FR3105885A1 - Two-stage electric drive system - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d’entraînement électrique à deux étages comportant un arbre d’entrainement central (11), une génératrice électrique principale (1), une génératrice secondaire (1bis) et une unité de commande et de régulation (4), les deux rotors (2, 9) étant solidaires dudit arbre d’entrainement. Dans le système selon l’invention, La génératrice principale comporte un premier stator (14) comprenant un bobinage (8) principal polyphasé et un bobinage auxiliaire (7), le bobinage principal polyphasé délivrant une source alternative polyphasée lorsque l’arbre est en rotation ; L’unité de commande et de régulation comporte un pont redresseur polyphasé (5) et une unité de de régulation de tension (6) alimentée par ledit pont redresseur, l’unité de régulation de tension délivre une tension continue au bobinage auxiliaire ; La génératrice secondaire comporte un second stator (3) bobiné polyphasé qui alimente le pont redresseur polyphasé lorsque l’arbre est en rotation ; le premier stator et le second stator étant montés dans une carcasse mécanique commune. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a two-stage electric drive system comprising a central drive shaft (11), a main electric generator (1), a secondary generator (1bis) and a control and regulation unit (4), the two rotors (2, 9) being integral with said drive shaft. In the system according to the invention, the main generator comprises a first stator (14) comprising a polyphase main winding (8) and an auxiliary winding (7), the polyphase main winding delivering a polyphase AC source when the shaft is rotating. ; The control and regulation unit comprises a polyphase rectifier bridge (5) and a voltage regulation unit (6) supplied by said rectifier bridge, the voltage regulation unit delivers a DC voltage to the auxiliary winding; The secondary generator comprises a second polyphase wound stator (3) which supplies the polyphase rectifier bridge when the shaft is rotating; the first stator and the second stator being mounted in a common mechanical frame. Figure for the abstract: Fig. 1
Description
L’invention se situe dans le domaine des génératrices électriques intégrées utilisées notamment dans les domaines de l’avionique, du spatial, de l’automobile ou de la navigation maritime. Le système selon l’invention peut être utilisé dans une large gamme de vitesses et/ou de puissances délivrées.The invention lies in the field of integrated electrical generators used in particular in the fields of avionics, space, automobiles or maritime navigation. The system according to the invention can be used in a wide range of speeds and/or powers delivered.
Dans le domaine aéronautique, en particulier, il existe un besoin croissant pour des génératrices électriques performantes et hautement fiables, nécessitant peu d’opérations de maintenance. On trouvera d’autres informations dans la publication de V. Madonna, P. Giangrande, M. Galea, intitulée “Electric Power Generation in Aircraft. Review, challenges, opportunities” parue dans IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2018, Volume: 4, Issue: 3.In the aeronautical field, in particular, there is a growing need for efficient and highly reliable electric generators, requiring few maintenance operations. Further information can be found in the publication by V. Madonna, P. Giangrande, M. Galea, entitled “Electric Power Generation in Aircraft. Review, challenges, opportunities” published in IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2018, Volume: 4, Issue: 3.
Les caractéristiques importantes de ce type de génératrices électriques sont la puissance électrique délivrée, la régulation des tensions délivrées, la masse et le volume du système embarqué, son autonomie et sa fiabilité, de façon à réduire autant que possible les opérations de maintenance.The important characteristics of this type of electric generator are the electrical power delivered, the regulation of the voltages delivered, the mass and the volume of the on-board system, its autonomy and its reliability, so as to reduce maintenance operations as much as possible.
La durée entre deux interventions de maintenance grandissant, certaines technologies sont naturellement exclues telles que les machines à balais. La nécessité de réguler les tensions et de les maintenir constantes sur une large plage de vitesse, nécessite l’utilisation de machines électriques offrant cette flexibilité telles que les machines à réluctance variable ou les machines à aimants enterrés.As the time between two maintenance operations increases, certain technologies are naturally excluded, such as broom machines. The need to regulate the voltages and keep them constant over a wide speed range requires the use of electrical machines offering this flexibility such as variable reluctance machines or buried magnet machines.
Les exigences de sécurité relative aux équipements imposent de maitriser et de maintenir les niveaux de surtensions en cas de défaillance telles qu’une survitesse, une variation brusque du courant, une auto excitation. Ces exigences nécessitent de disposer d’un bobinage auxiliaire et d’une unité de régulation et de commande pouvant agir ou influer sur le niveau de tension délivré par le bobinage principal de la génératrice.Safety requirements relating to equipment require overvoltage levels to be controlled and maintained in the event of a failure such as overspeed, sudden variation in current, self-excitation. These requirements require having an auxiliary winding and a regulation and control unit that can act or influence the level of voltage delivered by the main winding of the generator.
L’absence possible d’une source d’alimentation externe ou la non disponibilité d’une telle source d’énergie auxiliaire pour alimenter l’unité de commande et de régulation, nécessite d’avoir une source autonome permise par la présence d’une génératrice auxiliaire.The possible absence of an external power source or the non-availability of such an auxiliary energy source to supply the control and regulation unit requires having an independent source permitted by the presence of a auxiliary generator.
La promiscuité des éléments et l’encombrement limité impose l’intégration des différents sous-ensembles dans une même structure commune formant ainsi un système compact. Le mode de refroidissement des différentes machines et des convertisseurs doit également être commun. L’entraînement des machines principale et auxiliaire est réalisé sur un arbre commun pour les mêmes raisons.The promiscuity of the elements and the limited size require the integration of the various sub-assemblies in the same common structure, thus forming a compact system. The cooling mode of the different machines and of the converters must also be common. The drive of the main and auxiliary machines is carried out on a common shaft for the same reasons.
Différentes solutions techniques ont été proposées. Une première solution consiste en l’utilisation d’un starter-générateur à trois étages comportant essentiellement un alternateur principal, un étage d’excitation et un générateur à aiment permanent. On trouvera plus d’informations sur ce type de générateur dans la publication de V. Madonna et al déjà citée et dans la thèse de A.A. Naghad intitulée “Multi-physic simulation for an All Electric Aircraft on board systems for the assessment of electrical power absorptions”.Various technical solutions have been proposed. A first solution consists in the use of a three-stage starter-generator comprising essentially a main alternator, an excitation stage and a permanent magnet generator. More information on this type of generator can be found in the publication by V. Madonna et al already cited and in the thesis by A.A. Naghad entitled “Multi-physic simulation for an All Electric Aircraft on board systems for the assessment of electrical power absorptions ”.
On trouvera d’autres informations sur les structures d’alternateurs à trois étages dans les publications suivantes de références CN 108964532 intitulée « Staged start control system and method of three stage brushless synchronous motor » - CN 108847796 intitulée « Three-stage brushless synchronous motor reluctance type starting control method and system » - CN106059430 intitulée « Method for estimating rotor position of three-stage brushless AC synchronous motor » - CN 10884779 intitulée « Three-stage brushless synchronous motor reluctance type starting control method and system » - CN 104617788 intitulée « Rectification circuit of three-stage brushless synchronously starting/power generating excitation system ».Further information on the structures of three-stage alternators can be found in the following publications with references CN 108964532 entitled "Staged start control system and method of three stage brushless synchronous motor" - CN 108847796 entitled "Three-stage brushless synchronous motor reluctance type starting control method and system" - CN106059430 entitled "Method for estimating rotor position of three-stage brushless AC synchronous motor" - CN 10884779 entitled "Three-stage brushless synchronous motor reluctance type starting control method and system" - CN 104617788 entitled "Rectification circuit of three-stage brushless synchronously starting/power generating excitation system”.
Cette solution a l’inconvénient de présenter une puissance spécifique moindre comparée à celle de topologies de machines plus récentes. Or, les niveaux de densités de puissance et de couple exigés sont de plus en plus importants et remettent en cause l’utilisation de telles machines à rotor bobinées à trois étages.This solution has the disadvantage of having a lower specific power compared to that of more recent machine topologies. However, the levels of power and torque densities required are increasingly high and call into question the use of such three-stage wound rotor machines.
L’utilisation d’une topologie à commutation de flux et/ou à double excitation a également été développée. Celle-ci présente l’avantage d’être plus compacte et robuste que la précédente. L’excitation auxiliaire permet d’ajuster la tension et de la maintenir constante sur une plage de vitesse conséquente, prérequis des réseaux embarqués avioniques. On trouvera plus d’informations sur cette technologie dans les publications de H. Nakane, Y. Okada, T. Kosaka and N. Matsui intitule “Experimental Study on Windage Loss Reduction using Two Types of Rotor for Hybrid Excitation Flux Switching Motor”, 2016 XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM) et de A. Nasr, M. Gabsi, S. Hlioui, «Machine à commutation de flux à double excitation. Analyse des performances : Fonctionnement Alterno-Démarreur», Conférence Internationale en Sciences et Technologies Electriques au Maghreb, Maroc.The use of flux-switched and/or dual-excitation topology has also been developed. This has the advantage of being more compact and robust than the previous one. Auxiliary excitation makes it possible to adjust the voltage and keep it constant over a substantial speed range, a prerequisite for on-board avionics networks. More information on this technology can be found in the publications by H. Nakane, Y. Okada, T. Kosaka and N. Matsui entitled “Experimental Study on Windage Loss Reduction using Two Types of Rotor for Hybrid Excitation Flux Switching Motor”, 2016 XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM) and by A. Nasr, M. Gabsi, S. Hlioui, “Double-excited flux-commutated machine. Performance Analysis: Alternator-Starter Operation”, International Conference on Electrical Science and Technology in Maghreb, Morocco.
L’inconvénient de cette solution est que le système d’alimentation du bobinage auxiliaire est assuré par une alimentation externe déportée via un dispositif de contrôle et de régulation.The disadvantage of this solution is that the auxiliary winding power supply system is provided by a remote external power supply via a control and regulation device.
Il est également possible de mettre en œuvre une topologie à aimants à double excitation. On trouvera plus d’informations sur cette technologie dans la publication de Flur Ismagilov, Vavilov Viacheslav, Denis Gusakov, Nikolay Tarasov, “Permanent Magnet Generator with the Tooth-Coil Winding and Saturation Magnetization of the Magnetic Core”, publiée dans International Review of Aerospace Engineering (I.RE.AS.E), Vol. 10, N. 4, 2017. Cette technologie a la réputation d’être compacte. A l’instar de la topologie à commutation de flux, l’excitation auxiliaire permet de réguler la tension délivrée. Le dispositif d’alimentation de la bobine auxiliaire est cependant déporté et généralement apporté par une source externe.It is also possible to implement a dual excitation magnet topology. More information on this technology can be found in the publication by Flur Ismagilov, Vavilov Viacheslav, Denis Gusakov, Nikolay Tarasov, “Permanent Magnet Generator with the Tooth-Coil Winding and Saturation Magnetization of the Magnetic Core”, published in International Review of Aerospace Engineering (I.RE.AS.E), Vol. 10, N. 4, 2017. This technology has the reputation of being compact. Like the flux switching topology, the auxiliary excitation makes it possible to regulate the voltage delivered. However, the auxiliary coil supply device is remote and generally provided by an external source.
On trouvera également des informations sur les structures à stator hybride à haute densité de puissance dans les publications de références suivantes: EP 2002529 intitulée «Machine électrique à commutation de flux et à double excitation» - CN 104539125 intitulée «Mixed excitation flux switching motor» - CN 101510701 intitulée «Parallel type mixing excitation switch magnetic linkage motor» - CN 101834474 intitulée «Multitooth magnetic bridge type hybrid excitation magnetic flux switching motor» - CN 104935095 intitulée «U-shaped stator hybrid-excitation switch reluctance machine».Information on hybrid stator structures with high power density can also be found in the following reference publications: EP 2002529 entitled "Electrical machine with flux switching and double excitation" - CN 104539125 entitled "Mixed excitation flux switching motor" - CN 101510701 entitled “Parallel type mixing excitation switch magnetic linkage motor” - CN 101834474 entitled “Multitooth magnetic bridge type hybrid excitation magnetic flux switching motor” - CN 104935095 entitled “U-shaped stator hybrid-excitation switch reluctance machine”.
Actuellement aucune de ses solutions ne permet d’obtenir une machine fiable, robuste, autonome, de dimensions réduites permettant de réguler les tensions sur une large gamme de vitesse et délivrant des puissances élevées. Le système d’entraînement électrique selon l’invention répond à ces spécifications. Il comporte essentiellement une génératrice électrique principale, une génératrice auxiliaire et une unité de commande et de régulation disposée entre les deux génératrices.Currently none of its solutions makes it possible to obtain a reliable, robust, autonomous machine, of reduced dimensions allowing voltages to be regulated over a wide range of speeds and delivering high powers. The electric drive system according to the invention meets these specifications. It essentially comprises a main electrical generator, an auxiliary generator and a control and regulation unit arranged between the two generators.
Plus précisément, l’invention concerne un système d’entraînement électrique à deux étages comportant un arbre d’entrainement central, une génératrice électrique principale, une génératrice secondaire et une unité de commande et de régulation, le rotor de la génératrice principale et le rotor de la génératrice secondaire étant solidaires dudit arbre d’entrainement, caractérisé en ce que :
- La génératrice principale comporte un premier stator comprenant un bobinage principal polyphasé et un bobinage auxiliaire, le bobinage principal polyphasé délivrant une source alternative polyphasée lorsque l’arbre est en rotation ;
- L’unité de commande et de régulation comporte un pont redresseur polyphasé et une unité de de régulation de tension alimentée par ledit pont redresseur, l’unité de régulation de tension délivre une tension continue au bobinage auxiliaire ;
- La génératrice secondaire comporte un second stator bobiné polyphasé qui alimente le pont redresseur polyphasé lorsque l’arbre est en rotation ;
- Au moins, le premier stator et le second stator étant montés dans une carcasse mécanique commune.
- The main generator comprises a first stator comprising a polyphase main winding and an auxiliary winding, the polyphase main winding delivering a polyphase alternating source when the shaft is rotating;
- The control and regulation unit comprises a polyphase bridge rectifier and a voltage regulation unit powered by said rectifier bridge, the voltage regulation unit delivers a DC voltage to the auxiliary winding;
- The secondary generator comprises a second polyphase wound stator which supplies the polyphase rectifier bridge when the shaft is rotating;
- At least, the first stator and the second stator being mounted in a common mechanical carcass.
Avantageusement, le bobinage principal polyphasé alimente un redresseur.Advantageously, the polyphase main winding supplies a rectifier.
Avantageusement, le bobinage principal polyphasé alimente ou est alimenté par un convertisseur bidirectionnel.Advantageously, the polyphase main winding supplies or is supplied by a bidirectional converter.
Avantageusement, l’unité de commande et de régulation et le redresseur sont montés dans la carcasse commune.Advantageously, the control and regulation unit and the rectifier are mounted in the common carcass.
Avantageusement, l’unité de commande et de régulation et le convertisseur bidirectionnel sont montés dans la carcasse commune.Advantageously, the control and regulation unit and the bidirectional converter are mounted in the common carcass.
Avantageusement, le rotor de la génératrice principale est un rotor ferromagnétique denté ou un rotor à aimants montés en surface ou un rotor à aimants enterrés.Advantageously, the rotor of the main generator is a toothed ferromagnetic rotor or a rotor with surface-mounted magnets or a rotor with buried magnets.
Avantageusement, le rotor de la génératrice électrique principale et le rotor de la génératrice secondaire sont montés sur des éléments de guidage.Advantageously, the rotor of the main electrical generator and the rotor of the secondary generator are mounted on guide elements.
Avantageusement, le système d’entraînement électrique comporte un moyen de ventilation.Advantageously, the electric drive system includes a means of ventilation.
Avantageusement, le moyen de ventilation est un ventilateur monté sur l’arbre d’entraînement central ou un dispositif de ventilation forcée à gaz ou à fluide réfrigérant.Advantageously, the ventilation means is a fan mounted on the central drive shaft or a gas or refrigerant forced ventilation device.
L’invention concerne également un véhicule à moteur comportant un système d’entraînement électrique tel que défini ci-dessus. Ce véhicule peut être de toute nature. Le dispositif selon l’invention est particulièrement bien adapté au domaine aéronautique. Mais le véhicule peut être un véhicule terrestre, maritime ou spatial.The invention also relates to a motor vehicle comprising an electric drive system as defined above. This vehicle can be of any kind. The device according to the invention is particularly well suited to the aeronautical field. But the vehicle can be a land, sea or space vehicle.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement:Other characteristics, details and advantages of the invention will become apparent on reading the description given with reference to the appended drawings given by way of example and which represent, respectively:
Le principe du système d’entrainement électrique selon l’invention consiste à:
- Utiliser une machine électrique à double excitations à aimants au rotor ou au stator et à réluctance au rotor ou pas. L’association d’un bobinage auxiliaire et d’un bobinage principal du dit stator permet d’ajuster et de réguler la tension délivrée pour la maintenir constante sur une large plage de vitesse et quel que soit la charge. Cette machine étant la machine principale du système. L’utilisation d’une machine à aimants permanents répond au besoin de la densité de puissance;
- Utiliser une machine électrique secondaire à aimants permanents polyphasée et multipolaire pour alimenter le bobinage auxiliaire de la machine électrique principale. Cette machine auxiliaire permet de s’affranchir d’une source externe d’alimentation;
- Intégrer les deux machines électriques au sein d’une même carcasse pour les stators et ayant le même arbre pour les deux rotors;
- Intégrer une unité de commande et de régulation entre les deux machines. Cette unité étant alimentée par la machine secondaire, délivre la tension redressée au bobinage auxiliaire de la machine principale et régule la tension par la même occasion;
- Délivrer une tension redressée au réseau via la machine principale et un redresseur électronique;
- Intégrer l’unité de commande et de régulation à l’intérieur de la carcasse ou associée à la carcasse de l’extérieur ou interfacer cette unité indépendamment de la carcasse;
- Intégrer le redresseur associé au bobinage principal à l’intérieur de la carcasse ou interfacer ce redresseur sur la carcasse.
- Use an electric machine with double excitation with magnets in the rotor or stator and reluctance in the rotor or not. The combination of an auxiliary winding and a main winding of said stator makes it possible to adjust and regulate the voltage delivered to keep it constant over a wide speed range and whatever the load. This machine being the main machine of the system. The use of a permanent magnet machine meets the need for power density;
- Use a polyphase and multipolar permanent magnet secondary electric machine to supply the auxiliary winding of the main electric machine. This auxiliary machine eliminates the need for an external power source;
- Integrate the two electric machines within the same frame for the stators and having the same shaft for the two rotors;
- Integrate a control and regulation unit between the two machines. This unit being powered by the secondary machine, delivers the rectified voltage to the auxiliary winding of the main machine and regulates the voltage at the same time;
- Deliver rectified voltage to the network via the main machine and an electronic rectifier;
- Integrate the control and regulation unit inside the casing or associated with the casing from the outside or interface this unit independently of the casing;
- Integrate the rectifier associated with the main winding inside the casing or interface this rectifier on the casing.
A titre d’exemple de réalisation, le système selon l’invention est représenté sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente le synoptique fonctionnel du système. La figure 2 représente une vue de côté des éléments montés sur l’arbre central. Les références sont identiques sur ces deux figures et sur les figures suivantes.By way of exemplary embodiment, the system according to the invention is shown in Figures 1 and 2. Figure 1 shows the functional block diagram of the system. Figure 2 shows a side view of the elements mounted on the central shaft. The references are identical in these two figures and in the following figures.
Le système comporte essentiellement une génératrice principale 1, une génératrice secondaire 1bis et une unité de commande et de régulation 4, connue également sous les acronymes «GCU», signifiant «Generator Control unit» ou «AVR», signifiant «Automatic Voltage Regulation».The system essentially comprises a main generator 1, a secondary generator 1a and a control and regulation unit 4, also known by the acronyms “GCU”, meaning “Generator Control unit” or “AVR”, meaning “Automatic Voltage Regulation”.
La génératrice principale 1 comporte un rotor ferromagnétique denté 9 et un stator 14 comprenant un bobinage principal polyphasé 8 et un bobinage auxiliaire 7.The main generator 1 comprises a toothed ferromagnetic rotor 9 and a stator 14 comprising a polyphase main winding 8 and an auxiliary winding 7.
La génératrice secondaire 1bis comporte un rotor à aimants permanents 2 représenté sur la figure 1 par un dipôle et un stator bobiné polyphasé 3. La génératrice secondaire 1bis alimente une unité de commande et de régulation 4 qui est équipée d’un pont redresseur polyphasé 5 et d’une unité de régulation de tension 6.The secondary generator 1bis comprises a permanent magnet rotor 2 represented in FIG. 1 by a dipole and a polyphase wound stator 3. The secondary generator 1bis supplies a control and regulation unit 4 which is equipped with a polyphase rectifier bridge 5 and a voltage regulator unit 6.
Cette unité de commande et de régulation 4 délivre une tension continue DC au bobinage auxiliaire 7. Cette unité de commande 4 peut être munie d’une carte électronique de surveillance des défaillances.This control and regulation unit 4 delivers a DC direct voltage to the auxiliary winding 7. This control unit 4 can be fitted with an electronic fault monitoring card.
Le bobinage principal 8 de la génératrice principale 1 délivre une source alternative polyphasée qui alimente un redresseur polyphasé 10.The main winding 8 of the main generator 1 delivers a polyphase alternating source which supplies a polyphase rectifier 10.
Le rotor 2 de la génératrice secondaire 1bis et le rotor 9 de la génératrice principale 1 sont tous deux montés sur le même arbre 11 en rotation sur des éléments de guidage 18 et tournent donc à la même vitesse. Ces éléments de guidage peuvent être réalisés au moyen de différentes technologies. A titre d’exemples non limitatifs, ils peuvent être réalisés par des roulements, des paliers lisses, des paliers passifs réalisés au moyen d’aimants permanents ou des paliers actifs réalisés au moyen d’électro-aimants. Ils peuvent également être à air.The rotor 2 of the secondary generator 1a and the rotor 9 of the main generator 1 are both mounted on the same shaft 11 rotating on guide elements 18 and therefore rotate at the same speed. These guide elements can be made using different technologies. By way of non-limiting examples, they can be made by bearings, plain bearings, passive bearings made by means of permanent magnets or active bearings made by means of electromagnets. They can also be air.
Le stator contenant le bobinage 3 et le stator 14 contenant les bobinages 7 et 9 sont insérés dans une carcasse commune non représentée sur les différentes figures.The stator containing the winding 3 and the stator 14 containing the windings 7 and 9 are inserted in a common carcass not shown in the various figures.
L’unité de commande et de régulation 4 ainsi que le redresseur 10 sont également montés soit à l’intérieur de la carcasse soit fixés sur elle. L’ensemble des éléments forme ainsi un système compact et solidaire.The control and regulation unit 4 as well as the rectifier 10 are also mounted either inside the carcass or fixed on it. All the elements thus form a compact and interdependent system.
Le système comporte également des éléments usuels de mesures tels que des capteurs ou des sondes qui font partie des composants intrinsèquement présents dans ce type ce système. Ils sont connus de l’homme du métier et ne sont pas représentés sur les différentes figures.The system also includes usual measurement elements such as sensors or probes which form part of the components intrinsically present in this type of system. They are known to those skilled in the art and are not shown in the various figures.
De la même façon, un dispositif de refroidissement fait partie des éléments intrinsèques du dispositif. Sur la figure 2, il est représenté par un ventilateur intégré 16 monté sur l’arbre 11. Sur cette figure, ce ventilateur 16 est en amont de la génératrice principale et de la génératrice secondaire. Il peut occuper d’autres positions sur l’arbre moteur 11. Ce dispositif de refroidissement peut être un dispositif d’amené de gaz ou de fluide de refroidissement issus d’une source externe.Similarly, a cooling device is part of the intrinsic elements of the device. In Figure 2, it is represented by an integrated fan 16 mounted on the shaft 11. In this figure, this fan 16 is upstream of the main generator and the secondary generator. It can occupy other positions on the motor shaft 11. This cooling device can be a device for supplying gas or cooling fluid from an external source.
La génératrice secondaire 1bis et le redresseur 5 de l’unité de commande et de régulation 4 peuvent être intégrés dans une même structure. De la même façon, la génératrice principale 1 peut comprendre l’intégration du redresseur 10. D’autres combinaisons peuvent être envisagées selon les spécifications du système.The secondary generator 1bis and the rectifier 5 of the control and regulation unit 4 can be integrated into the same structure. In the same way, the main generator 1 can include the integration of the rectifier 10. Other combinations can be envisaged according to the specifications of the system.
La figure 3 représente une première variante de réalisation. Dans cette variante, la génératrice principale 1 est munie d’un rotor à aimants montés en surface 12. La figure 4 représente une seconde variante de réalisation. Dans cette seconde variante, la génératrice principale est munie d’un rotor à aimants enterrés 13. Les aimants et l’aimantation résultante peuvent être de différents types selon les caractéristiques souhaitées.FIG. 3 represents a first embodiment variant. In this variant, the main generator 1 is provided with a rotor with surface-mounted magnets 12. FIG. 4 represents a second variant embodiment. In this second variant, the main generator is fitted with a rotor with buried magnets 13. The magnets and the resulting magnetization can be of different types depending on the desired characteristics.
Pour assurer la fonction de démarreur de l’ensemble, le redresseur polyphasé 10 peut être remplacé par un convertisseur bidirectionnel 17 comme on le voit sur la figure 5.To ensure the starter function of the assembly, the polyphase rectifier 10 can be replaced by a bidirectional converter 17 as seen in Figure 5.
Cette configuration intégrée à double étage et à double excitation, permet d’assurer une compacité du système grâce à l’utilisation de deux machines à aimants et grâce à une gestion et une régulation de la tension de manière dissociée assurée par un bobinage auxiliaire, évitant ainsi de surdimensionner le convertisseur de sortie du bobinage principal.This integrated double-stage and double-excitation configuration makes it possible to ensure the compactness of the system thanks to the use of two magnet machines and thanks to separate voltage management and regulation ensured by an auxiliary winding, avoiding thus oversizing the output converter of the main winding.
L’utilisation d’un étage auxiliaire/secondaire comportant une seconde machine à aimants permet de rendre autonome l’excitation de la bobine auxiliaire de l’étage principal et de s’affranchir d’une source extérieur telle une batterie d’alimentation qui introduirait une masse supplémentaire.The use of an auxiliary/secondary stage comprising a second magnet machine makes it possible to make the excitation of the auxiliary coil of the main stage autonomous and to dispense with an external source such as a power supply battery which would introduce additional mass.
Les systèmes selon l’invention sont bien adaptés à une utilisation dans des systèmes embarqués ne possédant pas un dispositif ou une source externe d’alimentation des unités de commande et de régulation de tension.The systems according to the invention are well suited for use in embedded systems that do not have a device or an external source for supplying the control and voltage regulation units.
Les systèmes selon l’invention peuvent également être utilisés dans des systèmes embarqués soumis à des contraintes fortes de poids et/ou de volume.The systems according to the invention can also be used in embedded systems subject to strong weight and/or volume constraints.
Enfin, compte-tenu de leur grande fiabilité, ils conviennent à des systèmes où les durées entre deux interventions de maintenance peuvent être importantes, au-delà de 4000 heures, ce qui exclut l’utilisation de générateurs « à balais » dont la fiabilité est moins importante.
Finally, given their high reliability, they are suitable for systems where the times between two maintenance operations can be long, over 4000 hours, which excludes the use of "brush" generators whose reliability is less important.
Claims (11)
- La génératrice principale comporte un premier stator (14) comprenant un bobinage (8) principal polyphasé et un bobinage auxiliaire (7), le bobinage principal polyphasé délivrant une source alternative polyphasée lorsque l’arbre est en rotation;
- L’unité de commande et de régulation comporte un pont redresseur polyphasé (5) et une unité de de régulation de tension (6) alimentée par ledit pont redresseur, l’unité de régulation de tension délivre une tension continue au bobinage auxiliaire;
- La génératrice secondaire comporte un second stator (3) bobiné polyphasé qui alimente le pont redresseur polyphasé lorsque l’arbre est en rotation;
- Au moins, le premier stator et le second stator étant montés dans une carcasse mécanique commune.
- The main generator comprises a first stator (14) comprising a polyphase main winding (8) and an auxiliary winding (7), the polyphase main winding delivering a polyphase alternating source when the shaft is rotating;
- The control and regulation unit comprises a polyphase rectifier bridge (5) and a voltage regulation unit (6) powered by said rectifier bridge, the voltage regulation unit delivers a DC voltage to the auxiliary winding;
- The secondary generator comprises a second wound polyphase stator (3) which supplies the polyphase rectifier bridge when the shaft is rotating;
- At least, the first stator and the second stator being mounted in a common mechanical carcass.
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