 2a comporterait cinq vecteurs dephases l'un par rapport a l'autre de 72 . De maniere generale, pour m

quelconque, les m vecteurs vent dephases l'un par rapport a l'autre de 360 /m.

Ce bobinage est dit en etoile et un exemple de realisation de ce bobinage (pour m = 3) est represente a la Fig. 2b ou 1'on peut voir le detail de la liaison electrique des

enroulements 31 a 39 aux nmp = 9 lames S1 a S9 (n = 3, m = 3 et p = l).

Sur cette Fig. 2b, on peut constater que les fetes 21 a 29 vent respectivement pourvues d'enroulements 31 a 39 qui vent tous bobines dans le meme sees. Dans l'exemple de realisation represente, ces enroulements 31 a 39 vent regroupes par trots

(m = 3), les groupes etant denommes, dans la suite de la description, des triplets To, T

et T2. Le triplet To comprend les enroulements 31, 32 et 33 respectivement sur les fetes 21, 22 et 23, le triplet T comprend les enroulements 34, 35 et 36 respectivement sur les fetes 24, 25 et 26 et le triplet T2 comprend les enroulements 37, 38 et 39

respectivement sur les fetes 27, 28 et 29.

De maniere generale, le nombre de triplets (ici n = 3) est egal au nombre n de

padres de poles.

Les enroulements 3(3i+1), 3(3i+2) et 3(3i+3), avec i un entier compris entre 0 et 2 (de maniere generale le nombre de triplets moins un) qui constituent un triplet T vent relies en serie entre eux. Toute lame Sq (q etant un nombre entier compris entre 1 et 9 modulo 9) etant relic electriquement a la lame Sq+3, les triplets To, T et T2 (de maniere generale Tj) vent electriquement relies en parallele les uns avec les autres. Ils vent done alimentes simultanement. Le point commun d'un enroulement 3q et d'un enroulement 3q+1 (q etant un nombre entier compris entre 1 et 9 modulo 9) est relic a

la lame Sq.

A la Fig. 2b, les points marques 1, 2, 3 et 4 a droite de la Fig. 2 vent relies

electriquement aux memes points a gauche de cette meme Fig. 2b.

Ce type de bobinage donne entiere satisfaction mais peut etre ameliore notamment pour eviter que la source qui l'alimente par les balais 61 et 62 se retrouve

par instant en court-circuit.

C'est ['objet des modes de realisation suivants ou, comme cela est visible a la

Fig. 3, le collecteur 50 comporte maintenant 18 lames S1 a S18. On a done le nombre n de padres de poles egal a 3, le nombre m de fetes par groupes egal a 3 et p egal a 2: nmp = 18). Dans ce cas, le moteur est un moteur hexaphase mais le bobinage est _ t maintenant hexaphase. A cette Fig. 3, les memes elements que ceux presents a la

Fig. l portent des references identiques.

Deux modes de realisation de ce bobinage hexaphase vent maintenant decrits, en

relation, d'une part, avec les Figs. 4a et 4b et, d'autre part, avec les Fig. Sa a 5g.

Dans le premier mode de realisation, le bobinage est un bobinage hexaphase dit en double etoile et peut etre schematise conformement a la Fig. 4a ou l'on volt les vecteurs I a VI representatifs des flux magnetiques engendres par les trots enroulements d'un triplet pour les phases I a VI respectives. Sur cette Fig. 4a, les flux magnetiques engendres par les enroulements d'un triplet vent notes 1, 2 et 3 lorsqu'ils vent dans un sens et -1, -2 et -3 lorsqu'ils vent dans un autre. On volt done sur cette Fig. 4a que les phases I, III et V correspondent respectivement aux phases 1, 2 et 3 et que les phases II, IV et VI correspondent respectivement aux phases -3, -1 et -2 qui

vent les phases 3, 2 et 1 dephasees de 180 . Ce bobinage est dit en double etoile.

La Fig. 4b montre la liaison electrique des enroulements 31 a 39 aux lames S1 a

S18 du collecteur 50 selon ce mode de realisation.

Sur cette Fig. 4b, on peut constater que chaque tete 21 a 29 est pourvue d'une padre d'enroulements 31O, 311; 320, 321;...; 390, 391. Les enroulements d'une meme padre (reference generale 3i0 et 3il, avec i nombre entier modulo 9) vent bobines sur la tete 2i correspondante et electriquement connectes de maniere que, pour une meme polarite de tension a leur borne, les champs magnetiques qu'ils engendrent soient de sens opposes. On notera que, pour avoir cet effet, l'on doit necessairement tenir compte, d'une part, du sens de bobinage de chaque enroulement de la padre et,

d'autre part, de leurs connexions electriques respectives.

Comme on le verra par la suite, les enroulements 310, 320,..., 390 creent la

premiere etoile alors que les enroulements 311, 321,, 391 creent la seconde etoile.

Les lames S 1, S7 et S 13 vent reliees electriquement ensemble. II en est de meme des lames S2, S8 et S14, des lames S3, S9 et S15, des lames S4, S10 et S16, des lames S5, S11 et S17 et des lames S6, S12 et S18. De maniere generale, une lame Si est

reliee a une lame Si+6.

On a represente les balais 62 et 63 qui vent respectivement en contact des lames

diametralement opposees, ici les lames S1 et S10.

A l'instar de la Fig. 2b, les points marques 1, 2, 3, 4, 5 et 6 a droite de la Fig. 4b

vent relies electriquement aux memes points a gauche de cette meme Fig. 4b.

, 1 A la Fig. 4b, les deux enroulements 3i0 et 3il d'une meme padre vent bobines

dans le meme sees. On explicite ci-dessous leur connexion electrique.

Les enroulements 310 a 391 vent regroupes par triplets d'enroulements To, T et T2 de structures identiques. Ainsi, le triplet To regroupe les enroulements 310, 311, 320, 321, 330 et 331. De meme, le triplet T. regroupe les enroulements 340, 341, 350, 351, 360 et 361. Enfn, le triplet T2 regroupe les enroulements 370, 371, 380, 381, 390 et 391. De maniere generale, un triplet Tj regroupe les enroulements 3i0, 3il, 3(i+1) 0,

3(i+1)1, 3(i+2)0 et 3(i+2)1, avec i un nombre entier modulo 3.

Les enroulements 310, 340 et 370 des triplets To, T et T2 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S1 et S2. Les enroulements 320, 350 et 380 des triplets To, T. et T2 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S3 et S4. Quant aux enroulements, 330, 360 et 390 des triplets To, T' et T2, ils vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S5 et S6. De maniere generale, on peut ecrire que les enroulements 3(i+3j)0 des triplets Tj avec j un entier compris ici entre 0 et le nombre N de triplets, vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les

lames Si et Si+l du collecteur 50, i etant un entier modulo 3.

Plus specifiquement, on peut constater a la Fig. 4b que les enroulements 310, 340 et 370 des triplets To, T et T2 vent relies en serie entre eux et 1'ensemble ainsi forme est relic aux bornes des lames Sl et S2 du collecteur 50. De meme, les enroulements 320, 350 et 380 des triplets To, T' et T2 vent relies, d'une part, en serie entre eux et, d'autre part, entre les lames S3 et S4 du collecteur 50. Les enroulements 330, 360 et 390 des triplets To, T et T2 vent relies, d'une part, en serie entre eux et,

d'autre part, entre les lames S5 et S6 du collecteur 50.

Les enroulements 311, 341 et 371 des triplets To, T3 et T2 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S4 et S5. Les enroulements 321, 351 et 381 des triplets To, T et T2 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S6 et S7. Quant aux enroulements, 330, 360 et 390 des triplets To, T et T2, ils vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S8 et S9 (ou S3 et S2 respectivement). De maniere generale, on peut ecrire que les enroulements 3(i+3j)1 des triplets Tj avec j un entier compris ici entre 0 et le nombre N de triplets, vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames Si+3 et Si+4 du collecteur 50, i etant un entier

modulo 3.

Plus specifiquement a la Fig. 4b, les enroulements 311, 341 et 371 des triplets To, T et T2 vent tous en serie entre eux et 1'ensemble ainsi forme est relic aux bornes des lames S4 et S5 du collecteur 50. Les enroulements 321, 351 et 381 vent tous relies en serie entre eux et ['ensemble ainsi forme est relic aux bornes des lames S6 et S7 du collecteur 50. Quant aux enroulements 331, 361 et 391, ils vent tous relies en serie

entre eux et, ['ensemble ainsi forme est relic entre les lames S3 et S2 du collecteur 50.

On peut constater que la premiere phase I (alimentation entre les lames S 1 et S2) correspond a la phase 1 ou se vent les enroulements 3(3i+1)0 des triplets Tj qui vent alimentes, que la phase II (alimentation entre les lames S2 et S3) correspond a la phase -3 (phase 3 en opposition de phase) inversee ou se vent les enroulements 3(3i+3)1 des triplets Tj qui vent alimentes, etc. Dans un mode de realisation prefere de ce premier mode de realisation, les

enroulements 3i0 et 3i I sur une meme tete 2i ont le meme nombre de spires.

Dans un second mode de realisation d'un bobinage hexaphase, le bobinage est dit en double zig zag et peut etre schematise conformement a la Fig. 5a ou 1'on volt que la phase I est la resultante d'une combinaison de la phase 1 et de la phase 3 dephasee de 180 (referencee -3), que la phase II est la resultante d'une combinaison de la phase 2 et de la phase 3 dephasee de 180 (referencee -3), que la phase III est la resultante de la combinaison de la phase 2 et de la phase I dephasee de 180 (referencee-1), etc. Un exemple de mise en ccuvre de ce second mode de realisation est represente aux Figs. 5b a 5h qui montre la liaison electrique des ensembles d'enroulements 31 a 39 aux 18 lames S1 a S18 du collecteur 50. Dans cet exemple de mise en ccuvre, chaque tete 2i est pourvue de quatre enroulements references de maniere generale 3ij, i etant un entier representatif du numero d'ordre de la tete 2i concernee et pouvant prendre par consequent une des valeurs comprises entre 1 et 9 et j etant un entier representatif de la phase a laquelle l'enroulement participe et pouvant prendre par

consequent des valeurs comprises entre 1 et 6.

On supposera que ces enroulements vent tous bobines dans le meme sens autour

de la tete 2i correspondante.

Les Fig. 5b a 5h montrent, chacune partiellement, les connexions electriques des enroulements 311, 313, 314, 316;...; 391, 392, 393, 394, 395 entre eux et avec les lames S 1 a S 18. On notera que des references d'enroulement vent absentee du fait que

ces enroulements (par l'enroulement 315) n'existent pas.

On remarquera que sur ces Figs. Sc a Sg, a l'instar des modes de realisation

precedents, ces enroulements vent regroupes par trots de maniere a former des triplets To, T et T2 qui vent tous alimentes simultanement par les lames S1 a S18 du collecteur 50. Pour ce faire, comme cela est montre a la Fig. Sb, toute lame Si est

S electriquement reliee a la lame Si+6.

Dans l'exemple de mise en aeuvre represente, les triplets To, T et T2 vent connectes en serie les uns aux autres et ['ensemble ainsi forme est relic aux bornes de deux lames du collecteur 50. On notera qu'ils pourraient cependant etre connectes en parallele. A l'interieur de chaque triplet Tj, les enroulements vent connectes par deux, l'un etant connecte et bobine de maniere a produire un champ magnetique dans un sees, et l'autre etant connecte et bobine de maniere a produire un champ magnetique dans l'autre sees. Cette propriete peut resulter d'une connexion inversee pour un meme sens de bobinage des enroulements autour de leurs fetes respectives mais egalement d'une connexion non-inversee pour un sens different de bobinage. Comme on le verra par la suite, cette connexion par deux des enroulements permet la combinaison des phases

comme explique ci-dessus en relation avec la Fig. 5a.

Chacune des Figs. 5c a 5h montre la connexion electrique aux lames Sl a S18 des deux enroulements des trots triplets To, T et T2 pour chacune des six phases du

bobinage. Dans la suite de la description, on preferera affecter un second indice a

chacun des triplets To, T et T2, indice qui definit la phase consideree.

En particulier, la Fig. 5c montre cette connexion electrique pour les enroulements 311, 331, 341, 361, 371 et 391 dont vent pourvues les fetes 21, 23, 24, 26, 27 et 29. I1 s'agit de la phase I des triplets To, T et T2 qui vent done notes To, T', et T2. Les triplets To,, T', et T2 vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement (ici en serie mais cela pourrait etre aussi en parallele)

par les lames S1 et S2.

Pour chacun de ces triplets Tj,, I'enroulement 3(3i+1)1 et 1'enroulement 3(3i+3)1 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, l'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et 1'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

A la Fig. Sd, on volt la connexion des enroulements 322, 332, 352, 362, 382 et 392 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 23, 25, 26, 28 et 29. II s'agit de la phase II des triplets To, T et T2 qui vent done notes To,2' T 2 et T2,2. Les triplets To2, T 2 et T22 vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes

simultanement (ici en eerie) par les lames S2 et S3.

Pour chacun de ces triplets Tj,2, 1'enroulement 3(3i+2)2 et 1'enroulement 3(3i+3)2 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, 1'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et 1'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

A la Fig. 5e, on volt la connexion des enroulements 313, 323, 343, 353, 373 et 383 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 22, 24, 25, 27 et 28. II s'agit de la phase III des triplets To,3, T,3 et T2,3 qui vent relies electriquement ensemble de

maniere a etre alimentes simultanement par les lames S3 et S4.

Pour chacun de ces triplets Tj,, I'enroulement 3(3i+2)3 et 1'enroulement 3(3i+1)3 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, I'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et l'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

A la Fig. 5f, on volt la connexion des enroulements 314, 334, 344, 364, 374 et 394 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 23, 24, 26, 27 et 29. I1 s'agit de la phase IV et des triplets To4, T',4 et T24. Les triplets To4, T4 et T2,4 vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S4

et S5.

Pour chacun de ces triplets Tj,, I'enroulement 3(3i+3)4 et 1'enroulement 3(3i+1)4 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, 1'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et l'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

A la Fig. 5g, on volt la connexion des enroulements 325, 335, 355, 365, 385 et 395 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 23, 25, 26, 28 et 29. II s'agit de la phase V. Les triplets To s, T,s et T2 s vent relies electriquement ensemble de maniere a

etre alimentes simultanement par les lames S5 et S6.

Pour chacun de ces triplets Tj,, l'enroulement 3(3i+3)5 et 1'enroulement 3(3i+2)5 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement,1'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et 1'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

Enfin, a la Fig. 5h, on volt la connexion des enroulements 316, 326, 346, 356, 376 et 386 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 22, 24, 25, 27 et 28. II s'agit de la phase VI. Les triplets To,6, T' 6 et T26 vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S6 et S7 (ou S1 ce qui est identique). Pour chacun de ces triplets Tj,, I'enroulement 3(3i+1)6 et 1'enroulement 3(3i+ 2)6 vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, 1'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et 1'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

De maniere generale, si lton considere la phase k des triplets, on peut ecrire que les triplets Tok, T k et T2k vent electriquement relies en serie et vent raccordes aux lames Sk et Sk+l. Pour chacun de ces triplets Ti k, I'enroulement 3(3i+x)k et I'enroulement 3(3i+x')k (avec x et x' entiers pouvant prendre la valeurs 1, 2 ou 3 et xx') vent relies ensemble de maniere a etre alimentes simultanement, I'un de maniere a produire un flux magnetique dans un sens et l'autre de maniere a produire

un flux magnetique dans l'autre sees.

Pour l'equilibrage des six phases, le nombre de spires est avantageusement

identique pour tous les enroulements.

Par ailleurs, on peut constater que si lton considere que chaque tete 2i comporte quatre enroulements dont deux 3 ix et 3 ix', d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux 3iy et 3iy', d'un second type, les enroulements du premier type 3ix et 3ix' sur une tete 2i dans le triplet vent respectivement relies aux enroulements 3iy et 3iy' du second type sur les fetes 2(i - 1) et 2(i + 1) de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames (S2i-1 et S2i) et (S2i-2 et S2i-1), i

etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3 modulo 3.

Dans les exemples precedents, le moteur de ['invention etait un moteur hexaphase. Dans le premier exemple de realisation, le bobinage des enroulements etait un bobinage triphase alors que, dans le second exemple de realisation, le bobinage des

enroulements etait hexaphase.

Un troisieme mode de realisation d'un moteur selon ['invention est maintenant decrit. Celui-ci comporte un induit presentant 9 phases par padre de poles. II comporte

done 27 lames (3 par phase).

Le bobinage est un bobinage a neuf phases par padre de poles et peut etre schematise conformement a la Fig. 6a ou 1'on volt que la phase I correspond a la phase 1, la phase II correspond a la resultante d'une combinaison de la phase 1 et de la phase 3 dephasee de 180 (referencee 3), que la phase III est la resultante d'une combinaison de la phase 2 et de la phase 3 dephasee de 180 , que la phase IV correspond a la phase 2, la phase V est la resultante d'une combinaison de la phase 2 et de la phase 1 dephasee de 180 (notee -1), etc. On peut constater qu'il est necessaire de pourvoir chaque tete 2i de 5 enroulements, references 3ik, k etant le numero de la phase a laquelle participe ledit enroulement. Aux Figs. 6b a 6j, on a represente une mise en ccuvre de ce bobinage et en particulier la liaison electrique des ensembles d'enroulements 311 a 399 aux 27 lames S1 a S27 du collecteur 50. Dans ce mode de realisation, chaque tete 2i est pourvue de cinq enroulements 3ik. De plus lesdits enroulements vent tous bobines dans le meme sens autour de cette tete 2i. On notera que toute lame Si est electriquement reliee a la

lame Si+9.

Comme dans les modes de realisation precedents, ces enroulements vent

regroupes en triplets notes Tjj ou i est un entier compris entre 0 et N-1, N etant le nombre de padres de p61es, et j est egalement un entier compris entre 1 et 9

correspondent a la phase consideree.

En particulier, la Fig. 6b montre cette connexion electrique pour les enroulements 311, 341 et 371 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 24, et 27. Les triplets To, T,' et T2, (de maniere generale Tj ') vent relies electriquement ensemble (ici en eerie) de maniere a etre alimentes simultanement par les lames Sl et

S2. Ces triplets Tj ne comportent qu'une senle tete notee 3(3i+1)1.

A la Fig. 6c, on peut voir la connexion electrique des enroulements 312, 332, 342, 362, 372 et 392 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 23, 24, 26, 27 et 29. Les triplets To 2, T 2 et T22 (de maniere generale T'2) vent relies electriquement ensemble (ici en eerie) de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S2 et S3. Chaque triplet Ti2 a deux enroulements 3(3i+1)2 et 3(3i+3)2 connectes entre eux

et enroules de maniere a presenter des champs magnetiques en opposition.

A la Fig. 6c, on peut voir la connexion electrique des enroulements 323, 333, 353, 363, 383 et 393 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 23, 25, 26, 28 et 29. Les triplets To,3, T,3 et T2,3 (de maniere generale Tj 3) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S3 et S4. Chaque triplet Tj3 a ses deux enroulements 3(3i+2)3 et 3(3i+3)3 connectes entre eux et

enroules de maniere a presenter des champs magnetiques en opposition.

II s'agit la des trots premieres phases 1 a 3. Les phases suivantes peuvent se deduire de celles-ci par decalage des connexions electriques d'une tete pour les trots phases suivantes, et de deux fetes pour les trots phases encore suivantes. Les Figs 6d a

6i representent des modes de realisation de ce decalage.

En particulier, a la Fig. 6d, on peut voir la connexion electrique des enroulements 324, 354 et 384 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 25, et 28. Les triplets To 4, T 4 et T24 (Tj,4) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S4 et S5. Ces triplets T4 ne comportent qu'une seule tete notee 3(3i+2)4. On peut constater qutil s'agit du schema de la phase I

(Fig. 6a) decale d'une tete et done de trots lames.

A la Fig. 6e, on peut voir la connexion electrique des enroulements 315, 325, 345, 355, 375 et 385 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 21, 24, 25, 27 et 28. Les triplets To, T,s et T2,5 (Tj,s) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S5 et S6. Chaque triplet T,s a ses deux enroulements 3(3i+2)5 et 3(3i+1)5 connectes entre eux et enroules de maniere a

presenter des champs magnetiques en opposition.

On notera qu'il s'agit egalement d'un schema equivalent a celui qui serait obtenu par decalage d'une tete de la phase 2 (Fig. 6b). Dans ce dernier cas, ce serait

l'enroulement 3(3i+1)2 qui serait relic a 1'enroulement 3(3i+3)2.

A la Fig. 6f, on peut voir la connexion electrique des enroulements 316, 336, 346, 366, 376 et 396 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 23, 24, 26, 27 et 29. Les triplets To,6, T 6 et T26 (Tj 6) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S6 et S7. Chaque triplet Ti 6 a ses deux enroulements 3(3i+3)6 et 3(3i+1)6 connectes entre eux et enroules de maniere a

presenter des champs magnetiques en opposition.

On notera qu'il s'agit egalement d'un schema equivalent a celui qui serait obtenu

par decalage d'une tete de la phase 3 (Fig. 6c).

A la Fig. 6g, on peut voir la connexion electrique des enroulements 337, 367 et 397 dont vent respectivement pourvues les fetes 23, 26 et 29. Les triplets To'7, T,7 et T2,7 (T',7) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S7 et S8. On peut constater qu'il stagit du schema de la

phase I (Fig. 6a) decale de deux fetes.

A la Fig. 6h, on peut voir la connexion electrique des enroulements 328, 338, 358, 368, 388 et 398 dont vent respectivement pourvues les fetes 22, 23, 25, 26, 28 et 29. Les triplets To g, T,,g et T2,g (T,g) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S8 et S9. Chaque triplet Tj g a ses deux enroulements 3(3i+3)8 et 3(3i+2)8 connectes entre eux et enroules de maniere a presenter des champs magnetiques en opposition. On notera qutil s'agit egalement d'un schema equivalent a celui qui serait obtenu par decalage de deux fetes de la phase 2

(Fig. 6b).

Quant a la Fig. 6i, on peut y voir la connexion electrique des enroulements 319, 329, 349, 359, 379 et 389 dont vent respectivement pourvues les fetes 21, 22, 24, 25, 27 et 28. Les triplets T0,g' T,g et T2, g (Tj,g) vent relies electriquement ensemble de maniere a etre alimentes simultanement par les lames S9 et S10. Chaque triplet T'g a ses deux enroulements 3(3i+1)9 et 3(3i+2)9 connectes entre eux et enroules de maniere a presenter des champs magnetiques en opposition. On notera qutil s'agit egalement d'un schema equivalent a celui qui serait obtenu par decalage de deux fetes

de la phase 3 (Fig. 6c).

On notera encore que le second indice j de chaque triplet TIJ represente un numero d'ordre des phases du bobinage des enroulements. On notera que, de maniere generale, si k est ce numero d'ordre des phases, on peut ecrire que les triplets Tok, T,k et T2k vent electriquement relies en serie entre eux et 1'ensemble est raccorde aux

lames Sk et Sk+1.

Si l'on considere comme positif + le champ engendre par un enroulement d'un triplet Ti,k et negatif- le champ engendre par l'autre enroulement du meme triplet, lton peut ecrire: Phases Enroulements Nbre de spires k = 1, 4, 7 3(3i+1)1, 3(3i+2)4, 3(3i+3)7 + 10 k = 2, 5, 8 3(3i+1)2, 3(3i+2)5, 3(3i+3)8 + 7 k = 2, 5, 8 3(3i+3)2, 3(3i+1)5, 3(3i+2)8 4 k = 3, 6, 9 3(3i+ 2)3, 3(3i+3)6, 3(3i+1)9 + 7 k = 3, 6, 9 3(3i+3)3, 3(3i+1)6, 3(3i+2)9 4 On a note dans ce tableau le nombre de spires des differents enroulements, pour

des enroulements 3(3i+1)1, 3(3i+2)4, 3(3i+3)7 qui presentent 10 spires.

Par ailleurs, on peut constater que si lton considere que chaque tete 2i comporte cinq enroulements dont trots 3ix, 3ix' et 3ix", d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux 3iy et 3iy', d'un second type, des premiers enroulements 3ix du premier type sur une tete 2i dans le triplet etant alimentes par les lames S3i-2, S3i-l, des seconds enroulements 3ix et 3ix' du premier type sur une tete d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements 3iy et 3iy' du second type sur les fetes 2(i - 1) et 2(i + l) de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames (S3i-l et S3i) et (S3i et S3i+1), i etant un entier pouvant prendre les valeurs l,

2, 3 modulo 3.

On a represente a la Fig. 7 le schema d'un bobinage a 12 phases ou 1'on volt que la phase I correspond a la phase 1, la phase II est la resultante d'une combinaison de la phase 1 et de la phase 3 dephasee de 180 , la phase III correspond a la phase 3 dephasee de 180 , la phase IV est la resultante d'une combinaison de la phase 2 et de la phase 3 dephasee de 180 , la phase V correspond a la phase 2, etc. On peut constater que 6 enroulements par tete vent necessaires. Si l'on considere a titre d'exemple la tete 21, exemple qui peut etre facilement extrapole aux autres fetes, un enroulement forme la phase I. Un autre enroulement forme la phase VII. Les

autres contribueraient respectivement aux phases II, VI, VIII et XII.

Avantageusement, pour 10 spires de ces premiers enroulements (ceux qui forrnent les

phases I et VII), les autres comportent 6 spires.

Comme precedemment, on pourrait constater que chaque tete comporte six enroulements dont trots, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, des premiers enroulements du premier type d'ordre i dans le triplet etant alimentes par les lames S4i-3 et S4i-2, des seconds enroulements du second type d'ordre i dans le triplet etant alimentes par les lames S4i-1 et S4i, des troisiemes enroulements du premier type d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements du second type d'ordre i - 1 et d'ordre i + 1 de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames S4i-2 et S4i-1 et S4i et S4i+1, i etant un entier

pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3 modulo 3.

Avantageusement, les premiers et seconds enroulements du premier type ont un nombre de spires de N. les seconds enroulements du second type et les troisiemes

enroulements du premier type ont un nombre de spires d'environ 0,28N.

Claims (1)

REVENDICATIONS
1. l) Machine electrique tournante a courant continu du type qui est constituee d'un stator a inducteur (10) constitue d'une pluralite de padres de poles (11, 12) regulierement angulairement espacees, la polarite des poles d'une padre etant alternee, d'un rotor a induit (20) constitue d'une pluralite de fetes (21 a 29) regulierement espacees, chacune desdites fetes etant magnetisee par au moins un enroulement (31 a 39; 310 a 398) bobine sur elle de maniere concentree et reliee electriquement, pour son alimentation, a un collecteur (50) constitue d'une pluralite de lames (S1 a Sregulierement angulairement espacees, caracterisee en ce que le nombre de padres de poles (11, 12) audit stator est egal a n, n etant un nombre entier superieur ou egal a 2, en ce que les fetes (21 a 29) vent regroupees en groupes de m fetes, m etant un nombre entier impair superieur a l, le nombre de groupes de fetes ( 21 a 29) etant egal au nombre de padres de poles (ll, 12) n audit stator (10) et le nombre de lames audit

   collecteur etant, par groupe de fetes, un multiple entier p de m.

   2) Machine electrique tournante selon la revendication l, caracterisee en ce que le nombre de lames est egal au nombre m de fetes par groupes de fetes (21 a 29) et en ce que chaque tete audit rotor (20) comprend un unique enroulement, le bobinage des

   enroulements sur les fetes etant un bobinage a m phases.

   3) Machine electrique tournante selon la revendication 2, caracterisee en ce que les enroulements d'un groupe de fetes (21 a 29) vent electriquement relies en serie entre eux, le point commun de deux enroulements etant relic a une lame audit

   collecteur, les groupes d'enroulements etant alimentes simultanement.

   4) Machine electrique tournante selon la revendication 1, caracterisee en ce que le nombre de lames est le double du nombre de fetes (21 a 29) par groupes de fetes et

   en ce que le bobinage des enroulements sur les fetes est un bobinage hexaphase.

   5) Machine electrique tournante selon la revendication 4, caracterisee en ce que le bobinage des enroulements sur les fetes est tel qu'il est constitue de deux bobinages

   a m phases dephases de 180 I'un par rapport a l'autre.

   6) Machine electrique tournante selon la revendication 5, caracterisee en ce que chaque tete comporte un premier et un second enroulements produisant des champs magnetiques opposes et constituent respectivement le premier et le second bobinages, tout premier enroulement sur une tete d'ordre i etant alimente par les lames Si et Si+1 et tout second enroulement sur une tete d'ordre i etant alimente par les lames Si+m et

   Si+m+ 1.

   7) Machine electrique tournante selon la revendi cation 6, caracteri see en ce que l es enroulements du premier type et l es enroulements du second type ont le meme

   nombre de spires.

   8) Machine electrique tournante selon la revendication 1, caracterisee en ce que le bobinage des enroulements sur les fetes est tel qutil est constitue de plusieurs bobinages a m phases dephases de 180 certains par rapport a d'autres et relies electriquement les uns aux autres de maniere que la composition des champs

   magnetiques qu'ils engendrent forment lesdites mp phases.

   9) Machine electrique tournante selon la revendication 8, caracterisee en ce que chaque tete comporte plusieurs enroulements dont certains, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ccux, d'un second type, produits par les autres, le bobinage des enroulements etant tel que tout enroulement sur une tete d'un ordre i dans chaque groupe de m fetes est relic a au moins un enroulement sur une autre tete d'un ordre different dans le meme groupe de fetes de maniere a etre simultanement alimentes, lesdits enroulements etant relies auxdites lames de

   collecteur de maniere a former lesdites mp phases.

   l O) Machine electrique tournante selon la revendication 9, caracterisee en ce que le nombre de lames audit collecteur est de 2m par groupes de m fetes (p = 2) et en ce que chaque tete comporte quatre enroulements dont deux, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, les enroulements du premier type sur une tete d'ordre i dans chaque groupe de fetes vent respectivement relies aux enroulements du second type sur les fetes d'ordre i - I et i + I de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames (Spiel et Spi) et (Spi-2 et Spi-1), i etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3,..., m modulo m 11) Machine electrique tournante selon la revendication 10, caracterisee en ce que les enroulements du premier type et les enroulements du second type ont le meme

   nombre de spires.

   s 12) Machine electrique tournante selon la revendication 8, caracterisee en ce que le nombre de lames audit collecteur est de 3m par groupes de m fetes (p = 3) et en ce que chaque tete comporte cinq enroulements dont trots, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, des premiers enroulements

   du premier type sur une tete d'ordre i dans le triplet etant alimentes par les lames S3i-

   2, S3i-1, des seconds enroulements du premier type sur une tete d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements du second type d'ordre i - I et d'ordre i + 1 de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames (Spi-1 et Spi) et (Spi et

   Spi+l), i etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3,..,m modulo m.

   13) Machine electrique tournante selon la revendication 12, caracterisee en ce que les premiers enroulements du premier type ont un nombre de spires de N. les seconds enroulements du premier type ont un nombre de spires d'environ 0,4N et les

   seconds enroulements du second type ont un nombre de spires d'environ 0, 7N.

   14) Machine electrique tournante selon la revendication 8, caracterise en ce que le nombre de lames audit collecteur est de 4m par groupes de fetes (p=4) et en ce que chaque tete comporte six enroulements dont trots, d'un premier type, produisent des champs magnetiques opposes a ceux, d'un second type, des premiers enroulements du premier type d'ordre i dans chaque groupe de fetes etant alimentes par les lames Spi-3 et Spi-2, des seconds enroulements du second type d'ordre i dans le chaque groupe de fetes etant alimentes par les lames Spi-1 et Spi, des troisiemes enroulements du premier type d'ordre i etant respectivement relies aux enroulements du second type d'ordre i - 1 et d'ordre i + 1 de maniere a etre alimentes en meme temps qu'eux par les lames Spi-2 et Spi-1 et Spi et Spi+l, i etant un entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3,.., mmodulom. ) Machine electrique tournante selon la revendication 14, caracterisee en ce que les premiers et seconds enroulements du premier type ont un nombre de spires de N. les seconds enroulements du second type et les troisiemes enroulements du premier

   type ont un nombre de spires d'environ 0,28N.

   16) Machine electrique tournante selon une des revendications precedentes,

   caracterisee en ce que le nombre m de fetes par groupe de fetes est trots.

   17) Machine electrique tournante selon une des revendications precedentes,

   caracterisee en ce que le stator est constitue d'un arrangement d'aimants de type