FR3011993A1 - Systeme de generateur electrique - Google Patents

Abstract

Système de générateur électrique (10), comportant un arbre rotatif (12) conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central (14) de l'arbre (12), et un alternateur pilote PMG (16) à aimants permanents monté sur l'arbre (12) de telle sorte que le PMG pilote (16) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central (14) avec l'arbre (12). Le système comporte une machine électrique (18) à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor (22) et un stator (20). Le rotor (22) est monté sur l'arbre (12) de façon que le rotor (22) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central (14) avec l'arbre (12). Le stator (20) comprend une bobine inductrice (26) à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit (28) à courant alternatif (c.a.). La bobine inductrice (26) à c.c. coopère avec le PMG pilote (16) pour exciter la bobine inductrice (26) à c.c.

Description

Système de générateur électrique Des machines électriques tournantes sont employées dans toutes sortes d'applications, notamment des applications dans l'automobile, des applications dans l'aérospatiale, des applications dans la marine, des applications dans l'industrie et/ou autres. Les machines électriques tournantes comportent un rotor et un stator. Une machine électrique tournante peut consister en un moteur électrique dans lequel le rotor tourne par rapport au stator pour convertir de l'énergie électrique en énergie mécanique. Les machines électriques tournantes comprennent aussi des générateurs électriques dans lesquels la rotation relative entre le rotor et le stator convertit de l'énergie mécanique en énergie électrique. Un exemple de générateur électrique consiste en un alternateur électrique utilisé à bord d'un aéronef, notamment, mais d'une manière nullement limitative, pour fournir de l'électricité au circuit électrique de l'aéronef. Au moins certains systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure comportent une machine électrique tournante synchrone à inducteur bobiné triphasé (c'est-à-dire un alternateur synchrone à inducteur bobiné). Une génératrice sans balais coopère avec l'alternateur synchrone à inducteur bobiné pour exciter l'enroulement inducteur. La génératrice sans balais comprend une génératrice fixe réglable de courant continu (c.c.) et un induit rotatif triphasé connecté à un redresseur rotatif qui fournit l'excitation principale requise de l'inducteur bobiné rotatif de l'alternateur synchrone à inducteur bobiné. De l'électricité est fournie à la génératrice sans balais par un alternateur pilote à aimants permanents (PMG).

Les systèmes de générateurs électriques connus qui comportent des alternateurs synchrones à inducteur bobiné ne sont pas sans inconvénients. Par exemple, la génératrice sans balais et le redresseur rotatif de tels systèmes de générateurs électriques peuvent accroître le coût et/ou réduire la fiabilité du système. De plus, il risque d'être difficile d'évacuer suffisamment de chaleur des enroulements rotatifs actifs du rotor des alternateurs synchrones à inducteur bobiné, ce qui risque d'amoindrir la fiabilité du système. Par ailleurs, en raison du redresseur rotatif et des enroulements rotatifs actifs, les alternateurs synchrones à inducteur bobiné risquent de ne pas prêter à une utilisation dans des environnement relativement hostiles où l'alternateur synchrone à inducteur bobiné est exposé à des températures relativement hautes, des températures relativement basses, de l'humidité, des agents chimiques, des poussières, des matières abrasives, des chocs, des vibrations et/ou autres. Dans une forme de réalisation, un système de générateur électrique comporte un arbre rotatif conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central de l'arbre, et un alternateur pilote à aimants permanents (PMG) monté sur l'arbre de façon que le PMG pilote soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre rotatif. Le système comporte une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor et un stator. Le rotor est monté sur l'arbre de telle sorte que le rotor soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre. Le stator comprend une bobine inductrice à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit à courant alternatif (c.a.). La bobine inductrice à c.c. coopère avec le PMG pilote pour exciter la bobine inductrice à c.c.

Dans une forme de réalisation, un aéronef comporte une cellule et un moteur à bord de la cellule. Le moteur comprend un arbre rotatif conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central de l'arbre. Un système de générateur électrique est à bord de la cellule. Le système de générateur électrique comporte un alternateur pilote à aimants permanents (PMG) monté sur l'arbre du moteur de sorte que le PMG pilote soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre rotatif. Le système comporte une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor et un stator. Le rotor est monté sur l'arbre du moteur de telle sorte que le rotor soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre. Le stator comprend une bobine inductrice à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit à courant alternatif (c.a.). La bobine inductrice à c.c. coopère avec le PMG pilote pour exciter la bobine inductrice à c.c. Dans une forme de réalisation, un système de générateur électrique comporte un arbre rotatif conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central de l'arbre, une source de courant continu (c.c.) et une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique comprend un rotor et un stator. Le rotor est monté sur l'arbre de telle sorte que le rotor soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre. Le stator comprend une bobine inductrice à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit à courant alternatif (c.a.). La bobine inductrice à c.c. coopère avec la source de c.c. pour exciter la bobine inductrice à c.c. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un système de générateur électrique ; - la Figure 2 est une vue agrandie en coupe d'une forme de réalisation d'une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné du générateur électrique représenté sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue agrandie en coupe d'une partie de la machine électrique représentée sur la Figure 2 ; - la Figure 4 est une vue schématique d'une partie de la machine électrique représentée sur les figures 2 et 3, illustrant une combinaison d'exemples de formes de réalisation de bobines inductrices à courant continu (c.c.) et de bobines d'induit à courant alternatif (c.a.) de la machine électrique représentée sur les figures 2 et 3 ; - la Figure 5 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 6 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 7 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 8 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 9 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 10 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique commutation de flux à inducteur bobiné ; - la Figure 11 est une illustration schématique d'une forme de réalisation d'un aéronef ; et - la Figure 12 est une vue schématique d'une autre forme de réalisation d'un système de générateur électrique. Dans le cadre de la présente description, il doit être entendu que, sauf indication explicite contraire, un élément ou une étape cité au singulier et précédé d'un article indéfini n'exclut pas le pluriel dudit élément ou de ladite étape. Par ailleurs, les mentions de "une forme de réalisation" ne sont pas destinées à être interprétées comme excluant l'existence de formes de réalisation supplémentaires qui présentent elles aussi les aspects cités. De plus, sauf indication explicite contraire, des formes de réalisation "comportant" ou "ayant" un élément ou une pluralité d'éléments à propriété particulière peuvent comporter des éléments supplémentaires dépourvus de cette propriété. Diverses formes de réalisation proposent des systèmes de générateurs électriques qui comportent des machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné. Au moins un effet technique des diverses formes de réalisation consiste en la réduction du nombre de pièces d'un système de générateur électrique, ce qui peut abaisser le coût et/ou améliorer la fiabilité du système de générateur électrique. Par exemple, l'utilisation d'une machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné peut permettre de supprimer un redresseur rotatif et/ou une génératrice sans balais dans le système de générateur électrique. Au moins un effet technique des diverses formes de réalisation consiste en un système de générateur électrique duquel la chaleur s'évacue plus facilement (celle-ci risque d'amoindrir la fiabilité du système), par exemple en comparaison de systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure qui comportent des machines électriques synchrones à inducteur bobiné. Au moins un effet technique des diverses formes de réalisation consiste en un système de générateur électrique se prêtant, mieux qu'au moins certains systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure qui comportent des machines électriques synchrones à inducteur bobiné, à une utilisation dans des environnements dans lesquels le système de générateur électrique est exposé à des températures relativement hautes, des températures relativement basses, de l'humidité, des agents chimiques, des poussières, des matières abrasives et/ou autres. Comme décrit ci-après, les stators des machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné des diverses formes de réalisation comprennent la totalité des enroulements actifs des machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné. Au moins un effet technique d'un tel rotor passif est que le rotor peut être rendu mécaniquement plus robuste et convient donc davantage pour des vitesses relativement élevées, des températures relativement hautes et/ou des environnements relativement hostiles, par exemple en comparaison de systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure qui comportent des machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné. Le temps moyen entre pannes MTBF des machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné des diverses formes de réalisation peut être plus long que celui d'au moins certains systèmes de générateurs électriques connus en raison de la suppression des redresseurs rotatifs, des génératrices sans balais et/ou des enroulements actifs sur le rotor. Au moins un effet technique des diverses formes de réalisation consiste en la possibilité d'accroître la densité de puissance du système de générateur électrique, car la suppression d'une génératrice sans balais permet de supprimer une série de têtes de bobines. Les machines électriques à commutation de flux à inducteur bobiné décrites et/ou illustrées ici peuvent mettre en oeuvre des configurations modulaires multiphasées et/ou de multiples canaux triphasés. La Figure 1 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un système de générateur électrique 10. Le système de générateur électrique 10 peut servir à produire de l'électricité dans toute application telle que, mais d'une manière nullement limitative, des applications dans l'automobile, des applications dans l'aérospatiale, des applications dans la marine, des applications dans l'industrie et/ou autres. Un exemple nullement limitatif d'application pour le système 10 est à bord d'un aéronef (p.ex. l'aéronef 800 représenté sur la Figure 11), notamment, mais d'une manière nullement limitative, pour fournir de l'électricité à un circuit électrique (p.ex. le circuit électrique 803 représenté sur la figure 11) de l'aéronef, pour servir de moteur pour faire démarrer un moteur d'aéronef (p.ex. le moteur 804 d'aéronef représenté sur la Figure 11), et/ou autres. Le système 10 comporte un arbre rotatif 12 qui s'étend sur une certaine longueur le long d'un axe longitudinal central 14. L'arbre 12 est conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central 14. L'arbre 12 peut être un arbre d'un autre organe d'un système plus grand (p.ex. un moteur, un aéronef et/ou autre) qui comporte le système 10. Par exemple, l'arbre 12 peut être un arbre de sortie d'un moteur électrique, un vilebrequin de moteur à combustion, un arbre de moteur à turbine à gaz et/ou autre.

Le système 10 comporte un alternateur pilote (PMG) 16 à aimants permanents et une machine électrique 18 à commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 18 comprend un stator 20 et un rotor 22. Le rotor 22 de la machine électrique 18 est monté sur l'arbre 12 de façon que le rotor 22 tourne autour de l'axe longitudinal central 14 avec l'arbre 12. La machine électrique 18 est un alternateur électrique, dans lequel la rotation relative entre le rotor 22 et le stator 20 convertit de l'énergie mécanique en énergie électrique. Comme on le décrira plus en détail plus loin, le stator 20 de la machine électrique 18 comprend la totalité des enroulements actifs 24 de la machine électrique 18. En particulier, le stator 20 comprend des bobines inductrices 26 à courant continu (c.c.) et des bobines d'induit 28 à courant alternatif (c.a.). Le PMG pilote 16 comprend un rotor 30 et un stator 32.

Dans la forme de réalisation illustrée, le rotor 30 comprend un ou plusieurs aimants permanents 34 et le stator 32 comprend un induit mono- ou triphasé 36. Le PMG pilote 16 est monté sur l'arbre 12. En particulier, le rotor 30 du PMG pilote 16 est monté sur l'arbre 12 de façon que le rotor 30 tourne autour de l'axe longitudinal central 14 avec l'arbre 12. Comme représenté sur la Figure 1, le PMG pilote 16 coopère avec les bobines inductrices 26 à c.c. de la machine électrique 18 de façon que le PMG 16 soit conçu pour exciter les bobines inductrices 26 à c.c. En particulier, l'induit 36 du stator 32 du PMG pilote 16 est connecté électriquement aux bobines inductrices 26 à c.c. de la machine électrique 18 de façon que l'induit 36 du PMG pilote 16 produise des signaux électriques (convertis en courant continu par un régulateur 38 de tension du système de générateur électrique 10) qui excitent les bobines inductrices 26 à courant continu de la machine électrique 18.

Un régulateur 38 de tension est monté pour fonctionner entre le PMG pilote 16 et les bobines inductrices 26 à c.c. de la machine électrique 18. En particulier, le régulateur de tension 38 est monté pour fonctionner entre l'induit 36 du PMG pilote 16 et les bobines inductrices de c.c. 26 de la machine électrique 18. Le régulateur de tension 38 est conçu pour réguler la tension délivrée par les enroulements d'induit principaux 28 du générateur (c'est-à-dire les bobines 28 d'induit à c.a.) en réglant en continu le courant continu excitant les bobines inductrices 26 à c.c. de la machine électrique 18. Comme le système n'utilise pas d'excitatrice, le régulateur 38 de tension est directement connecté aux bobines inductrices 26 à c.c. de la machine électrique 18 à commutation de flux à inducteur bobiné. Le régulateur 38 de tension peut donc avoir à être plus puissant que les régulateurs de tension d'au moins certains systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure, par exemple en comparaison des régulateurs de tension de systèmes de générateurs électriques utilisant des machines électriques synchrones à inducteur bobiné (non représentées). Comme décrit brièvement plus haut, la machine électrique 18 est une machine électrique 18 à commutation de flux à inducteur bobiné. Dans la présente description, on définit une "machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné" comme une machine électrique où la totalité des enroulements actifs de la machine électrique se trouvent sur le stator de la machine électrique. Autrement dit, une "machine électrique à commutation de flux à inducteur bobiné" ne comprend pas d'enroulements actifs sur le rotor de la machine électrique (si bien que le rotor est un rotor passif). Le rotor 22 de la machine électrique 18 peut être un rotor denté ou un rotor segmenté. Les bobines inductrices 26 à courant continu peuvent chevaucher ou non les bobines 28 d'induit à c.a. Autrement dit, les bobines inductrices 26 à c.c. peuvent être entrelacées entre les bobines 28 d'induit à c.a. avec un chevauchement ou les bobines inductrices 26 à c.a. et les bobines 28 d'induit à c.a. peuvent être des enroulements concentrés sans chevauchement. Divers exemples de formes de réalisation de la machine électrique 18 sont décrits et illustrés ci-après. Dans la forme de réalisation illustrée de la figure 1, le stator 20 de la machine électrique 18 s'étend autour du rotor 22 de façon que le rotor 22 tourne à l'intérieur du stator 20. Selon une autre possibilité, le rotor 22 s'étend autour du stator 20 de façon que le rotor 22 soit conçu pour tourner autour du stator 20. Comme on peut le voir sur la Figure 1, dans la forme de réalisation illustrée, le système 10 ne comporte pas de redresseur rotatif (non représenté) ni de génératrice sans balais (non représentée).

La Figure 2 est une vue en coupe d'une forme de réalisation de la machine électrique 18. Le stator 20 de la machine électrique 18 comprend un noyau statorique 40 qui génère un champ magnétique. Le noyau statorique 40 s'étend sur une longueur d'arc AL. Une surface radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) intérieure 42 du noyau statorique 40 définit une ouverture centrale 44 du noyau statorique 40. Dans la forme de réalisation illustrée du stator 20, le noyau statorique 40 comprend une embase 46 de stator et une pluralité de dents 48 de stator qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) depuis l'embase 46 de stator. Les dents 48 de stator s'étendent radialement depuis l'embase 46 de stator jusqu'à des extrémités 50 des dents 48 de stator. Dans la forme de réalisation illustrée du stator 20, les dents 48 de stator s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) vers l'intérieur depuis l'embase 46 de stator. Comme on peut le voir sur la Figure 2, les dents 48 de stator sont disposées radialement autour de l'axe longitudinal central 14 de façon que les dents 48 de stator soient espacées les unes des autres sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Le noyau statorique 40 comprend des encoches 52 de stator qui s'étendent entre des dents de stator adjacentes 48 sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Autrement dit, les encoches 42 de stator sont disposées avec les dents 48 de stator en une combinaison qui fait alterner des dents 48 de stator et des encoches 52 de stator sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Les encoches 52 de rotor s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) depuis l'embase 46 de stator. Dans la forme de réalisation illustrée du stator 20, les encoches 52 de stator s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal 14) vers l'intérieur depuis l'embase 46 de stator. Dans certaines autres formes de réalisation, les extrémités 50 de dents de stator adjacentes 48 sont connectées les unes aux autres. Le stator 20 comprend la totalité des enroulements actifs 24 de la machine électrique 18. En particulier, les bobines inductrices 26 à c.c. sont enroulées autour de dents de stator correspondantes 48 et les bobines 28 d'induit à c.a. sont enroulées autour de dents de stator correspondantes 48. Les bobines inductrices 26 à c.c. sont entrelacées entre les bobines 28 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. En particulier, les bobines inductrices 26 à c.c. et les bobines 28 d'induit à c.a. sont disposées en alternance sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Eventuellement, les bobines inductrices 26 à c.c. peuvent chevaucher les bobines 28 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Les bobines 28 d'induit à c.a. peuvent être, ou représenter, n'importe quel nombre de phases, notamment, mais d'une manière nullement limitative, une phase unique, trois phases, six phases et/ou autres. Dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18, les bobines 28 d'induit à c.a. représentent un ou plusieurs ensembles d'enroulements triphasés. En particulier, les bobines 28 d'induit à c.a. comprennent des bobines 28a, 28b et 28c d'induit à c.a. d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases. Pour plus de clarté, chacune des bobines 26, 28a, 28b et 28c est représentée avec des hachures différentes sur la Figure 2. Le noyau statorique 40 peut comprendre n'importe quel nombre de dents 48 de stator et n'importe quel nombre d'encoches 52 de stator. Dans la forme de réalisation illustrée du stator 20, le noyau statorique 40 comprend vingt-quatre dents 48 de stator et vingt-quatre encoches 52 de stator. Le noyau statorique 40 peut comprendre n'importe quel nombre de bobines inductrices 26 à c.c. et n'importe quel nombre de bobines 28 d'induit à c.a. Si le stator comprend une pluralité de phases de bobines 28 d'induit à c.a., le stator 20 peut comprendre n'importe quel ensemble des phases. Par exemple, dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18, le stator 20 ; comprend quatre ensembles 20 d'enroulements triphasés, si bien que le stator 20 comprend douze bobines 28 d'induit à c.a. Le rotor 22 comprend un noyau rotorique 54. Le noyau rotorique 54 comprend un corps 56 qui s'étend sur une certaine longueur le long de l'axe longitudinal central 14. Le corps 56 du noyau rotorique 54 s'étend sur une longueur d'arc AL1. Le corps 56 est conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central 14 par rapport au stator 20. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 22, le corps 56 comprend une embase 58 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 60 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) depuis l'embase 58 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 62 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) depuis l'embase 58 de rotor. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 22, les segments 60 et 62 s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) vers l'extérieur depuis l'embase 58 de rotor. Les segments magnétiques 60 et les segments amagnétiques 62 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 60 et des segments amagnétiques 62 sur la longueur d'arc ALi du noyau rotorique 54. Autrement dit, les segments magnétiques 60 sont disposés radialement autour de l'axe longitudinal central 14 de façon que les segments magnétiques 60 soient espacés les uns des autres sur la longueur d'arc AL1 du noyau rotorique 54, les segments amagnétiques 62 s'étendant entre des segments magnétiques adjacents 60 sur la longueur d'arc AL1 du noyau rotorique 54. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 22, le rotor 22 est un rotor denté dans lequel les segments magnétiques 60 définissent des dents 60 de rotor du noyau rotorique 54. L'embase 58 de rotor du corps 56 de noyau rotorique comprend une surface radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 14) intérieure 64 qui définit une ouverture centrale 66 du noyau rotorique 54. Le noyau rotorique 54 a un pourtour défini par des surfaces d'extrémités 68 et 70 respectivement des segments magnétiques et amagnétiques 60 et 62. Comme on peut le voir sur la Figure 3, le pourtour du noyau rotorique 54 a un rayon de courbure sensiblement constant sur la longueur d'arc AL1 du noyau rotorique 54. Autrement dit, les surfaces d'extrémités 68 et 70 ont chacune approximativement le même rayon et sont alignées concentriquement sur l'axe longitudinal central 14 de façon que le pourtour du noyau rotorique 54 soit approximativement lisse sur la longueur d'arc ALi du noyau rotorique 54. Un entrefer G s'étend entre le pourtour du noyau rotorique 54 et la surface radialement intérieure 42 du noyau statorique 40. L'embase 58 de rotor peut comprendre une ou plusieurs mortaises (non représentées) conçues pour recevoir des tenons correspondants (non représentés) de l'arbre 12 (Figure 1) pour monter le corps 56 de noyau statorique sur l'arbre 12. D'autres agencements pour monter le corps 56 de noyau rotorique sur l'arbre 12 peuvent être réalisés en plus ou à la place des mortaises et des tenons.

Le corps 56 du noyau rotorique 54 peut être fait d'un ou de plusieurs empilements d'une pluralité de tôles magnétiques. Au lieu d'utiliser un ou plusieurs empilements de tôles magnétiques, le corps 56 de noyau rotorique peut être fait d'un seul morceau de matière. L'embase 58 de rotor du corps 56 de noyau rotorique peut être réalisée, en matière magnétique, d'un seul tenant avec les segments magnétiques 60 et/ou les segments amagnétiques 62. Par exemple, si le corps 56 du noyau rotorique 54 est fait d'un empilement de tôles magnétiques, l'embase 58 de rotor de chaque tôle magnétique, ou couche, de l'empilement peut être réalisée, en matière magnétique, d'un seul tenant avec les segments magnétiques 60 et/ou les segments amagnétiques 62 de la tôle magnétique. De plus, et par exemple, dans des formes de réalisation où le corps 56 de noyau rotorique est fait d'un seul morceau de matière, l'embase 58 de rotor est un unique morceau de matière magnétique d'un seul tenant avec la totalité des segments magnétiques 60 et des segments amagnétiques 62 du noyau rotorique 54. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 22, les segments magnétiques communiquent magnétiquement avec l'embase 58 de rotor de façon que le rotor 22 soit un rotor denté. Autrement dit, l'embase 58 de rotor permet le passage d'un flux magnétique. La structure dentée du rotor 22, qu'elle soit constituée d'un empilement de tôles magnétiques ou d'un unique morceau de matière, distingue le rotor 22 d'un rotor "segmenté" 22 qui comprend un noyau rotorique à segments magnétiques isolés magnétiquement, ou segmentés, par rapport à l'embase de rotor et les uns par rapport aux autres. Le stator 20 et/ou le rotor 22 peut/peuvent comprendre ou non un aimant permanent. Comme on le décrira plus en détail ci-après, les segments magnétiques 60 et les segments amagnétiques 62 peuvent être faits, en matière magnétique, d'un seul tenant les uns avec les autres, les segments amagnétiques 62 étant rendus amagnétiques après avoir été formés dans la matière magnétique. Dans d'autres formes de réalisation, et comme on le décrira également ci-après, les segments amagnétiques 62 sont réalisés sous la forme d'éléments séparés par rapport aux segments magnétiques 60. Le noyau rotorique 54 peut comprendre n'importe quel nombre de segments magnétiques 60 et/ou de segments amagnétiques 62. Par exemple, le noyau rotorique 54 peut comprendre n'importe quel nombre de dents 60 de rotor. Le noyau rotorique 54 peut comprendre le même nombre de dents 60 de rotor que le noyau statorique 40 comprend de dents 48 de stator. Selon une autre possibilité, le noyau statorique 40 peut comprendre un nombre de dents 48 de stator plus grand ou plus petit que le nombre de dents 60 de rotor que comprend le noyau rotorique 54. Dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18, le noyau rotorique 54 comprend quatorze dents 60 de rotor, si bien que la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18 comprend davantage de dents 48 de stator que de dents 60 de rotor. Eventuellement, les pertes par ventilation dans le rotor sont limitées en : (1) utilisant une matière magnétique à deux phases, constituée d'une seule tôle magnétique dans le rotor 22 (les zones qui ont besoin d'être amagnétiques [p.ex. les segments amagnétiques 62 et/ou autres] étant démagnétisées) ; et/ou (2) plaçant des éléments rapportés entre les segments magnétiques adjacents 60 pour faire du pourtour du rotor 22 une surface approximativement lisse sur la longueur d'arc du rotor 22. Lors du fonctionnement de la machine électrique 18, les bobines inductrices 26 à c.c. créent, en combinaison avec la rotation du rotor 22, un changement dans le flux magnétique de la machine électrique 18. Lorsque le noyau rotorique 54 tourne par rapport au noyau statorique 40, l'excitation des bobines inductrices 26 à c.c. provoque une variation de l'ampleur et/ou de la direction (c'est-à-dire de la polarité ou du signe) du flux magnétique lorsque le flux magnétique est embrassé par les bobines d'induit à c.a. suivantes 28. La rotation du rotor 22 par rapport au stator 20 provoque ainsi une "commutation" alternée de la polarité du flux magnétique, ce qui, conformément à la loi de Faraday, provoque dans les bobines 28 d'induit à c.a. une induction de tension alternative qui permet une conversion d'énergie.

La figure 3 est une vue agrandie en coupe d'une partie de la machine électrique 18. La Figure 4 est une vue schématique d'une partie de la machine électrique 18 illustrant une combinaison des bobines inductrices 26 à c.c. et des bobines 28 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc AL (non représentée sur la Figure 4) du noyau statorique 40. Comme décrit brièvement plus haut, dans la combinaison des bobines inductrices 26 à c.c. et des bobines 28 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40, les bobines inductrices 26 à c.c. peuvent chevaucher les bobines 28 d'induit à c.a. Par exemple, les bobines inductrices 26 à c.c. comprennent une bobine inductrice 26b à c.c. et les bobines 28 d'induit à c.a. comprennent des bobines 28aa et 28ba d'induit à c.a. Dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18, les bobines 28aa et 28ba sont de phases différentes. Cependant, dans d'autres formes de réalisation, les bobines 28aa et 28ba peuvent être de la même phase. Les bobines 28aa et 28ba d'induit à c.a. comprennent des extrémités respectives 72 et 74 opposées l'une à l'autre sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, la bobine inductrice 26b à c.c. chevauche aussi bien l'extrémité 72 de la bobine 28aa d'induit à c.a. que l'extrémité 74 de la bobine 28ba d'induit à c.a. Comme décrit plus haut, dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 18, les bobines 28 d'induit à c.a. comprennent quatre ensembles composés de bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases. Pour plus de clarté, chacune des bobines 26, 28a, 28b et 28c est représentée avec des hachures différentes sur la Figure 3. Pour plus de clarté, sur les figures 3 et 4 ne sont représentés que deux ensembles de bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases. De plus, seule la combinaison des bobines inductrices 26 à c.c. et d'un des ensembles de bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases sera décrite spécifiquement en référence aux figures 3 et 4. Les bobines inductrices 26 à c.c. et les ensembles de bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases, qui ne sont pas représentés sur les figures 3 et 4, ont la même combinaison que la combinaison des bobines inductrices 26 à c.c. et des ensembles de bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases, qui est représentée sur les figures 3 et 4 et décrite ci-après. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, les bobines inductrices 26 à c.c. sont entrelacées entre les bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases, sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 54, en chevauchant les bobines 28a, 28b, 28c d'induit à c.a respectivement d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases. En particulier, les dents 48 de stator du noyau statorique 54 comprennent des dents 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g et 48h, disposées les unes à la suite des autres sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Autrement dit, les dents 48a et 48b de stator sont placées d'une manière mutuellement adjacente sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40, les dents 48b et 48c de stator sont placées d'une manière mutuellement adjacente, et ainsi de suite. La bobine 28aa d'induit à c.a. de première phase est enroulée autour des dents 48b et 48c de stator. La bobine 28ba d'induit à c.a. de deuxième phase est enroulée autour des dents 48d et 48e de stator, tandis qu'une bobine 28ca d'induit à c.a. de troisième phase est enroulée autour des dents 48f et 48g de stator. Bien que chaque bobine 28 d'induit à c.a. soit représentée enroulée autour de deux dents de stator correspondantes 48, chaque bobine 28 d'induit à c.a. peut être enroulée autour de n'importe quel nombre de dents de stator correspondantes, par exemple pour réaliser une ampleur de chevauchement prédéterminée d'une bobine inductrice 26 à c.a. et d'une bobine 28 d'induit à c.a. Une bobine inductrice 26a à c.c. est enroulée autour des dents 48a et 48b de stator. La bobine inductrice 26a à c.c. chevauche une extrémité 76 d'une bobine 28cb d'induit à c.a. de troisième phase et chevauche une extrémité 78 de la bobine 28aa d'induit à c.a. de première phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Comme on peut le voir sur la Figure 3, l'extrémité 76 de la bobine 28cb d'induit à c.a. de troisième phase s'étend dans la même encoche 52a de stator que l'extrémité 78 de la bobine 28aa d'induit à c.a. de première phase. Les extrémités 76 et 78 sont opposées l'une à l'autre dans l'encoche 52a de stator. La bobine inductrice 26b à c.c. est enroulée autour des dents 48c et 48d de stator. La bobine inductrice 26b à c.c. chevauche l'extrémité 72 de la bobine 28aa d'induit à c.a. de première phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. La bobine inductrice 26b à c.c. chevauche également l'extrémité 74 de la bobine 28ba d'induit à c.a. de première phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Comme on peut le voir sur la Figure 3, une extrémité 80 de la bobine inductrice 26a à c.a. s'étend dans la même encoche 52b de stator qu'une extrémité 82 de la bobine inductrice 26b à c.c. Les extrémités 80 et 82 sont opposées l'une à l'autre dans l'encoche 52b de stator. Une bobine inductrice 26c à c.c. est enroulée autour des dents 48e et 48f de stator. La bobine inductrice 26c à c.c. chevauche une extrémité 84 de la bobine 28ba d'induit à c.a. de deuxième phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. La bobine inductrice 26c à c.c. chevauche également une extrémité 86 d'une bobine 236ca d'induit à c.a. de troisième phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. Une bobine inductrice 26d à c.c. est enroulée autour des dents 48g et 48h de stator. La bobine inductrice 26d à c.c. chevauche une extrémité 88 de la bobine 26ca d'induit à c.a. de troisième phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40. La bobine inductrice 26d à c.c. chevauche également une extrémité 90 d'une bobine 26ab d'induit à c.a. de première phase sur la longueur d'arc AL du noyau statorique 40.

Bien que chaque bobine inductrice 26 à c.c. soit représentée enroulée autour de deux dents de stator correspondantes 48, chaque bobine inductrice 26 à c.c peut être enroulée autour de n'importe quel nombre de dents de stator correspondantes 48, par exemple pour créer un chevauchement d'une ampleur prédéterminée d'une bobine inductrice 26 à c.c. et d'une bobine 28 d'induit à c.a. Chaque bobine inductrice 26 à c.c. peut chevaucher la/les bobine(s) d'induit à c.a. correspondantes 28 avec n'importe quelle ampleur, laquelle peut être choisie pour donner à la machine électrique 18 une ou plusieurs propriétés électriques et/ou mécaniques. Considérant maintenant uniquement la Figure 3, dans la forme de réalisation illustrée du rotor 22, les segments magnétiques 60 et les segments amagnétiques 62 sont formés, en matière magnétique, d'un seul tenant les uns avec les autres et avec l'embase 58 de rotor. Les segments amagnétiques 62 sont ensuite rendus amagnétiques après leur formation dans la matière magnétique pour former la combinaison de segments magnétiques et amagnétiques, respectivement 60 et 62. Une fois que les segments amagnétiques 62 ont été rendus amagnétiques, la matière du noyau rotorique 54 peut être appelée "matière à deux états". Les segments amagnétiques 62 peuvent être rendus amagnétiques à l'aide de tout procédé, moyen, processus, structure et/ou autre, notamment, mais d'une manière nullement limitative, à l'aide d'un laser et/ou autre. Dans certaines autres formes de réalisation possibles, les segments magnétiques 60 et les segments amagnétiques 62 sont formés, en matière amagnétique, d'un seul tenant les uns avec les autres et avec l'embase 58 de rotor, les segments magnétiques 60 (et éventuellement l'embase 58 de rotor, par exemple si le rotor est un rotor denté) étant magnétisés après cela.

Comme décrit plus haut, au lieu de former une matière à deux états, les segments amagnétiques 62 peuvent se présenter sous la forme d'éléments séparés par rapport aux segments magnétiques 60. La Figure 5 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 218 commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 218 comprend un stator 220 et un rotor 222. Le rotor 222 comprend une embase 258 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 260 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 214) depuis l'embase 258 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 262 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 214) depuis l'embase 258 de rotor. Les segments magnétiques 260 et les segments amagnétiques 262 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 260 et des segments amagnétiques 262 sur une longueur d'arc du rotor 222. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 222, le rotor 222 est un rotor denté dans lequel les segments magnétiques 260 définissent des dents 260 du rotor 222. Les segments amagnétiques 262 se présentent sous la forme de composants séparés par rapport aux segments magnétiques 260. Par exemple, le rotor 222 comprend des encoches 263 de rotor qui s'étendent entre des segments magnétiques adjacents 260 sur la longueur d'arc du rotor 222. Les encoches 263 de rotor sont disposées avec les segments magnétiques 260 suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 260 et des encoches 263 de rotor sur la longueur d'arc du rotor 222. Les encoches 263 de rotor s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 214) depuis l'embase 258 de rotor. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 222, les encoches 263 de rotor s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 214) vers l'extérieur depuis l'embase 258 de rotor. Les segments amagnétiques 262 sont une matière de remplissage qui remplit les encoches 263 de rotor. Autrement dit, les segments amagnétiques 262 s'étendent dans les encoches 263 de rotor et comblent les espaces définis par les encoches 263 de rotor entre les segments magnétiques adjacents 260. La matière de remplissage servant à former les segments amagnétiques 262 peut être n'importe quelle matière amagnétique. Le rotor 222 comprend un pourtour défini par des surfaces d'extrémités 268 et 270, respectivement des segments magnétiques et amagnétiques 260 et 262. Comme on peut le voir sur la Figure 5, le pourtour du rotor 222 a un rayon de courbure approximativement constant sur la longueur d'arc du rotor 222, si bien que le pourtour est approximativement lisse sur la longueur d'arc du rotor 222.

Eventuellement, une chemise 265 de rotor s'étend sur le pourtour du rotor 222. La chemise 265 de rotor peut contribuer au maintien de la matière de remplissage des segments amagnétiques 262 dans les encoches 263 de rotor. Ainsi qu'il doit apparaître d'après la Figure 5, la chemise 265 de rotor peut doter le rotor 222 d'un pourtour approximativement lisse sur la longueur d'arc du rotor 222. Dans certaines formes de réalisation qui comportent la chemise 265 de rotor, la matière de remplissage utilisée pour former les segments amagnétiques 262 est de l'air et/ou un autre fluide. La chemise 265 de rotor peut être amagnétique, électriquement non conductrice, ou peut avoir une conductivité électrique réduite en comparaison d'autres pièces du rotor 222. Si la chemise 265 de rotor est incluse, un entrefer peut être défini entre la chemise 265 de rotor et une surface radialement intérieure 226 du stator 220. Si la chemise 253 de rotor n'est pas incluse, un entrefer peut s'étendre entre le pourtour du noyau rotorique 224 et une surface radialement intérieure 226 du stator 220. La Figure 6 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 318 commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 318 comprend un stator 320 et un rotor 322. Le rotor 322 comprend une embase 358 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 360 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 314) depuis l'embase 358 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 362 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 314) depuis l'embase 358 de rotor. Les segments magnétiques 360 et les segments amagnétiques 362 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 360 et des segments amagnétiques 362 sur une longueur d'arc du rotor 322. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 322, le rotor 322 est un rotor denté dans lequel les segments magnétiques 360 définissent des dents 360 du rotor 322. Les segments magnétiques 360 s'étendent radialement par rapport à l'axe longitudinal central 314 sur des axes radiaux centraux 355 qui coupent l'axe longitudinal central 314. Pour plus de clarté, seulement deux des axes radiaux centraux 355 ont été dessinés sur la Figure 6. Comme on peut le voir sur la figure 6, chaque segment magnétique 360 a une forme qui est asymétrique autour de l'axe radial central correspondant 355. Chaque segment magnétique 360 peut avoir n'importe quelle forme qui soit asymétrique autour de l'axe radial central correspondant 355. Les formes asymétriques autour des axes centraux 355 peuvent être choisies pour donner aux pôles du rotor une forme qui, en charge, accroît le couple de sortie de la machine électrique 318.

La figure 7 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 418 commutation de flux à inducteur bobiné. La Figure 7 représente un rotor segmenté 422. La machine électrique 418 comprend un stator 420 et le rotor 422. Le stator 420 comprend une embase 446 de stator et des dents 448 de stator qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 414) depuis l'embase 446 de rotor. Le stator 420 comprend des encoches 452 de stator qui s'étendent entre des dents de stator adjacentes 448 sur une longueur d'arc du stator 420. Le stator 420 comprend des enroulements actifs 424 qui comprennent des bobines inductrices 426 à c.c. enroulées autour de dents de stator correspondantes 448, ainsi que des bobines 428 d'induit à c.a. enroulées autour de dents de stator correspondantes 448. Les bobines 428 d'induit à c.a. peuvent être, ou représenter, n'importe quel nombre de phases, notamment, mais d'une manière nullement limitative, une phase unique, trois phases, six phases et/ou autres. Dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 418, les bobines 428 d'induit à c.a. comprennent des bobines 428a, 428b et 428c d'induit à c.a. d'une première, d'une deuxième et d'une troisième phases. Pour plus de clarté, chacune des bobines 426, 428a, 428b et 428c est représentée avec des hachures différentes sur la Figure 7. Comme on peut le voir sur la figure 7, les bobines inductrices 426 à c.c. sont entrelacées (c'est-à-dire disposées de manière alternée) entre les bobines 428 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc AL du stator 420. La figure 7 représente une forme de réalisation dans laquelle les bobines inductrices 426 à c.c. ne chevauchent pas les bobines 428 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc du stator 420. En revanche, la Figure 7 représente les enroulements actifs 424 de la machine électrique 418 sous la forme d'enroulements concentrés où les bobines inductrices 426 à c.c. ne chevauchent pas les bobines 428 d'induit à c.a. Le rotor 422 comprend une embase 458 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 460 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 414) depuis l'embase 458 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 462 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 414) depuis l'embase 458 de rotor. Les segments magnétiques 460 et les segments amagnétiques 462 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 460 et des segments amagnétiques 462 sur une longueur d'arc du rotor 422. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 422, le rotor 422 est un rotor segmenté 422 ayant un noyau rotorique segmenté.

D'une manière spécifique, les segments magnétiques 460 sont isolés magnétiquement, ou segmentés, par rapport à l'embase 458 de rotor et les uns par rapport aux autres. Autrement dit, l'embase 458 de rotor ne permet pas le passage d'un flux magnétique. Le rotor 422 peut être fait d'un ou de plusieurs empilements d'une pluralité de tôles magnétiques. Au lieu d'utiliser un ou plusieurs empilements de tôles magnétiques, le rotor 422 peut être fait d'un seul morceau de matière. L'embase 458 de rotor peut être réalisée, en matière magnétique, d'un seul tenant avec les segments magnétiques 460 et/ou les segments amagnétiques 462. Par exemple, si le rotor 422 est fait d'un empilement de tôles magnétiques, l'embase 458 de rotor de chaque tôle magnétique, ou couche, de l'empilement peut être réalisée, en matière magnétique, d'un seul tenant avec les segments magnétiques 460 et/ou les segments amagnétiques 462 de la tôle magnétique. De plus, et par exemple, dans des formes de réalisation où le rotor 422 est fait d'un seul morceau de matière, l'embase 458 de rotor est un unique morceau de matière magnétique d'un seul tenant avec la totalité des segments magnétiques 460 et des segments amagnétiques 462 du rotor 422. Le stator 420 et/ou le rotor 422 peut/peuvent comprendre ou non un aimant permanent. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 422, les segments magnétiques 460 et les segments amagnétiques 462 sont formés, en matière magnétique, d'un seul tenant les uns avec les autres et avec l'embase 458 de rotor. Les segments amagnétiques 462 et l'embase 458 de rotor sont ensuite rendus amagnétiques après leur formation dans la matière magnétique. Une fois que les segments amagnétiques 462 et l'embase 458 de rotor ont été rendus amagnétiques, la matière du rotor 422 peut être appelée "matière à deux états". Les segments amagnétiques 462 et l'embase 48 de rotor peuvent être rendus amagnétiques à l'aide de tout procédé, moyen, processus, structure et/ou autre, notamment, mais d'une manière nullement limitative, à l'aide d'un laser et/ou autre. La Figure 8 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 518 commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 518 comporte un stator 520 et un rotor 522. Le rotor 522 comprend une embase 558 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 560 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 514) depuis l'embase 558 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 562 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 514) depuis l'embase 558 de rotor. Les segments magnétiques 560 et les segments amagnétiques 562 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 560 et des segments amagnétiques 562 sur une longueur d'arc du rotor 522. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 522, le rotor 522 est un rotor segmenté dans lequel les segments magnétiques 560 sont isolés magnétiquement par rapport à l'embase 558 de rotor et les uns par rapport aux autres. Les segments amagnétiques 562 se présentent sous la forme de composants séparés par rapport aux segments magnétiques 560. Par exemple, le rotor 522 comprend des encoches 563 de rotor qui s'étendent entre des segments magnétiques adjacents 560 sur la longueur d'arc du rotor 522. Les encoches 563 de rotor sont disposées avec les segments magnétiques 560 suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 560 et des encoches 563 de rotor sur la longueur d'arc du rotor 522. Les encoches 563 de rotor s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 514) depuis l'embase 558 de rotor. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 522, les encoches 563 de rotor s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 514) vers l'extérieur depuis l'embase 558 de rotor. Les segments amagnétiques 562 sont une matière de remplissage qui remplit les encoches 563 de rotor. Autrement dit, les segments amagnétiques 562 s'étendent dans les encoches 563 de rotor et comblent les espaces définis par les encoches 563 de rotor entre les segments magnétiques adjacents 560. La matière de remplissage servant à former les segments amagnétiques 562 peut être n'importe quelle matière amagnétique et électriquement non conductrice. Le rotor 522 comprend un pourtour défini par des surfaces d'extrémités 568 et 570, respectivement des segments magnétiques et amagnétiques 560 et 562. Comme on peut le voir sur la Figure 8, le pourtour du rotor 522 a un rayon de courbure approximativement constant sur la longueur d'arc du rotor 522, si bien que le pourtour est approximativement lisse sur la longueur d'arc du rotor 522.

Eventuellement, une chemise 565 de rotor s'étend sur le pourtour du rotor 522. La chemise 565 de rotor peut contribuer au maintien de la matière de remplissage des segments amagnétiques 562 dans les encoches 563 de rotor. La chemise 565 de rotor peut doter le rotor 522 d'un pourtour approximativement lisse sur la longueur d'arc du rotor 522. La chemise 565 de rotor peut être amagnétique, électriquement non conductrice, ou peut avoir une conductivité électrique réduite en comparaison d'autres pièces du rotor 522. Si la chemise 565 de rotor est incluse, un entrefer peut être défini entre la chemise 565 de rotor et une surface radialement intérieure 526 du stator 520. Si la chemise 565 de rotor n'est pas incluse, un entrefer peut s'étendre entre le pourtour du rotor 522 et la surface radialement intérieure 526 du stator 520.

La Figure 9 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 618 commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 618 comprend un stator 620 et un rotor 622. Le rotor 622 comprend une embase 658 de rotor, une pluralité de segments magnétiques 660 qui s'étendent radialement (par rapport à un axe longitudinal central 614) depuis l'embase 658 de rotor, et une pluralité de segments amagnétiques 662 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe longitudinal central 614) depuis l'embase 658 de rotor. Les segments magnétiques 660 et les segments amagnétiques 662 sont disposés suivant une combinaison qui fait alterner des segments magnétiques 660 et des segments amagnétiques 662 sur une longueur d'arc du rotor 622. Dans la forme de réalisation illustrée du rotor 622, le rotor 622 est un rotor segmenté lequel les segments magnétiques 660 sont isolés magnétiquement par rapport à l'embase 658 de rotor et les uns par rapport aux autres.

Les segments magnétiques 660 s'étendent radialement par rapport à l'axe longitudinal central 614 sur des axes radiaux centraux 655 qui coupent l'axe longitudinal central 614. Pour plus de clarté, seulement deux des axes radiaux centraux 655 ont été dessinés sur la Figure 9. Comme on peut le voir sur la figure 9, chaque segment magnétique 660 a une forme qui est asymétrique autour de l'axe radial central correspondant 655. Chaque segment magnétique 660 peut avoir n'importe quelle forme qui soit asymétrique autour de l'axe radial central correspondant 655. Les formes asymétriques autour des axes centraux 655 peuvent être choisies pour donner aux pôles du rotor une forme qui, en charge, accroît le couple de sortie de la machine électrique 618. La Figure 10 est une vue agrandie en coupe d'une partie d'une autre forme de réalisation d'une machine électrique 718 à commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 718 comporte un stator 720 et un rotor 722. Le stator 720 comprend les enroulements actifs 724 de la machine électrique 718, lesquels comprennent des bobines inductrices 726 à c.c. enroulées et les bobines 728 d'induit à c.a. Comme on peut le voir sur la figure 10, les bobines inductrices 726 à c.c. sont entrelacées (c'est-à-dire disposées de manière alternée) entre les bobines 728 d'induit à c.a. sur une longueur d'arc du stator 720. La figure 10 représente une forme de réalisation dans laquelle les bobines inductrices 726 à c.c. ne chevauchent pas les bobines 728 d'induit à c.a. sur la longueur d'arc du stator 720. En revanche, la Figure 10 représente les enroulements actifs 724 de la machine électrique 718 sous la forme d'enroulements concentrés où les bobines inductrices 726 à c.c. ne chevauchent pas les bobines 728 d'induit à c.a. Les bobines 728 d'induit à c.a. peuvent être, ou représenter, n'importe quel nombre de phases, notamment, mais d'une manière nullement limitative, une phase unique, trois phases, six phases et/ou autres. Dans la forme de réalisation illustrée de la machine électrique 718, les bobines 728 d'induit à c.a. représentent un ou plusieurs ensembles d'enroulements triphasés.

Comme décrit ci-dessus, le système de générateur électrique (Figure 1) peut servir à générer de l'électricité dans toute application telle que, mais d'une manière nullement limitative, des applications dans l'automobile, des applications dans l'aérospatiale, des applications dans la marine, des applications dans l'industrie 10 et/ou autres. La Figure 11 est une illustration schématique d'une forme de réalisation d'un aéronef 800 qui comporte le système de générateur électrique 10. Dans la forme de réalisation illustrée, l'aéronef 800 est un avion à voilure fixe pour le transport de passagers, mais l'aéronef 800 peut être n'importe quel autre type d' aéronef. L'aéronef 800 comporte une cellule 802, un ou plusieurs moteurs 804, un circuit électrique 803 et le système de générateur électrique 10. Le/les moteur(s) 804, le circuit électrique 803 et le système de générateur électrique 10 sont situés chacun à bord de la cellule 802 de telle sorte que le/les moteur(s) 804, le circuit électrique 803 et le système de générateur électrique 10 soient portés par la cellule 802 quand l'aéronef 800 est en vol. Chaque moteur 804 comprend un arbre rotatif 806 conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central de l'arbre. Chaque moteur 804 peut être n'importe quel type de moteur, notamment, mais d'une manière nullement limitative, un moteur à turbine, un moteur qui entraine une hélice ou autre rotor, un moteur radial, un moteur à pistons, un turbopropulseur, une turbosoufflante et/ou autre. Bien que deux moteurs soient représentés, l'aéronef 800 peut comprendre n'importe quel nombre de moteurs 804. Bien qu'il soit situé sur les ailes de la cellule 802, chaque moteur 804 peut se trouver n'importe où ailleurs le long de la cellule 802. Le circuit électrique comprend une pluralité de composants électriques 808 placés en différents endroits le long de la cellule 802. Chaque composant électrique 808 peut être n'importe quel type de composant électrique consommant de l'électricité pour fonctionner. Comme on le voit sur la Figure 11, le système de générateur électrique 10 coopère avec l'arbre 806 d'un ou de plusieurs des moteurs 804. Le système 10 peut être conçu pour servir de moteur électrique mettant en marche le moteur 804. Le système 10 peut être conçu pour servir de générateur électrique fournissant de l'électricité au circuit électrique 803 pendant le fonctionnement du moteur 804. Bien qu'un seul système soit représenté, l'aéronef 800 peut comporter n'importe quel nombre de systèmes 10. Par exemple, l'autre moteur 804 peut comporter un système de générateur électrique 10 coopérant avec celui-ci. Bien que le système 120 soit représenté situé dans une aile de la voilure 802, le système 10 peut être placé ailleurs le long de la cellule 802. La Figure 12 est une vue schématique d'une autre forme de réalisation d'un système de générateur électrique 910. Le système de générateur électrique 910 peut server à produire de l'électricité dans toute application telle que, mais d'une manière nullement limitative, des applications dans l'automobile, des applications dans l'aérospatiale, des applications dans la marine, des applications dans l'industrie et/ou autres. Le système 910 comporte un arbre rotatif 912 qui s'étend sur une certaine longueur le long d'un axe longitudinal central 914. L'arbre 912 est conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central 914. L'arbre 912 peut être un arbre d'un autre organe d'un système plus grand (p.ex. un moteur, un aéronef et/ou autre) qui comporte le système 910. Par exemple, l'arbre 912 peut être un arbre de sortie d'un moteur électrique, un vilebrequin d'un moteur à combustion, un arbre de moteur à turbine à gaz et/ou autre. Le système 910 comporte une source 916 de c.c. et une machine électrique 918 à commutation de flux à inducteur bobiné. La machine électrique 918 comporte un stator 920 et un rotor 922. Le rotor 922 de la machine électrique 918 est monté sur l'arbre 912 de façon que le rotor 922 tourne autour de l'axe longitudinal central 914 avec l'arbre 912. La machine électrique 918 est un alternateur dans lequel la rotation relative entre le rotor 922 et le stator 920 convertit de l'énergie mécanique en énergie électrique. Comme décrit plus en détail ci-dessous, le stator 920 de la machine électrique 918 comprend la totalité des enroulements actifs 924 de la machine électrique 918. En particulier, le stator 920 comprend à la fois des bobines inductrices 926 à c.c. et des bobines 928 d'induit à c.a. Le rotor 922 de la machine électrique 918 peut être un rotor denté ou un rotor segmenté. Les bobines inductrices 926 à c.c. peuvent chevaucher ou non les bobines 928 d'induit à c.a. La source 916 de c.c. coopère avec les bobines inductrices 926 à c.c. de la machine électrique 918 de façon que la source 916 de c.c. soit conçue pour exciter les bobines inductrices 926 à c.c. En particulier, la source 916 de c.c. génère des signaux électriques (convertis en courant continu par un régulateur 938 de tension du système de générateur électrique 910) qui excitent les bobines inductrices 926 à c.c. de la machine électrique 918. Le régulateur 938 de tension est monté pour fonctionner entre la source 916 de c.c. et les bobines inductrices 926 à c.c. de la machine électrique 918. Le régulateur 938 de tension est conçu pour réguler la tension délivrée par les enroulements d'induit principaux 928 du générateur (c'est-à-dire les bobines 928 d'induit à c.a.) en réglant en continu le courant continu excitant les bobines inductrices 926 à c.c. de la machine électrique 918. Puisque le système 910 n'utilise pas d'excitatrice, le régulateur 938 de tension est directement connecté aux bobines inductrices 926 à c.c. de la machine électrique 918 à commutation de flux à inducteur bobiné. Le régulateur 938 de tension peut donc avoir à être plus puissant que les régulateurs de tension d'au moins certains systèmes de générateurs électriques selon la technique antérieure, par exemple en comparaison des régulateurs de tension de systèmes de générateurs électriques utilisant des machines électriques tournantes synchrones à inducteur bobiné (non représentées). Comme on doit le comprendre d'après la description ci- dessus et la Figure 12, le système de générateur électrique 910 utilise une seule machine électrique tournante. Dans la forme de réalisation illustrée sur la Figure 12, le stator 920 de la machine électrique 918 s'étend autour du rotor 922 de façon que le rotor 922 tourne à l'intérieur du stator 920. Selon une autre possibilité, le rotor 922 s'étend autour du stator 920 de façon que le rotor soit conçu pour tourner autour du stator 920. Comme on le voit sur la Figure 12, dans la forme de réalisation illustrée le système 910 ne comporte pas de redresseur rotatif (non représenté) ni de génératrice sans balais (non représentée).

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Système de générateur électrique (10, 910), comportant : un arbre rotatif (12, 912) conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914) de l'arbre (12, 912) ; un alternateur pilote (16) à aimants permanents monté sur l'arbre (12, 912) de telle sorte que l'alternateur pilote (16) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914) avec l'arbre (12, 912) ; et une machine électrique (18, 318, 418, 518, 618, 718, 918) à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) et un stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920), le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) étant monté sur l'arbre (12, 912) de façon que le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914) avec l'arbre (12, 912), le stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) comprenant une bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à courant alternatif (c.a.), la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. coopérant avec l'alternateur pilote (16) pour exciter la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c.
2. 2. Système (10, 910) selon la revendication 1, comportant en outre un régulateur (38, 938) de tension connecté pour fonctionner entre l'alternateur pilote (16) et la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c.
3. 3. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) chevauche la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) sur une longueur d'arc (AL) du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920).
4. 4. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. comprend une pluralité de bobines inductrices (26b) à c.c. et la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. comprend une pluralité de bobines d'induit (28aa, 28ba) à c.a., et dans lequel les bobines inductrices (26, 426, 726, 926) à c.c. ne chevauchent pas les bobines d'induit (28aa, 28ba) à c.a. sur la longueur d'arc (AL) du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920).
5. 5. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. comprend une pluralité de bobines inductrices (26b) à c.c., la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. comprenant des bobines d'induit (28a, 28b, 28c) à c.a. de première, deuxième et troisième phases représentant un ensemble d'enroulements triphasés, les bobines inductrices (26, 426, 726, 926) à c.c. étant entrelacées entre les bobines d'induit (28a, 28b, 28c) à c.a. de première, deuxième et troisième phases sur une longueur d'arc (AL) du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) en chevauchant les bobines d'induit (28a, 28b, 28c) à c.a. de première, deuxième et troisième phases.
6. 6. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) comprend une embase (58, 258, 358, 458, 558, 658) de rotor et des dents (360) de rotor qui s'étendent radialement depuis l'embase (58, 258, 358, 458, 558, 658) de rotor par rapport à l'axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914).
7. 7. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) est un rotor segmenté.
8. 8. Système (10, 910) selon la revendication 1, le système (10, 910) étant dépourvu de redresseur rotatif.
9. 9. Système (10, 910) selon la revendication 1, le système (10, 910) étant dépourvu de génératrice sans balais.
10. 10. Système (10, 910) selon la revendication 1, dans lequel le stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) comprend une embase (46) de stator et des dents (48) de stator qui s'étendent radialement depuis l'embase (48) de stator par rapport à l'axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914), la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. étant enroulée autour d'au moins une dent correspondante (48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g, 48h) de stator, la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. étant enroulée autour d'au moins une dent correspondante (48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g, 48h) de stator.
11. 11. Aéronef (800) comportant : une cellule (802) ; un moteur (804) à bord de la cellule (802), le moteur (804) comprenant un arbre rotatif (806) conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central de l'arbre (806) ; et un système de générateur électrique (10, 910) à bord de la cellule (802), le système de générateur électrique (10, 910) comportant : un alternateur pilote (16) à aimants permanents monté sur l'arbre (806) du moteur de telle sorte que l'alternateur pilote (16) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre (806) ; et une machine électrique (18, 318, 418, 518, 618, 718, 918) à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) et un stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920), le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922)étant monté sur l'arbre (12, 92) de façon que le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central avec l'arbre (806), le stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) comprenant une bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à courant alternatif (c.a.), la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. coopérant avec l'alternateur pilote (16) pour exciter la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c.
12. 12. Aéronef (800) selon la revendication 11, comportant en outre un régulateur (38, 938) de tension connecté pour fonctionner entre l'alternateur pilote (16) et la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c.
13. 13. Aéronef (800) selon la revendication 11, dans lequel la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) chevauche la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) sur une longueur d'arc (AL) du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920).
14. 14. Aéronef (800) selon la revendication 11, dans lequel la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. comprend une pluralité de bobines inductrice (26b) à c.c. et la bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à c.a. comprend une pluralité de bobines d'induit (28aa, 28ba) à c.a., et dans lequel les bobines inductrices (26, 426, 726, 926) à c.c. ne chevauchent pas les bobines d'induit (28aa, 28ba) à c.a. sur la longueur d'arc (AL) du stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920).
15. 15. Aéronef (800) selon la revendication 11, dans lequel le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) comprend une embase (58, 258, 358, 458, 558, 658) de rotor et des dents (360) de rotorqui s'étendent radialement depuis l'embase (58, 258, 358, 458, 558, 658) de rotor par rapport à l'axe longitudinal central.
16. 16. Aéronef (800) selon la revendication 11, dans lequel le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) est un rotor segmenté.
17. 17. Aéronef (800) selon la revendication 11, le système (10, 910) étant dépourvu de redresseur rotatif.
18. 18. Aéronef (800) selon la revendication 11, le système (10, 910) étant dépourvu de génératrice sans balais.
19. 19. Système de générateur électrique (10, 910), comportant : un arbre rotatif (12, 912) conçu pour tourner autour d'un axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914) de l'arbre (12, 912) ; une source (916) de courant continu (c.c.) ; et une machine électrique (18, 318, 418, 518, 618, 718, 918) à commutation de flux à inducteur bobiné, comprenant un rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) et un stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920), le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) étant monté sur l'arbre (12, 912) de façon que le rotor (22, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 922) soit conçu pour tourner autour de l'axe longitudinal central (14, 214, 414, 414, 614, 914) avec l'arbre (12, 912), le stator (20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 920) comprenant une bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à courant continu (c.c.) et une bobine d'induit (28, 428, 728, 928) à courant alternatif (c.a.), la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c. coopérant avec la source (916) de c.c pour exciter la bobine inductrice (26, 426, 726, 926) à c.c.
20. 20. Système (10, 910) selon la revendication 19, le système comportant comme machine électrique tournante uniquement la machine électrique (18, 318, 418, 518, 618, 718, 918) commutation de flux à inducteur bobiné.