FR2930690A1 - Machine electrique a bobine spiralee fixe ou mobile sans fer - Google Patents

Abstract

La machine électrique à bobine spiralée fixe ou mobile sans fer, selon l'invention, comprend trois parties (P1, P2, P3) dont deux parties (P1, P2), incluant deux structures magnétisées (PM1, E1, E2), (PM2, E3, E4) comportant chacune des éléments parallèles (E1, E2, E3, E4) de polarité opposée, lesquels éléments parallèles (E1, E2, E3, E4) de polarité opposée de chacune desdites deux parties (P1, P2) étant disposés en regard l'une de l'autre en étant de polarité opposée, sont sujettes à des déplacements relatifs par rapport à une troisième partie (P3) comportant au moins un enroulement (B) monté sur un support non magnétique, de manière à réaliser avec les deux structures magnétisées (PM1, E1, E2), (PM2, E3, E4) au moins deux entrefers (EF1, EF2) dans au moins l'un desquels passent des spires d'un enroulement (B), les conducteurs de l'enroulement (B) étant enroulés en spirale contenue dans une surface sensiblement parallèle aux éléments des deux structures magnétisées (PM1, E1, E2), (PM2, E3, E4).

Description

10 La présente invention concerne une machine électrique à bobine spiralée fixe ou mobile sans fer.

Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, au domaine des moteurs à induction électromagnétique et, par complément, au domaine des 15 générateurs à induction électromagnétique.

D'une manière générale, on sait que les machines électriques tournantes classiques comprennent un rotor ou induit en mouvement relatif dans des champs magnétiques créés par le stator ou inducteur. On distingue deux catégories de machines tournantes : • les machines à induction, • les machines à collecteur.

25 Concernant la première catégorie, l'inducteur ou stator, toujours alimenté en courant alternatif, produit un champ tournant qui induit dans le rotor en court-circuit (ou cage d'écureuil) des courants qui, par interaction sur le champ statorique, engendrent un couple moteur.

30 La vitesse du moteur est liée, entre autre, à la fréquence du courant alternatif et au nombre de pôles du stator ; lequel stator peut être alimenté en courant 20 triphasé, ou en courant monophasé moyennant l'adjonction d'un élément déphaseur afin de permettre le démarrage du moteur à induction.

Concernant la deuxième catégorie, l'inducteur comporte des pièces polaires 5 supportant soit des enroulements d'excitation soit des aimants permanents qui ont une induction rémanente. Ainsi, au niveau de l'inducteur, la force magnétomotrice qui résulte du passage du courant dans les enroulements d'excitation produit le flux principal qui parcourt l'ensemble du circuit magnétique. 10 Le circuit magnétique de l'induit est constitué d'un empilage de tôles découpées de manière à obtenir des rainures dans lesquelles sera logé l'enroulement induit, et est soumis au flux d'induction magnétique de l'inducteur. Le circuit magnétique inducteur et le circuit magnétique induit sont séparés par un entrefer qui fait également partie du circuit magnétique de la machine.

Enfin le rotor possède un organe de redressement des courants alternatifs 20 induits, appelé collecteur, dans le cas d'un générateur, ou permet d'alimenter en courant continu l'induit, dans le cas d'un moteur.

Afin d'améliorer les performances mécaniques du moteur, notamment en terme de variations rapides de la vitesse de rotation, on peut diminuer l'inertie 25 de l'induit en donnant à celui-ci un grand allongement (rapport important entre la longueur et le diamètre) ; on peut également donner à l'induit la forme d'un disque mince et éliminer ainsi le fer rotorique, les conducteurs actifs étant alors radiaux.

30 Hormis ces solutions, essentiellement applicables aux petits moteurs électriques destinés notamment aux servomécanismes, les moteurs classiques 15 ont l'inconvénient de manquer de couple par rapport à leur volume, les conducteurs actifs devant être concentrés dans un faible espace, voisin de l'axe rotatif.

On connaît maintenant des moteurs à induction électromagnétique dans lesquels la partie mobile, rotative, correspond à la partie externe inductrice qui constitue alors le rotor, tandis que la partie axiale interne bobinée est fixe et constitue le stator. Une telle structure nécessite des entrefers d'épaisseur importante pour loger 10 les conducteurs bobinés du stator ; la mise en oeuvre reste délicate et risque de nuire à l'efficacité électromagnétique de la structure proposée.

On connaît également des moteurs à induction électromagnétique, proche de la structure générale précédente, dans lesquels la partie axiale interne fixe, 15 constituant le stator, comprend une série de tôles minces planes entre lesquelles sont déposées les conducteurs d'excitation ou d'induit, les conducteurs ayant des parties actives s'étendant sensiblement radialement ou parallèlement à l'axe du moteur ; quant à la culasse externe de rotation, constituant la partie inductrice, elle comprend une pluralités de cavaliers 20 aimantés en matériau magnétique disposés dans une pluralité de secteurs angulaires ; ainsi, selon un mode de réalisation, le circuit magnétique circule dans un demi-plan radial et comporte deux entrefers traversés par un flux magnétique radial. Une telle structure est également de mise en oeuvre délicate du fait de la 25 limitation en volume disponible pour le bobinage de l'induit ; en outre, elle nécessite l'adjonction d'une pièce assurant le positionnement précis et régulier des tôles ; cette pièce, de réalisation complexe, obère de manière importante les coûts de fabrication d'une telle structure.

30 D'une manière générale, on sait que les moteurs ou générateurs électriques fonctionnent en absorption de champ magnétique ; en effet un pôle, créé -4 magnétiquement, par exemple un stator, attirera en vis-à-vis de lui-même un pôle de nom contraire du rotor de manière à absorber la plus grande quantité de flux généré par ce pôle ; ce qui explique notamment la complexité des bobinages, l'augmentation du fer, et par conséquent celle du poids.

Compte tenu des éléments cités, une autre démarche, proposée par la demanderesse, a permis d'aboutir à une structure du dispositif actionneur électrique ou générateur électrique réagissant à la force de répulsion magnétique ; cette démarche a consisté à disposer une pluralité de paires de pôles de nom contraire, chacune des dites paires de pôles étant portée par un même barreau magnétique, à proximité de conducteurs cuivre parcourus par des courants de sens opposé sous leur pôle respectif ; ceci nécessite pour bobiner un tel circuit avec un conducteur électrique unique de décaler d'une course d'aimant le sens de passage des conducteurs entre les tôles successives.

Du fait que les pôles soient discrets et successivement alternés, le courant dans les conducteurs doit être inversés par commutation pour assurer un sens de rotation donné.

Par ailleurs, la mise au point de nouveaux aimants permanents samarium/cobalt ou néodyme/fer/cobalt, a permis d'obtenir un champ magnétique suffisant dans un entrefer large sans adjonction de fer, où sont situés les conducteurs actifs.

A ce titre, la technologie LYNX développée par Kinetics Art & Technology Corporation a permis la réalisation de moteurs à haute efficacité grâce à une structure de bobine dite SEMA (Segmented Electro Magnetic Array) ; la NASA a également développé des moteurs à stator sans fer à partir de bobines en fil de Litz et des aimants disposés en structure de Halbach.

Les solutions décrites précédemment sont basées sur la loi du flux maximal et utilisent des bobines plates ; les airnants travaillent par attraction ou répulsion avec le centre des bobines ; ainsi, la réalisation des bobinages n'est pas aisée et les surépaisseurs locales, notamment au bord des bobines, nécessitent d'augmenter l'entrefer et donc de travailler à champ magnétique plus faible.

L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients.

Elle propose, à cet effet, une machine électrique à bobine spiralée fixe ou mobile sans fer comprenant trois parties dont deux parties, incluant deux structures magnétisées comportant chacune des éléments parallèles de polarité opposée, lesquels éléments parallèles de polarité opposée de chacune desdites deux parties étant disposés en vis à vis l'une de l'autre en étant de polarité opposée, sont sujettes à des déplacements relatifs par rapport à une troisième partie comportant au moins un enroulement monté sur un support non magnétique, de manière à réaliser avec les deux structures magnétisées au moins deux entrefers dans au moins l'un desquels passent des spires de l'enroulement, les conducteurs de l'enroulement étant enroulés en spirale contenue dans une surface sensiblement parallèle aux éléments des deux structures magnétisées, les bornes de l'enroulement étant connectées à une source de courant électrique alternatif dans le cas d'un fonctionnement de type actionneur, lesdites premières parties ou la troisième partie étant couplées mécaniquement à un actionneur dans le cas d'un fonctionnement de type générateur, lequel produisant un courant alternatif aux bornes de l'enroulement.

A cet effet, la machine électrique à bobine spiralée fixe ou mobile sans fer selon l'invention comprend : une configuration de paires d'aimants et pièces magnétiques donnant un flux magnétique le plus uniforme possible et de valeur importante, lesquelles paires d'aimants de polarité opposée sont placées en vis-à-vis et restant en vis-à-vis notamment lors du déplacement linéaire ou en rotation desdites structures magnétisées, la susdite bobine spiralée étant fixe dans ce cas et, une configuration de bobine spiralée permettant de placer dans le flux des aimants le maximum de brins conducteurs en utilisant le plus de surface possible traversée par le flux sur une grande épaisseur, de manière à pouvoir disposer d'un grand volume de cuivre et donc de diminuer les pertes par effet Joule, une synchronisation du courant tenant compte de la position des brins des bobines par rapport aux aimants dans le cas d'un fonctionnement de type actionneur.

Bien entendu, la machine électrique précédemment décrite pourra être de type rotative ou de type à déplacement linéaire.

Dans un premier cas où elle est de type rotative, les deux structures magnétisées pourront être montées rotatives de manière coaxiale sur un axe creux fixe, la structure magnétisée externe constituant un rotor externe d'un moteur ou d'un générateur ; la bobine spiralée sera fixe, solidaire de l'axe creux fixe, constituant un stator interne ; les amenées de courant seront situées de part et d'autre de l'axe creux fixe ; par ailleurs, la susdite structure de type rotatif pourra être essentiellement cylindrique, le flux magnétique traversant la bobine spiralée étant radial, ou être essentiellement annulaire, le flux magnétique traversant la bobine spiralée étant axial.

Dans un deuxième cas où elle est de type rotative, les deux structures magnétisée pourront être montées de manière coaxiale, la structure magnétisée externe constituant un stator externe fixe d'un moteur ou d'un générateur, la structure magnétisée interne mobile autour d'un axe plein; la bobine spiralée sera mobile autour die l'axe plein et constitue le rotor interne ; les amenées de courant seront réalisées par l'intermédiaire d'un collecteur tournant solidaire du rotor interne.

Dans le cas où la machine électrique est de type linéaire, les deux structures magnétisées seront mobiles, solidaires d'un chariot monté sur glissières ; la bobine spiralée sera fixe et étendue sur toute la longueur de déplacement dudit chariot.

La configuration des aimants et des pièces magnétiques résulte du fait suivant : lorsque l'on met face à face deux aimants permanents, ils s'attirent ou se rejettent selon que les pôles soient opposés (S-N) ou de même nature (N-N ou S-S) ; le flux créé en répulsion est extrêmement écrasé, tandis qu'en attraction, les lignes de flux restent sensiblement parallèles et leur divergence au centre est assez faible tant que la distance reste faible par rapport à la distance de séparation des aimants.

Dans cette dernière disposition (attraction), si l'on introduit un conducteur, il subit une force de Lorentz-Laplace très importante quand il est parcouru par un courant, perpendiculairement au flux et au courant, dans un sens ou dans l'autre, selon le sens du courant.

Dans le cas présent, les aimants seront montés par paire ; une paire d'aimants 20 est montée sur une structure en fer en forme de cylindre ou d'anneau dans le cas du type rotatif, ou en forme de plaque dans le cas du type linéaire.

Avantageusement, cette structure en fer pourra être segmentée de manière à réduire la masse métallique et les fuites magnétiques. Quant au cas des aimants, ils seront de préférence identiques de manière à éviter la saturation et de réduire les coûts de fabrication. La configuration de la bobine spiralée permet d'occuper le maximum de la 30 surface de flux ; le bobinage pourra être réalisé à partir de cuivre en forme de méplat isolé, ce qui permet de réduire les courants de Foucault, le flux 25 magnétique traversant la tranche des conducteurs. Les forces de type Lorentz-Laplace seront maximales à l'extérieur de la bobine spiralée et s'annuleront dans la spire centrale.

Avantageusement, la largeur d'un aimant occupera le quart de la largeur de la bobine spiralée, la longueur des brins étant égale à la longueur de l'aimant. Ainsi sur la face opposée de l'aimant, le flux magnétique est ramené par du fer au dessus des brins de la bobine avec éventuellement un autre aimant de retour qui occupera également un quart de la largeur de la bobine spiralée soit l'intervalle entre deux aimants. Ainsi, les forces de type Lorentz-Laplace seront quasi constantes durant le survol d'un quart de la largeur de la bobine spiralée ; il s'agit ensuite d'inverser le courant pour que la force reste de même sens sur la deuxième moitié de la bobine spiralée pendant le survol du second quart de sa largeur.

Dans le cas le plus simple, la machine comporte donc une pluralité d'aimants ou pôles et de bobines, à raison d'une bobine pour deux pôles ou quatre aimants ; les bobines pourront être reliées en parallèle ou en série pour former une machine synchrone mono-phasée à un enroulement. Dans cette configuration la machine électrique ne fournit un couple moteur que 50% du temps, et nécessite par conséquent l'association d'un couple inertiel.

Avantageusement, une configuration à deux jeux de bobines en quadrature permettra d'obtenir un couple quasiment constant pour former une machine 25 synchrone bi-phasée à deux enroulements.

Par ailleurs la synchronisation de la commande du courant dans la bobine spiralée doit être effectuée en fonction de la position relative aimant/bobine, de manière à ce que les forces de Lorentz-Laplace soient toujours dans le 30 même sens ; à noter qu'il y aura un temps mort à prévoir durant la traversée du centre de la bobine spiralée par un aimant, car les forces des brins symétriques sont alors opposées en direction.

Avantageusement la commande en courant pourra être obtenue à partir d'interrupteurs en pont (bipolaire ou MOS) ; la synchronisation pourra être effectuée grâce à un capteur optique ou un capteur à effet Hall ; la précision de la détection en position devra être de l'ordre de la largeur d'un brin du bobinage spiralée.

Les avantages de la structure précédemment décrite selon l'invention sont les suivants : une simplicité de réalisation grâce à l'absence de feuilletage des tôles, puisqu'il n'y a pas de fer balayé par un flux, donc pas de flux variable ; le fer qui porte les aimants travaille à flux quasiment constant ; un dimensionnement très simple car basé sur les forces de Lorentz-Laplace sous flux tout ou rien ; un couple quasi constant à basse vitesse de rotation dans la configuration bi-phasée ; une très grande densité de puissance du fait de l'absence de fer dans le stator ; une très faible inductance du fait des bobines spiralées et de l'absence de fer, ce qui autorise des variations de courant et donc de couple très rapides; un fonctionnement réversible en configuration générateur ; la tension générée est de forme quasi sinusoïdale du fait de la forme de la variation du flux dans les spires de la bobine spiralé ; un refroidissement amélioré étant donné l'absence de noyaux de fer qui gênent le flux d'air autour du cuivre.

A noter cependant que la partie constituée des bobines spiralées doit être suffisamment rigide de manière à résister au couple moteur ou générateur. 2930690 -10- Un mode d'exécution sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

5 les figures la, lb, sont une représentation schématique d'une section élémentaire électromagnétique de la machine électrique selon l'invention, les figures 2a, 2b, représentent respectivement une coupe sagittale et une coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'une machine 10 électrique tournante selon l'invention, la figure 3 représente une coupe sagittale d'un second mode de réalisation d'une machine électrique tournante, la figure 4 représente une coupe sagittale d'un troisième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, 15 les figures 5a, 5b, représentent respectivement une coupe sagittale et une coupe transversale d'un quatrième mode de réalisation d'une machine électrique tournante. la figure 6 représente une coupe sagittale d'un cinquième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, 20 la figure 7 représente une coupe sagittale d'un sixième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, la figure 8 représente une coupe sagittale d'un septième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, la figure 9 représente une coupe sagittale d'un huitième mode de 25 réalisation d'une machine électrique tournante, et les figures 10a, 10b, représentent respectivement une coupe sagittale et une coupe transversale d'un mode de réalisation d'une machine électrique linéaire selon l'invention.

30 Dans l'exemple représenté sur les figures la, lb, une section élémentaire électromagnétique de la machine électrique selon l'invention comprend : deux structures magnétisées comportant chacune des éléments parallèles à savoir deux aimants de polarité opposée, et une plaque magnétique associant les deux éléments, lesquels éléments parallèles de polarité opposée de chacune desdites structures magnétisées sont disposés en regard l'une de l'autre en étant de polarité opposée, un enroulement dont les conducteurs sont enroulés en spirale contenue dans une surface sensiblement parallèle aux deux structures magnétisées.

Les deux structures magnétisées d'une part, et l'enroulement d'autre part, sont sujets à des déplacements relatifs. de manière à réaliser avec les deux structures magnétisées aux moins deux entrefers dans au moins l'un desquels passent des spires de l'enroulement.

Les bornes de l'enroulement étant connectées à une source de courant électrique alternatif dans le cas d'un fonctionnement de type actionneur, lesdites premières parties ou la troisième partie étant couplées mécaniquement à un actionneur dans le cas d'un fonctionnement de type générateur, lequel produisant un courant alternatif aux bornes de l'enroulement.

Dans le cas présent, selon la figure la, une première structure magnétisée Pl comprend deux aimants El, E2, associés par une plaque magnétique PM1, et une seconde structure magnétisée P2 comprend deux aimants E3, E4, associés par une plaque magnétique PM2 ; les deux aimants El, E2, sont de polarités différentes ; il en est de même des deux aimants E3, E4 ; les deux structures magnétisées P1, P2 sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, de manière à ce que les aimants El, E3 d'une part et les aimants E2, E4, d'autre part, soient de polarité opposée ; ainsi, les deux structures magnétisées P1, P2, constituent une boucle magnétique fermée comprenant deux entrefers EF1, EF2, respectivement entre les aimants El, E3 et E2, E4. 2930690 - 12 - Un enroulement en spirale B est positionné sensiblement au centre des entrefers EF 1, EF2, dans un plan parallèle au plan défini par les structures magnétisées P 1, P2 ; il comprend des brins actifs, parallèles entre eux, dont la longueur est au moins supérieure à la longueur des aimants El, E2, E3, E4 ; la 5 largeur de l'enroulement est sensiblement égale au double du pas des aimants des structures magnétisées P1, P2, c'est-à-dire à la somme de la largeur d'un aimant et de la distance entre deux aimants successifs.

Compte tenu de l'enroulement en spirale, une borne BO1 sera reliée au centre 10 de la bobine B, et une borne B02 sera reliée à la périphérie de la bobine B.

Ainsi, dans cette configuration, les forces de type Lorentz-Laplace seront quasi constantes durant le survol d'un quart de la largeur de la bobine spiralée B ; les forces de type Lorentz-Laplace seront maximales à l'extérieur de la 15 bobine spiralée et s'annuleront dans la spire centrale.

Il s'agit ensuite d'inverser le courant pour que les forces de type Lorentz-Laplace restent de même sens sur la deuxième moitié de la bobine spiralée pendant le survol du second quart de sa largeur. Avantageusement, le bobinage B pourra être réalisé à partir de cuivre en forme de méplat isolé, ce qui permet de réduire les courants de Foucault, le flux magnétique traversant la tranche des conducteurs.

25 Dans l'exemple représenté sur les figures 2a, 2b, un premier mode de réalisation d'une machine électrique tournante, est indiqué respectivement selon une coupe sagittale et une coupe transversale.

De manière à simplifier la présentation du premier mode de réalisation d'une 30 machine électrique tournante, le nombre d'aimants de chacune des structures magnétisées est limité à douze, et le nombre de bobines est limité à six. 20 2930690 - 13 - La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite externe constituée d'une carcasse Cae cylindrique non magnétique, supportant au voisinage de sa surface interne cylindrique une plaque magnétique cylindrique PM1, laquelle est solidaire de douze aimants dits externes : Eel, 5 Ee2, Ee3, Ee4, Ee5, Ee6, Ee7, Ee8, Ee9, Eel 0, Eell, Ee12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la plaque magnétique cylindrique PM 1.

Bien entendu, les aimants Eel, Ee3, Ee5, Ee7, Ee9, Eel 1, sont de même 10 polarité ; les aimants Ee2, Ee4, Ee6, Ee8, Eel 0, Ee12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PM1 pourra être segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs. 15 L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, la plaque magnétique PM1 et ses douze aimants, est monté rotatif sur un arbre creux A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; deux roulements Rel, Re2, assurent la liaison rotative de la carcasse externe Cae au 20 voisinage de l'arbre creux A.

Une seconde structure magnétisée dite interne comprend une carcasse interne constituée de deux anneaux Cai l , Cai2, non magnétiques, supportant au voisinage de leur surface externe une plaque magnétique cylindrique PM2, 25 laquelle est solidaire de douze aimants dits internes : Eil, Ei2, Ei3, Ei4, Ei5, Ei6, Ei7, Ei8, Ei9, Ei 10, Ei 11, E i 12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face externe de la plaque magnétique cylindrique PM2.

Bien entendu, les aimants Ei1, Ei3, Ei5, Ei7, Ei9, Eil1, sont de même 30 polarité ; les aimants Ei2, Ei4, Ei6, Ei8, Ei 10, Ei 12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. 2930690 - 14 - Par ailleurs la polarité de l'aimant Eel de la première structure magnétisée est opposée à celle de l'aimant Ei 1 de la seconde structure magnétisée, et ainsi de suite.

5 Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PM2 pourra être segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs.

L'ensemble, comprenant la carcasse interne Cail, Cai2, la plaque magnétique PM2 et ses douze aimants, est monté rotatif sur l'arbre creux A, dont l'axe 10 central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse interne Cail, Ca2 ; deux roulements Ri 1, Ri2, assurent la liaison rotative de la carcasse interne Cail, Cai2, au voisinage de l'arbre creux A.

Dans l'intervalle généré par les deux structures magnétisées circulaires, un 15 ensemble est constitué de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, reliées électriquement en série par des connexions Cl, C2, C3, C4, C5 ; chacune desdites connexions effectue la liaison électrique entre l'extrémité externe d'une bobine et le centre de la bobine suivante ; cet ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, est solidaire mécaniquement de l'arbre 20 creux A, lequel, au voisinage de chacune de ses extrémités, comprend les bornes B01, B02, d'alimentation électrique de l'ensemble des six bobines.

Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure 25 magnétisée interne par rapport à l'arbre creux ; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique.

L'alimentation de l'ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, n'est pas représentée ; la commande en courant pourra être obtenue à partir 30 d'interrupteurs en pont (bipolaire ou MOS) ; la synchronisation pourra être 2930690 - 15 - effectuée grâce au capteur de position Cp; la précision de la détection en position devra être de l'ordre de la largeur d'un brin du bobinage spiralée.

Ainsi dans le cas présent, ce premier mode de réalisation d'une machine 5 électrique tournante est du type à rotor externe de forme cylindrique ; la seconde structure magnétisée dite interne tourne à la même vitesse que celle de la première structure magnétisée dite externe de manière à absorber la plus grande quantité de flux généré par chacun des pôles de la structure magnétisée externe ; la structure magnétisée interne peut être considérée comme un rotor 10 esclave par opposition au rotor maître constitué par la structure magnétisée externe ; l'ensemble, constitué des six bobines associées à l'arbre creux, constitue le stator de ce premier mode de réalisation d'une machine tournante.

Avantageusement, l'ensemble des six bobines sera rigidifié au moyen d'une 15 structure cylindrique, non représentée, non magnétique et non conductrice électriquement.

Dans l'exemple représenté sur la figure 3, un second mode de réalisation d'une machine électrique tournante, est indiqué selon une coupe sagittale. 20 De manière à simplifier la présentation du second mode de réalisation d'une machine électrique tournante, le nombre d'aimants de chacune des structures magnétisées est limité à douze, et le nombre de bobines est limité à six. La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite 25 externe constituée d'une carcasse Cae cylindrique en forme de cloche, non magnétique, supportant au voisinage de sa surface interne cylindrique une plaque magnétique cylindrique PM1, laquelle est solidaire de douze aimants dits externes : Eel, Ee2, Ee3, Ee4, Ee5, Ee6, Ee7, Ee8, Ee9, Eel 0, Eel 1, Ee12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de 30 la plaque magnétique cylindrique PM1. 2930690 - 16- Bien entendu, les aimants Eel, Ee3, Ee5, Ee7, Ee9, Eel 1, sont de même polarité ; les aimants Ee2, Ee4, Ee6, Ee8, Ee 10, Ee12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

5 Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PMI pourra être segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs.

L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, la plaque magnétique PM1 et ses douze aimants, est monté rotatif sur un arbre creux A, dont l'axe central 10 A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; un roulement Re assure la liaison rotative de la carcasse externe Cae au voisinage de l'arbre creux A.

Une seconde structure magnétisée dite interne comprend une carcasse interne 15 constituée d'un anneau Cai, non magnétique, supportant au voisinage de sa surface externe une plaque magnétique cylindrique PM2, laquelle est solidaire de douze aimants dits internes : EH, Ei2, Ei3, Ei4, Ei5, Ei6, Ei7, Ei8, Ei9, EilO, Ei 11, Ei 12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face externe de la plaque magnétique cylindrique PM2. 20 Bien entendu, les aimants Eil, Ei3, Ei5, Ei7, Ei9, Ei11, sont de même polarité ; les aimants Ei2, Ei4, Ei6, Ei8, Ei 10, Ei 12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. Par ailleurs la polarité de l'aimant Eel de la première structure magnétisée est 25 opposée à celle de l'aimant Eil de la seconde structure magnétisée, et ainsi de suite.

Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PM2 pourra être segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs. 30 2930690 ••17- L'ensemble, comprenant la carcasse interne Cai, la plaque magnétique PM2 et ses douze aimants, est monté rotatif sur l'arbre creux A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse interne Cai ; un roulement Ri assure la liaison rotative de la carcasse interne Cai au voisinage de l'arbre 5 creux A.

Dans l'intervalle généré par les deux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, reliées électriquement en série par des connexions Cl, C2, C3, C4, C5 non 10 représentées; chacune desdites connexions effectue la liaison électrique entre l'extrémité externe d'une bobine et le centre de la bobine suivante ; cet ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A, lequel, au voisinage de chacune de ses extrémités, comprend les bornes BO1, B02, dont seule la borne BO1 est 15 représentée, permettant l'alimentation électrique de l'ensemble des six bobines.

Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure 20 magnétisée interne par rapport à l'arbre creux ; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique.

Ainsi dans le cas présent, ce second mode de réalisation d'une machine électrique tournante est du type à rotor externe cylindrique en forme de 25 cloche; la seconde structure magnétisée dite interne tourne à la même vitesse que celle de la première structure magnétisée dite externe de manière à absorber la plus grande quantité de flux généré par chacun des pôles de la structure magnétisée externe ; la structure magnétisée interne peut être considérée comme un rotor esclave par opposition au rotor maître constitué 30 par la structure magnétisée externe ; l'ensemble, constitué des six bobines 2930690 -18-

associées à l'arbre creux, constitue le stator de ce second mode de réalisation d'une machine tournante. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un troisième mode de réalisation 5 d'une machine électrique tournante. est indiqué selon une coupe sagittale. Ce troisième mode de réalisation diffère du précédent du fait que l'arbre A est plein et est solidaire au voisinage de l'une de ses extrémités, d'une platine Pt montée perpendiculairement à l'axe A de l'arbre A. L'ensemble des six bobines est rendu solidaire de la platine Pt au voisinage notamment des bornes de connexion ; seule la borne BO1 est représentée ainsi que la borne B03 du capteur Pt.

15 Ainsi dans le cas présent, ce troisième mode de réalisation d'une machine électrique tournante est également du type à rotor externe cylindrique en forme de cloche.

Dans l'exemple représenté sur les figures 5a, 5b, un quatrième mode de 20 réalisation d'une machine électrique tournante, est indiqué respectivement selon une coupe sagittale et une coupe transversale.

La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite externe constituée d'une carcasse Cae cylindrique en forme de tore, non 25 magnétique, supportant au voisinage de ses deux surfaces internes perpendiculaires à l'axe principal, deux couronnes magnétiques PM1, PM2.

La couronne magnétique PM1 est solidaire de douze aimants dits externes : Eel, Ee2, Ee3, Ee4, Ee5, Ee6, Ee7, Ee8, Ee9, EelO, Eel 1, Ee12, lesquels sont 30 disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la couronne magnétique PM1, selon une direction radiale. 10 2930690 -19- Bien entendu, les aimants Eel, Ee3, Ee5, Ee7, Ee9, Eel 1, sont de même polarité ; les aimants Ee2, Ee4, Ee6, Ee8, Eel 0, Ee12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

La couronne magnétique PM2 est solidaire de douze aimants dits internes : Ei1, Ei2, Ei3, Ei4, Ei5, Ei6, Ei7, Ei8, Ei9, EilO, Eill, Ei12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la couronne magnétique PM2, selon une direction radiale.

Bien entendu, les aimants Ei 1, Ei3, Ei5, Ei7, Ei9, Ei 11, sont de même polarité ; les aimants Ei2, Ei4, Ei6, Ei8, Ei 10, Ei 12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

15 Par ailleurs la polarité de l'aimant Eel de la couronne magnétique PM1 est opposée à celle de l'aimant Ei 1 de la couronne magnétique PM2, et ainsi de suite.

Avantageusement, les couronnes magnétiques PM1, PM2, pourront être 20 segmentées en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs.

L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, les couronnes magnétiques PM1, PM2 et ses 24 aimants, est monté rotatif sur un arbre creux A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; 25 deux roulements Re, Ri, assurent la liaison rotative de la carcasse externe Cae au voisinage de l'arbre creux A.

Dans l'intervalle généré par les deux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, reliées 30 électriquement en série par des connexions C 1, C2, C3, C4, C5 non représentées; chacune desdites connexions effectue la liaison électrique entre 5 10 2930690 - 20 - l'extrémité externe d'une bobine et le centre de la bobine suivante ; cet ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A, grâce à un disque Cai ; au voisinage de chacune de ses extrémités, l'arbre creux A comprend les bornes BO1, B02, 5 dont seule la borne BO1 est représentée, permettant l'alimentation électrique de l'ensemble des six bobines.

Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure 10 magnétisée interne par rapport à l'arbre creux ; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique.

Ainsi dans le cas présent, ce quatrième mode de réalisation d'une machine électrique tournante est du type à rotor externe cylindrique de forme 15 annulaire ; l'ensemble, constitué des six bobines associées à l'arbre creux, constitue le stator de ce quatrième mode de réalisation d'une machine tournante.

Dans l'exemple représenté sur la figure 6, un cinquième mode de réalisation 20 d'une machine électrique tournante, est indiqué selon une coupe sagittale.

Ce mode de réalisation diffère du précédent du fait que la carcasse externe Cae cylindrique en forme de tore, non magnétique, supportant au voisinage de ses deux surfaces internes perpendiculaires à l'axe principal, deux couronnes 25 magnétiques PM1, PM2, sont montées rotative sur l'arbre creux A par l'intermédiaire d'un seul roulement Re.

Ainsi dans le cas présent, ce cinquième mode de réalisation d'une machine électrique tournante est du type à rotor externe cylindrique de forme 30 annulaire ; l'ensemble, constitué des six bobines associées à l'arbre creux, 2930690 - 21 - constitue le stator de ce cinquième mode de réalisation d'une machine tournante.

Avantageusement, les structures annulaires, décrites précédemment, 5 respectivement les quatrième et cinquième modes de réalisation, pourront être associées en série pour constituer des machines électriques tournantes du type à rotor externe cylindique; certaines limitations, en nombre de structures annulaires associées en série, seront abordées selon le mode de réalisation choisi. 10 Dans l'exemple représenté sur la figure 7, un sixième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, est indiqué selon une coupe sagittale.

En effet, ce sixième mode de réalisation correspond à la mise en série de 15 structures annulaires définies selon le quatrième mode de réalisation.

La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite externe constituée d'une carcasse Cae cylindrique, non magnétique, supportant au voisinage d'une de ses deux surfaces internes perpendiculaires à l'axe 20 principal, une couronne magnétique PM 1.

La couronne magnétique PM1 est solidaire de douze aimants dits externes : Eell, Ee12, Ee13, Ee14, Ee15, Ee16, Ee17, Ee18, Ee19, Ee110, Eelll, Ee112, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de 25 la couronne magnétique PM1, selon une direction radiale.

Bien entendu, les aimants Eel1, Ee13, Ee15, Ee17, Ee19, Ee111, sont de même polarité ; les aimants Ee12, Ee14, Ee16, Ee18, Ee 110, Ee 112, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. 30 2930690 --22-

Une couronne magnétique PM2 est solidaire de douze aimants dits internes : Ei l l , Ei 12, Ei 13, Ei 14, EUS, Ei 16, Ei17, Ei18, Ei 19, Ei 110, Euh, Ei 112, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la couronne magnétique PM2, selon une direction radiale en vis-à-vis de la 5 couronne magnétique PM 1. Bien entendu, les aimants Ei 11, Ei 13, Ei 15, Ei17, Ei 19, Ei 111, sont de même polarité ; les aimants Ei 12, Ei 14, Ei 16, Ei18, Ei 110, Ei 112, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. Par ailleurs la polarité de l'aimant Ei 11 de la couronne magnétique PM2 est opposée à celle de l'aimant Eel l de la couronne magnétique PM1, et ainsi de suite.

15 Cette première couronne magnétique. PM2 est solidaire d'un disque Cai2 ; un roulement Rit assure la liaison rotative du disque Cai2 au voisinage de l'arbre creux A.

Dans l'intervalle généré par ces deux structures magnétisées circulaires, un 20 ensemble est constitué de six bobines spiralées B11, B12, B13, B14, B15, B16, reliées électriquement en série par des connexions non représentées; cet ensemble de six bobines spiralées B11, B12, B13, B14, B515, B16, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A.

25 La même couronne magnétique PM2 est solidaire de douze aimants dits externes : Ee21, Ee22, Ee23, Ee24, Ee25, Ee26, Ee27, Ee28, Ee29, Ee210, Ee211, Ee212, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face opposée de la couronne magnétique PM2, selon une direction radiale en vis-à-vis des douze aimants dits internes. 10 30 2930690 - 23 - Bien entendu, les aimants Ee21, Ei23, Ee25, Ee27, Ee29, Ee211, sont de même polarité ; les aimants Ee22, Ee24, Ee26, Ee28, Ee210, Ee212, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

5 Par ailleurs la polarité de l'aimant Ee21 de la couronne magnétique PM2 est opposée à celle de l'aimant Ei11 de la même couronne magnétique PM2, et ainsi de suite.

Une couronne magnétique PM3 est solidaire de douze aimants dits internes : 10 Ei21, Ei22, Ei23, Ei24, Ei25, Ei26, Ei27, Ei28, Ei29, Ei210, Ei211, Ei212, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la couronne magnétique PM3, selon une direction radiale en vis-à-vis de la couronne magnétique PM2.

15 Bien entendu, les aimants Ei21, Ei23, Ei25, Ei27, Ei29, Ei21 1, sont de même polarité ; les aimants Ei22, Ei24, Ei26, Ei28, Ei210, Ei212, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

Par ailleurs la polarité de l'aimant Ei21 de la couronne magnétique PM3 est 20 opposée à celle de l'aimant Ee21 de la couronne magnétique PM2, et ainsi de suite.

Cette seconde couronne magnétique PM3 est solidaire d'un disque Cai3 ; un roulement Ri3 assure la liaison rotative du disque Cai3 au voisinage de l'arbre 25 creux A.

Dans l'intervalle généré par ces cieux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B21, B22, B23, B24, B25, B26, reliées électriquement en série par des connexions non représentées; cet 30 ensemble de six bobines spiralées 1321, B22, B23, B24, B25, B26, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A. 2930690 - 24 - La même couronne magnétique PM3 est solidaire de douze aimants dits externes : Ee31, Ee32, Ee33, Ee34, Ee35, Ee36, Ee37, Ee38, Ee39, Ee310, Ee311, Ee312, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face 5 opposée de la couronne magnétique PM3, selon une direction radiale en vis-à-vis des douze aimants dits internes.

Bien entendu, les aimants Ee31, Ee33, Ee35, Ee37, Ee39, Ee311, sont de même polarité ; les aimants Ee32, Ee34, Ee36, Ee38, Ee310, Ee312, sont de 10 même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

Par ailleurs la polarité de l'aimant Ee3 1 de la couronne magnétique PM3 est opposée à celle de l'aimant Ei21 de la même couronne magnétique PM3, et ainsi de suite. Et ainsi de suite, pourront se succéder n couronnes magnétiques et n ensembles de bobines associées.

Bien entendu, les différents ensembles de bobines seront reliés électriquement 20 en parallèles pour aboutir à deux bornes de connexion BO1, B02 (non représentée).

L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, les couronnes magnétiques PMI, PMn (non représentée) et ses 24 aimants, est monté rotatif sur un arbre 25 creux A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; deux roulements Rel, Re2, assurent la liaison rotative de la carcasse externe Cae au voisinage de l'arbre creux A.

Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par 30 la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure 15 2930690 - 25 - magnétisée interne par rapport à l'arbre creux ; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique.

Ainsi dans le cas présent, ce sixième mode de réalisation d'une machine 5 électrique tournante est du type à rotor externe de forme cylindrique ; l'ensemble, constitué de n ensembles de six bobines associées à l'arbre creux, constitue le stator de ce sixième mode de réalisation d'une machine tournante.

La limitation en nombre d'ensembles de six bobines est définie par la capacité 10 de ces derniers à transmettre le couple de proche en proche.

Dans l'exemple représenté sur la figure 8, un septième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, est indiqué selon une coupe sagittale.

15 En effet, ce septième mode de réalisation correspond à la mise en série de structures annulaires définies selon le cinquième mode de réalisation.

Dans ce mode de réalisation, les différentes couronnes magnétiques sont solidaires de la carcasse Cae et ainsi la limitation citée précédemment, 20 concernant le sixième mode de réalisation, n'existe plus.

La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite externe constituée d'une carcasse Cae cylindrique, non magnétique, supportant au voisinage d'une de ses deux surfaces internes perpendiculaires à l'axe 25 principal, une couronne magnétique PM1.

La couronne magnétique PM 1 est solidaire de douze aimants dits externes : Ee11, Ee12, Ee13, Ee14, Ee15, Ee16, Ee17, Ee18, Ee19, Eel10, Ee111, Ee112, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de 30 la couronne magnétique PM1, selon une direction radiale. 2930690 - 26 - Bien entendu, les aimants Ee l l , Ee13, Ee 15, Ee17, Ee19, Ee 111, sont de même polarité ; les aimants Ee12, Ee14, Ee16, Ee18, Eel 10, Ee 112, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

5 Une couronne magnétique PM2 est solidaire de douze aimants dits internes : Ei 11, Ei 12, Ei 13, Ei 14, EUS, Ei 16, Ei17, Ei18, Ei 19, Ei 110, Euh, Ei112, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la couronne magnétique PM2, selon une direction radiale en vis-à-vis de la couronne magnétique PM 1. 10 Bien entendu, les aimants Ei 11, Ei 13, Ei 15, Ei17, Ei 19, Ei 111, sont de même polarité ; les aimants Ei 12, Ei 14, Ei 16, Ei18, Ei 110, Ei112, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

15 Par ailleurs la polarité de l'aimant Ei 11 de la couronne magnétique PM2 est opposée à celle de l'aimant Eel 1 de la couronne magnétique PM1, et ainsi de suite.

Cette première couronne magnétique PM2 est solidaire de la première 20 structure magnétisée dite externe constituée de la carcasse Cae cylindrique par l'intermédiaire d'une couronne Cai2.

Dans l'intervalle généré par ces deux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B11, B12, B13, B14, B15, 25 B16, reliées électriquement en série par des connexions non représentées; cet ensemble de six bobines spiralées B11, B12, B13, B14, B515, B16, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A.

La même couronne magnétique PM2 est solidaire de douze aimants dits 30 externes : Ee2l, Ee22, Ee23, Ee24, Ee25, Ee26, Ee27, Ee28, Ee29, Ee210, Ee2l 1, Ee212, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face 2930690 ..27- opposée de la couronne magnétique PM2, selon une direction radiale en vis-à-vis des douze aimants dits internes.

Bien entendu, les aimants Ee21, Ei23, Ee25, Ee27, Ee29, Ee21 1, sont de 5 même polarité ; les aimants Ee22, Ee24, Ee26, Ee28, Ee210, Ee212, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

Par ailleurs la polarité de l'aimant Ee21 de la couronne magnétique PM2 est opposée à celle de l'aimant Ei11 de la même couronne magnétique PM2, et 10 ainsi de suite.

Une couronne magnétique PM3 est solidaire de douze aimants dits internes : Ei21, Ei22, Ei23, Ei24, Ei25, Ei26, Ei27, Ei28, Ei29, Ei210, Ei211, Ei212, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la 15 couronne magnétique PM3, selon une direction radiale en vis-à-vis de la couronne magnétique PM2.

Bien entendu, les aimants Ei21, Ei23, Ei25, Ei27, Ei29, Ei21 1, sont de même polarité ; les aimants Ei22, Ei24, Ei26, Ei28, Ei210, Ei212, sont de même 20 polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

Par ailleurs la polarité de l'aimant Ei21 de la couronne magnétique PM3 est opposée à celle de l'aimant Ee21 de la couronne magnétique PM2, et ainsi de suite. Cette seconde couronne magnétique PM3 est solidaire de la première structure magnétisée dite externe constituée de la carcasse Cae cylindrique par l'intermédiaire d'une couronne Cai3.

30 Dans l'intervalle généré par ces deux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B21, B22, B23, B24, B25, 25 2930690 -28- B26, reliées électriquement en série par des connexions non représentées; cet ensemble de six bobines spiralées B21, B22, B23, B24, B25, B26, est solidaire mécaniquement de l'arbre creux A.

5 La même couronne magnétique PM3 est solidaire de douze aimants dits externes : Ee31, Ee32, Ee33, Ee34, Ee35, Ee36, Ee37, Ee38, Ee39, Ee310, Ee311, Ee312, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face opposée de la couronne magnétique PM3, selon une direction radiale en vis-à-vis des douze aimants dits internes. 10 Bien entendu, les aimants Ee31, Ee33, Ee35, Ee37, Ee39, Ee311, sont de même polarité ; les aimants Ee32, Ee34, Ee36, Ee38, Ee310, Ee312, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents.

15 Par ailleurs la polarité de l'aimant Ee31 de la couronne magnétique PM3 est opposée à celle de l'aimant Ei21 de la même couronne magnétique PM3, et ainsi de suite.

Et ainsi de suite, pourront se succéder n couronnes magnétiques et n 20 ensembles de bobines associées.

Bien entendu, les différents ensembles de bobines seront reliés électriquement en parallèles pour aboutir à deux bornes de connexion BO1, B02 (non représentée). 25 L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, les couronnes magnétiques PM1, PMn (non représentée) et ses 24 aimants, est monté rotatif sur un arbre creux A, dont l'axe central 0 est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; deux roulements Rel, Re2, assurent la liaison rotative 30 de la carcasse externe Cae au voisinage de l'arbre creux A. -29- Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure magnétisée interne par rapport à l'arbre creux ; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique.

Ainsi dans le cas présent, ce septième mode de réalisation d'une machine électrique tournante est du type à rotor externe de forme cylindrique ; l'ensemble, constitué de n ensembles de six bobines associées à l'arbre creux, constitue le stator de ce septième mode de réalisation d'une machine tournante.

Dans l'exemple représenté sur la figure 9, un huitième mode de réalisation d'une machine électrique tournante. est indiqué selon une coupe sagittale.

De manière à simplifier la présentation du huitième mode de réalisation d'une machine électrique tournante, le nombre d'aimants de chacune des structures magnétisées est limité à douze, et le nombre de bobines est limité à six.

La machine tournante comprend une première structure magnétisée dite externe constituée d'une carcasse C'ae cylindrique non magnétique, supportant au voisinage de sa surface interne cylindrique une plaque magnétique cylindrique PM1, laquelle est solidaire de douze aimants dits externes : Eel, Ee2, Ee3, Ee4, Ee5, Ee6, Ee7, Ee8, Ee9, EelO, Eel 1, Ee12, lesquels sont disposés d'une manière équidistante sur la face interne de la plaque magnétique cylindrique PM1.

Bien entendu, les aimants Eel, Ee3, Ee5, Ee7, Ee9, Ee 1 1, sont de même polarité ; les aimants Ee2, Ee4, Ee6, Ee8, Ee 10, Ee 12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. 2930690 - 30 - Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PM 1 pourra être segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs.

L'ensemble, comprenant la carcasse externe Cae, la plaque magnétique PM1 5 et ses douze aimants, est monté rotatif sur un arbre plein A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse externe Cae ; deux roulements Re 1, Re2, assurent la liaison rotative de la carcasse externe Cae au voisinage de l'arbre creux A.

10 Une seconde structure magnétisée (lite interne comprend une carcasse interne constituée de deux anneaux Cail, Cai2, non magnétiques, supportant au voisinage de leur surface externe une plaque magnétique cylindrique PM2, laquelle est solidaire de douze aimants dits internes : Eil, Ei2, Ei3, Ei4, Ei5, Ei6, Ei7, Ei8, Ei9, EilO, Eill, Ei12, lesquels sont disposés d'une manière 15 équidistante sur la face externe de la plaque magnétique cylindrique PM2.

Bien entendu, les aimants Eil, Ei3, Ei5, Ei7, Ei9, Eil 1, sont de même polarité ; les aimants Ei2, Ei4, Ei6, Ei8, EilO, Ei 12, sont de même polarité, laquelle est opposée à celle des aimants précédents. 20 Par ailleurs la polarité de l'aimant Eel de la première structure magnétisée est opposée à celle de l'aimant Ei1 de :la seconde structure magnétisée, et ainsi de suite.

Avantageusement, la plaque magnétique cylindrique PM2 pourra être 25 segmentée en secteur, comprenant chacun deux aimants consécutifs.

L'ensemble, comprenant la carcasse interne Cail, Cai2, la plaque magnétique PM2 et ses douze aimants, est monté rotatif sur l'arbre plein A, dont l'axe central A est colinéaire avec l'axe de symétrie de la carcasse interne Cail, 30 Ca2 ; deux roulements Ril, Ri2, assurent la liaison rotative de la carcasse interne Cail, Cai2, au voisinage de l'arbre plein A. 2930690 -31 - Dans l'intervalle généré par les deux structures magnétisées circulaires, un ensemble est constitué de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, reliées électriquement en série par des connexions Cl, C2, C3, C4, C5 non 5 représentées ; chacune desdites connexions effectue la liaison électrique entre l'extrémité externe d'une bobine et le centre de la bobine suivante ; cet ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, est solidaire mécaniquement de l'arbre plein A, par l'intermédiaire de deux disques Cab1, Cab2 non électriquement conducteurs. 10 Les deux extrémités de cet ensemble constitué de ces six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, reliées électriquement en série, sont associées électriquement à deux couronnes concentriques solidaires du disque Cab 1, lesquelles sont alimentées électriquement par deux contacts tournants, 15 respectivement CT1, CT2.

Ces deux contacts tournants sont à leur tour reliés électriquement aux bornes d'alimentation B01, B02, lesquelles bornes sont solidaires de la carcasse externe Cae. Un capteur de position Cp est monté solidaire de l'arbre creux A, alimenté par la borne B03 ; il permet de connaître la position relative de la structure magnétisée interne par rapport à l'arbre plein A; ce capteur pourra être du type optique, ou de type à effet Hall, ou de type magnétique. 25 L'alimentation de l'ensemble de six bobines spiralées B1, B2, B3, B4, B5, B6, n'est pas représentée ; la commande en courant pourra être obtenue à partir d'interrupteurs en pont (bipolaire ou MOS) ; la synchronisation pourra être effectuée grâce au capteur de position Cp; la précision de la détection en 30 position devra être de l'ordre de la largeur d'un brin du bobinage spiralée. 20 -•32- Ainsi dans le cas présent, ce huitième mode de réalisation d'une machine électrique tournante est du type à stator externe de forme cylindrique ; la seconde structure magnétisée dite interne est immobile de manière à absorber la plus grande quantité de flux généré par chacun des pôles de la structure magnétisée externe ; la structure magnétisée interne peut être considérée comme un stator esclave par opposition au stator maître constitué par la structure magnétisée externe ; l'ensemble, constitué des six bobines associées à l'arbre plein, constitue le rotor de ce huitième mode de réalisation d'une machine tournante.

Dans l'exemple représenté sur les figures 10a, 10b, un neuvième mode de réalisation d'une machine électrique linéaire, est indiqué respectivement selon une coupe sagittale et une coupe transversale.

Dans le cas présent, selon la figure 10a, une première structure magnétisée Pl comprend deux aimants Eel, Ee2, associés par une plaque magnétique PMI, et deux aimants Eil, Ei2, associés par une plaque magnétique PM1' ; les deux aimants Eel, Ee2, sont de polarités différentes ; il en est de même des deux aimants Eil, Ei2 ; les deux plaques magnétiques PM1, PM1' sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, de manière à ce que les aimants Eel, Ei1 d'une part et les aimants Ee2, Ei2, d'autre part, soient de polarité opposée ; ainsi, les deux plaques magnétiques PM1, PM1', et leurs aimants associés, constituent une boucle magnétique fermée comprenant deux entrefers EF1, EF1', respectivement entre les aimants Ee 1, Ei 1 et Ee2, Ei2.

Une seconde structure magnétisée P2 comprend deux aimants Ee3, Ee4, associés par une plaque magnétique PM2, et deux aimants Ei3, Ei4, associés par une plaque magnétique PM2' ; les deux aimants Ee3, Ee4, sont de polarités différentes ; il en est de même des deux aimants Ei3, Ei4 ; les deux plaques magnétiques PM2, PM2' sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, de manière à ce que les aimants Ee3, Ei3 d'une part et les aimants Ee4, Ei4, 2930690 - 33 - d'autre part, soient de polarité opposée ; ainsi, les deux plaques magnétiques PM2, PM2', et leurs aimants associés, constituent une boucle magnétique fermée comprenant deux entrefers EF2, EF2', respectivement entre les aimants Ee3, Ei3 et Ee4, Ei4.

Les deux structures magnétisées P1, P2, sont solidaires d'une carcasse mobile CM en forme de U renversé ; l'ensemble constitue ainsi le chariot mobile d'un moteur linéaire ; par ailleurs, ce chariot mobile est monté coulissant sur une carcasse fixe CF au voisinage des extrémités des branches du U renversé.

Un capteur de positionnement glissant Cg est constitué d'une réglette de type potentiométrique ou optique, ou magnétique, solidaire du chariot mobile et d'un contact fixe solidaire de la carcasse fixe CF.

15 Un ensemble d'enroulements en spirale est positionné sensiblement au centre des entrefers EF11, EF1', EF2, EF2', dans un plan perpendiculaire au plan défini par les structures magnétisées Pl, P2 ; il comprend des brins actifs, parallèles entre eux, dont la longueur est au moins supérieure à la longueur des aimants Ee 1, Ee2, Ee3, Ee4, Ei 1, Ei2, Ei3, Ei4 ; la longueur de chaque 20 enroulement est sensiblement égale au double du pas des aimants des structures magnétisées Pl, P2, c'est-à-dire à la somme de la largeur d'un aimant et de la distance entre deux aimants successifs.

Chacun des enroulements est relié en série par des connexions C 1, C2, Cn 25 (non représentée) ; chacune desdites connexions effectue la liaison électrique entre l'extrémité d'un enroulement et le centre de l'enroulement suivant ; cet ensemble d'enroulements et de connexions associées, est solidaire mécaniquement de la carcasse fixe CF, lequel, au voisinage de chacune de ses extrémités, comprend des bornes BO1, B02, permettant l'alimentation 30 électrique de l'ensemble d'enroulements. 5 10 2930690 - 34 - Ainsi dans le cas présent, ce neuvième mode de réalisation d'une machine électrique linéaire est du type à stator linéaire ; les structures magnétisées P1, P2 constituent le chariot mobile ; la course du chariot est fonction de la longueur de l'ensemble d'enroulements ; le mouvement de ce dernier est 5 déterminé en fonction de la synchronisation du courant d'alimentation de l'ensemble d'enroulements avec la position relative des structures magnétisées.

Ces différentes structures, décrites précédemment, sont ainsi basées sur la loi 10 du flux maximal et l'utilisation de bobines spiralées positionnées dans des entrefers à forte induction magnétique, en l'absence de fer ; cette configuration de bobine spiralée permet de placer dans le flux des aimants un maximum de brins conducteurs en utilisant le plus de surface possible traversée par le flux sur une grande épaisseur, de manière à pouvoir disposer d'un grand volume de 15 cuivre et donc de diminuer les pertes par effet Joule.

Cette disposition, dans le cas de machine tournante électrique, s'avère particulièrement appropriée à l'intégration d'un moteur dans une roue motrice, par exemple une roue de bicyclette, montée pivotante sur un moyeu. A titre d'exemple numérique, un moteur de 130 mm de diamètre, dont les bobines sont alimentées par un courant de 10 A sous 30 V, pourra délivrer une puissance électrique de 420 W pour une masse totale de 2 à 2,5 kg. 20

Claims (14)

1. Revendications1. Machine électrique à bobine spiralée fixe ou mobile sans fer, caractérisée en ce qu'elle comprend trois parties (P1, P2, P3) dont deux parties (P1, P2), incluant deux structures magnétisées (PMI, E1, E2), (PM2, E3, E4) comportant chacune des éléments parallèles (El, E2, E3, E4) de polarité opposée, lesquels éléments parallèles (E1, E2, E3, E4) de polarité opposée de chacune desdites deux parties (P1, P2) étant disposés en regard l'une de l'autre en étant de polarité opposée, sont sujettes à des déplacements relatifs par rapport à une troisième partie (P3) comportant au moins un enroulement (B) monté sur un support non magnétique, de manière à réaliser avec les deux structures magnétisées (PMI, E 1, E2), (PM2, E3, E4) au moins deux entrefers (EF1, EF2) dans au moins l'un desquels passent des spires de 1' enroulement (B), les conducteurs de l'enroulement (B) étant enroulés en spirale contenue dans une surface sensiblement parallèle aux éléments des deux structures magnétisées (PM1, E1, E2), (PM2, E3, E4), les bornes (B01, B02) de l'enroulement (B) étant connectées à une source de courant électrique alternatif dans le cas d'un fonctionnement de type actionneur, lesdites premières parties (P1, P2) ou la troisième partie (P3) étant couplées mécaniquement à un actionneur dans le cas d'un fonctionnement de type générateur, lequel produisant un courant alternatif aux bornes (B01, B02) de l'enroulement (B).
2. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites 25 parties (Pl, P2) sont mobiles et la susdite partie (P3) est fixe.
3. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la susdite partie (Pl) mobile est maître et la susdite partie (P2) mobile est esclave, ou réciproquement. 30-36-
4. 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les structures magnétisées (PM1, El, E2), (PM2, E3, E4) comprennent des aimants (El, E2, E3, E4) à forte aimantation rémanente, de type samarium/cobalt ou néodyme/fer/cobalt, ou autre.
5. 5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les spires des enroulements (B) comprennent des brins de méplat en cuivre isolé.
6. 6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le 10 positionnement relatif des structures magnétisées (PMI, El, E2), (PM2, E3, E4) par rapport aux spires des enroulements (B) comprend un capteur (Cp, Cg) de position de type optique ou de type magnétique ou de type à effet Hall ou de type potentiométrique. 15
7. 7. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation électrique des enroulements (B) comprend une commande en courant constituée d'interrupteurs en pont.
8. 8. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites 20 trois parties (Pl, P2, P3) sont coaxiales et constituent un actionneur ou un générateur rotatif.
9. 9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites trois parties (P1, P2, P3) sont contenues dans des plans parallèles et 25 constituent un actionneur ou un générateur linéaire.
10. 10. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'actionneur ou le générateur rotatif comprend deux enroulements biphasés. 30
11. 11. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'actionneur ou le générateur rotatif comprend un rotor externe (Cae). 2930690 - 37 -
12. 12. Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce que le susdit rotor externe (Cae) comprend une carcasse de forme cylindrique, ou de forme en cloche ou de forme annulaire.
13. 13. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'actionneur ou le générateur rotatif comprend une multitude de rotors externes couplés mécaniquement en série.
14. 14. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'actionneur ou le générateur rotatif comprend un rotor interne. 5