WO2005076434A2 - Dispositif actionneur electrique ou generateur electrique reagissant a la force de repulsion magnetique - Google Patents

Dispositif actionneur electrique ou generateur electrique reagissant a la force de repulsion magnetique Download PDF

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WO2005076434A2
WO2005076434A2 PCT/FR2004/003306 FR2004003306W WO2005076434A2 WO 2005076434 A2 WO2005076434 A2 WO 2005076434A2 FR 2004003306 W FR2004003306 W FR 2004003306W WO 2005076434 A2 WO2005076434 A2 WO 2005076434A2
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magnetic
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jumpers
armature
axis
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Julien Gillonnier
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Spirelec
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/125—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets having an annular armature coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator or electric generator device reacting to the magnetic repulsion force. It applies in particular but not exclusively to the field of electromagnetic induction motors and, in addition, to the field of electromagnetic induction generators.
  • the inductor or stator always supplied with alternating current, produces a rotating field which induces in the rotor in short-circuit (or squirrel cage) of the currents which, by interaction on the stator field, generate a engine couple.
  • the speed of the motor is linked, among other things, to the frequency of the alternating current and to the number of poles of the stator; which stator can be supplied with current three-phase, or single-phase current by means of the addition of a phase-shifting element in order to allow the starting of the induction motor.
  • the inductor comprises pole pieces supporting either excitation windings or permanent magnets which have a residual induction.
  • the magnetomotive force which results from the passage of the current in the excitation windings produces the main flux which traverses the whole of the magnetic circuit.
  • the magnetic circuit of the armature consists of a stack of sheets cut so as to obtain grooves in which will be housed the armature winding, and is subjected to the magnetic induction flux of the inductor.
  • the inductive magnetic circuit and the induced magnetic circuit are separated by an air gap which is also part of the magnetic circuit of the machine.
  • the rotor has a rectifier for induced alternating currents, called a collector, in the case of a generator, or makes it possible to supply direct current to the armature, in the case of a motor.
  • the inertia of the armature can be reduced by giving it a great elongation (important ratio between the length and the diameter ); one can also give the armature the shape of a thin disc and thus eliminate the rotor iron, the active conductors then being radial.
  • Electromagnetic induction motors are now known in which the mobile, rotary part corresponds to the external inductive part which then constitutes the rotor, while the internal wound axial part is fixed and constitutes the stator.
  • Such a structure requires air gaps of significant thickness to accommodate the wound conductors of the stator; the implementation remains delicate and risks damaging the electromagnetic efficiency of the proposed structure.
  • the fixed internal axial part constituting the stator comprises a series of thin flat sheets between which the excitation or armature conductors are deposited, the conductors having active parts extending substantially radially or parallel to the axis of the motor; as for the external rotation yoke, constituting the inductor part, it comprises a plurality of magnetized jumpers made of magnetic material arranged in a plurality of angular sectors; thus, according to one embodiment, the magnetic circuit circulates in a radial half-plane and comprises two air gaps crossed by a radial magnetic flux.
  • Such a structure is also difficult to implement because of the volume limitation available for winding the armature; in addition, it requires the addition of a part ensuring the precise and regular positioning of the sheets; this part, of complex construction, significantly impairs the manufacturing costs of such a structure.
  • the invention more particularly aims to eliminate these drawbacks by proposing a sectorization of the so-called POIRSON machine so as to make it compatible with a bi or better multipolar structure and thus to escape the impossibility of associating in series the conductors constituting it.
  • the active parts of the conductors being situated for example in a horizontal plane, the magnetic field produced by the pairs of magnetic poles being perpendicular to said horizontal plane, the so-called LORENTZ force or the so-called LAPLACE force, respectively in the in the case of the relative displacement of the active parts of the conductors with respect to the magnetic field (electric generator device) or in the case of a current flowing in the active parts of the conductors (electric actuator device), will be perpendicular to the plane defined respectively by the speed vectors of displacement and magnetic field on the one hand, and by the vectors current and magnetic field on the other hand.
  • the device according to the invention may sometimes be an electric generator in the case of the relative displacement of the active parts of the conductors with respect to the magnetic field or sometimes an electric actuator in the case of a current flowing in the active parts of the conductors.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the principle of the action of a magnetic repulsion force on a magnetic material, seen from above
  • - Figure 2 is a schematic representation of the same principle, in a cross section
  • - Figure 3 is a schematic perspective view of an elementary actuator device
  • - Figure 4 is a schematic representation of a winding mode
  • - Figure 5 shows a sagittal half-section of a first embodiment of a rotary machine according to the invention
  • - Figure 6 shows a cross section of the first embodiment
  • - the 7 shows a sagittal half-section of a second embodiment of a rotary machine according to the invention
  • FIG. 8 represents a sagittal half-section of a third embodiment ion of a rotary machine according to the invention
  • a torus 1, of rectangular section, of magnetic material, such as soft iron, is integral with a base 2 of square shape, of non-magnetic material, such as aluminum, the torus 1 having its center coincident with the axis ⁇ of symmetry of the base 2, and its outside diameter inscribed in the contour of said base 2.
  • a certain distance D separates the bar 3 from the surface opposite the torus 1, close to the thickness of said bar 3.
  • Two magnets Ai, A 2 of parallelepiped shape are integral with the bar at each of its ends, whose width is equivalent to the width of the bar 3, whose length is less than a quarter of the length of the bar 3, and whose thickness is less than the distance D which separates the bar 3 from the surface opposite the torus 1; the two magnets Ai, A 2 , are thus arranged under the bar 3, facing the upper surface of the torus 1, and the magnetic polarities are of opposite sign.
  • the magnetic field created by the two magnets Ai, A 2 closes through the torus 1, crossing two air gaps EF ls EF 2 , located between the magnets Ai, A 2 , and the facing surface of the torus 1, whose respective length is equal to the difference between said distance D and the thickness of the corresponding magnet.
  • the two air gaps EFi, EF 2 will be of equivalent length, ie D EF .
  • This air gap, of length D EF being constant throughout the rotary path of the bar 3, no preferential position at rest will be observed.
  • An electrical conductor COi of circular section, located between the torus 1 and the rotary bar 3, of diameter less than the above length D EF , of the air gap, rests on the upper face of said torus 1, facing the bar 3 and passes right through the assembly consisting of the base 2, the torus 1 and the rotary bar 3 equipped with the two magnets Ai, A 2 .
  • the electrical conductor COi is made integral, by an appropriate means, with the torus 1.
  • said electrical conductor COi comprises three sections: - a first section Ti of length equal to the width of the torus 1 and arranged radially in a direction ⁇ ⁇ , - a second section T 2 , extending the first section Ti, in the shape of a semicircle, of radius substantially less than the inside radius of the torus 1, - a third section T 3 , extending the second section T 2 , of length equal to the width of the torus 1 and arranged radially in the direction ⁇ ⁇ .
  • the sections Ti or T 2 being orthogonal to the direction of the magnetic field H, the force F is normal to the plane defined by the direction of the direct current I passing through the sections Ti and T 2 ; it is therefore located in the plane containing the three sections Ti, T 2 and T 3 ; the direction of said force F is defined by the so-called Laplace rule.
  • the electric conductor COi being traversed by a direct electric current I, the bar 1 being brought to the level of the sections Ti and T 3 , the magnetic fields H created by the magnets Ai, A 2 , of opposite direction taking into account the opposite polarities of said magnets Ai, A 2 , will generate two forces F, also of opposite direction, tending to rotate the bar 1 in a certain direction.
  • the bar 1 is subjected to simultaneous and combined repulsion effects and is positioned in a direction ⁇ B , perpendicular to the direction ⁇ ⁇ .
  • Laplace force F is proportional to the length of the electrical conductor, traversed by the direct current I; thus by having other conductors C0 2 ... COi ... CO n , of the same shape as the conductor CO ⁇ ; juxtaposed in the same plane, and by placing said conductors in series by sections outside the torus 1, a sheet of COi ... CO conductors is produced; ... CO n , traversed by the same direct current I.
  • a bipolar actuator will be made up of three plies offset by 120 ° "electric”, with an overlap of one ply with respect to the next, crossed by a current of identical direction, by 60 ° "electric", said ply being made up of '' an equal number of active incoming sections and active outgoing sections.
  • Such a type of winding can be applied to all known structures of electric motors, whether they are radial or axial field; nevertheless in the present case, it is the stators which comprise the windings and not the rotors, the latter comprising the pole pieces. It is thus permissible to design direct current electric machines without brush, without collector, by means of an external commutation of the stator windings; which machines can be rotating or linear.
  • the switching of the windings must be carried out sequentially; thus in the case of three layers offset by 120 ° "electric" for a three-phase supply, with an overlap of one layer with respect to the next, crossed by a current of identical direction, by 60 ° "electric", the first layer will be powered, then the second then the third; the interval separating the above supplies and the duration of the above supplies are a function of the sliding time effected by the rotor passing from one ply to the next.
  • an electric actuator wound with three complete circuits constitutes a three-phase synchronous motor which can be supplied directly without external device by a three-phase network.
  • an assembly comprising a single circuit (juxtaposition of sector to sector of a single layer of conductors) constitutes a pulsed torque actuator particularly suitable for assisting in pedaling a bicycle.
  • this structure solves the problem of starting "motor not excited” and allows the simple metering of the necessary drawn torque since the suppression of one pulse out of two, or three, or four, etc. is easy to implement; this type of modulation of the power supply thus makes it possible to display, not a speed, but an average torque adapted to the different regimes of pedaling assistance for a bicycle (positions: plain, slight slope, steep slope).
  • the supply sequence of the plies will be 1, 2, 3 for a direction of rotation, and 1, 3, 2 for the opposite direction of rotation.
  • a first pair of magnets Ai, Ai-, of opposite magnetic polarity, which magnets Ai, A ⁇ > are secured to a beam P ls made of magnetic material, such as soft iron, • a second pair of magnets A 2 , A 2 >, of opposite polarity, which magnets A 2 , A 2 'are integral with a beam P 2 , made of magnetic material, such as soft iron, knowing that: • the two beams Pi, P 2 , arranged in parallel, are distant by a distance L, designated as the inter-pole pitch, • the polarities of the magnets Ai, A 2 are of opposite magnetic polarity, the same consequently concerning the magnets A, A 2 >.
  • Ni, N 2 , N r , N 2 >, of sections traversed by a direct current I are arranged in a plane parallel to that defined by the two beams Pi, P 2 , facing the above magnets Ai , A 2 , A r , A 2 >, the sections constituting the sheets Ni, N 2 , Ni-, N 2 >, being parallel to the beams Pi, P 2 , and distant from the above magnets Ai, A 2 , A r , A 2 >, from a distance D EF .
  • the directions of the direct current I, traversing said layers Ni, N 2 , Np, N is defined for each of said layers as a function of the magnetic polarity of the magnet opposite the corresponding layer.
  • the direction of the current flowing through the water table is such that the so-called Laplace forces generated by the magnetic field created by the corresponding magnet are all in the same direction, knowing that they are perpendicular to the plane defined by the magnetic field H and the section traversed by direct current I.
  • the four magnet / tablecloth couples help to create so-called Laplace forces, all directed in the same direction, thus causing an overall repulsion effort between the assembly made up of the two beams Pi, P 2 , and of the four magnets Ai, A 2 , Ai-, A 2 > on the one hand, and the assembly made up of the four layers Ni, N 2 , N r , N 2 > on the other hand.
  • sheets, made of magnetic material, such as soft iron, will be placed between the sections constituting the sheets , parallel to the plane defined by the magnetic field H and the section traversed by the direct current I; thus the magnetic field closes between the beams and the facing sheets; moreover, they make it possible to accommodate, not a single section, but a sheet made up of a plurality of sections, arranged parallel to the first section situated opposite the corresponding magnet, and at increasing distance from said first section as a function of the filling of the space between the two consecutive sheets.
  • FeSi sheets with oriented grains will be used in the case of rotating electrical machines whose rotor is equipped with permanent magnets.
  • the length of said sheets will be identical to the length of said beams Pi, P 2 ; the width will be defined by the mechanical structure chosen and the electromagnetic characteristics of the device; the thickness will also depend on the electromagnetic characteristics of the device.
  • the distance between the edge of the sheets opposite the magnets is equal to D EF ; this distance is defined as the air gap separating the magnetic poles of the inductor consisting of the beams Pi, P 2 and the magnets Ai, A 2 , Ai-, A 2 - on the one hand, and of the armature consisting of sheets Ni, N 2 , N, N 2 > and sheets separating said sheets on the other hand.
  • said sheets will be U-shaped; the tops of the branches of the U are opposite the magnets, the interval between the two branches of the U is equivalent to the distance separating the magnets secured to the same beam.
  • the space separating the two branches of the U makes it possible to connect the sections traversed by the direct current I in the same direction, the offset between the sections concerned being substantially equivalent to the inter-pole pitch, that is to say to the distance separating the two beams Pi, P 2 .
  • three groups A, B, C of eight sheets 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 in U, parallel to one another, constitute an armature sector, allowing to define an example of winding respecting the coherence conditions defined previously.
  • the twenty four sheets are marked 1 A , 2 A , 3 A , 4 A , 5 A , 6 A , 7 A , 8 A , 1 B , 2 B , 3 B , 4 B , 5 B , 6 B , 7 B , 8 B , le, 2 C , 3c, 4c, 5c, 6c, 7c, 8c-
  • Each of the above sheets comprises two branches separated by a previously defined interval; thus the same electrical conductor can pass between the first branches of two consecutive sheets then between the second branches of other consecutive sheets.
  • the distance between said first branches of the first two consecutive sheets and said second branches of the second second consecutive sheets is substantially equal to the inter-pole pitch; in this case the inter-pole pitch is equivalent to the length of the stack of sheets of the same group, either A or B or C.
  • an electrical conductor COi is wound around the sheets, passing in each interval separating two consecutive sheets as follows: - on entering, passage of the conductor COi between the first two branches of the sheets 2 B and 3 B , - passage between the two second branches sheets 2 C and 3 C , - passage between the two second branches of sheets 8 B and the, - passage between the first two branches of the sheets 8 A and 1 B , - passage between the first two branches of the sheets 3 B and 4 B , - passage between the two second branches of the sheets 3 C and 4 C , - passage between the two second branches of the sheets 7 B and 8 B , - passage between the first two branches of the sheets 7 A and 8 A , and so on, the electrical conductor emerging between the first branches of the sheets 2 A and 3 A ; this assembly constitutes a first winding.
  • a second conductor C0 2 is wound in the same manner as above by entering between the first two branches of the sheets 2 C and 3 C and following a path identical to the previous one to form a second winding.
  • the winding obtained makes it possible to obtain: • at the level of the first branches: - seven incoming sections: between 2 B and 3 B , between 3 B and 4 B , between 4 B and 5 B , between 5 B and 6 B , between 6 B and 7 B , between 7 B and 8 B , between 8 B and l c , - seven outgoing sections: between 2 A and 3 A , between 3 A and 4 A , between 4 A and 5 A , between 5 A and 6 A , between 6 A and 7 A , between 7 A and 8 A , between 8 A and 1 B.
  • the number of eight branches is given by way of example, making it possible to define the path of the electrical conductor COi between the sheets constituting the armature; this number depends on the structure chosen, defined in particular by the inter-pole distance and the thickness of the sheets.
  • the advantage of this type of winding is to allow the realization of loops in eight translated from a half sector, as well as the bringing together of the branches of the U, and consequently the reduction in the dimensions of the sheets and their weight.
  • the rotary machine consists of an external cylinder head 1 which forms a generally cylindrical cage and constitutes a kind of external stator ST.
  • an internal core is rotatably mounted around a central axis ⁇ ; said internal core comprises a shaft 2, mounted in rotation on two bearings 3, 4, for sliding or rolling, and immobilized in translation; said core constitutes a kind of internal rotor RO.
  • the above internal core consists of a cylinder 5 surrounding the above shaft 2, which cylinder 5 is made of non-magnetic material, such as aluminum; magnetic jumpers 6, integral with said cylinder 5, are arranged along generators around the periphery of cylinder 5.
  • Each jumper 6 comprises a beam 7, made of magnetic material having a high permeability, such as soft iron, and two magnets Ai, A 2 , of opposite magnetic polarity, which magnets Ai, A 2 , are integral with the beam 7, at the level from each of its ends.
  • the design of the magnets makes it possible to obtain a very strong magnetization with magnets of mass and reduced dimensions.
  • the adoption of such strong and light magnets advantageously makes it possible to envisage placing the permanent magnet poles on the rotary part of the rotary machine with reduced inertia.
  • the cylinder head 1 carries at its inner periphery, a series of sheets 8 in the shape of a U, arranged radially like radiating fins; each sheet 8 is arranged in a sagittal half-plane, that is to say a radial half-plane passing through the axis ⁇ ; said sheets 8 are made of magnetic material having the highest possible permeability, such as sheets of tinned iron or ferrite; according to a variant, the sheets 8 are made of an iron silicon alloy with oriented grains.
  • the sheets 8 in the shape of a letter U have their two branches of the U directed towards the axis ⁇ .
  • the aforesaid magnetic jumpers 6, made up of beams 7 and magnets Ai, A 2 , situated at each end of said beams 7, have the shape of a letter U, the two branches of the U being directed towards the sheets 8.
  • the lengths of the sheets 8, along the axis ⁇ , are equivalent to the lengths of the beams 7; the width of each of the branches of the U of said sheets 8 is equal to the length of the magnets Ai, A 2 , arranged at the ends of the beams 7; thus the two pole branches of each magnetic jumper 6 of the rotor RO are arranged opposite the two corresponding ends of the sheets 8 of the stator ST; the radial distance which separates the end of the branches of the U from the sheets 8 and the free face of the magnets Ai, A 2 , constitutes the air gap between the rotor RO and the stator ST; this air gap is therefore equal to half the difference between the internal diameter of the armature which constitutes the stator ST, and the external diameter of the inductor which constitutes the rotor RO.
  • active sections 9 are arranged substantially parallel to the axis ⁇ and fill the frustoconical space defined by the two adjacent sheets, the internal diameter of the armature that constitutes the stator ST, and the internal diameter of the cylinder head 1. Said sections are produced from a winding of an electrical conductor, which winding may be carried out in a manner identical to that described above.
  • the plies of electrical conductors are wound around the first and second branches of the U formed by the sheets 8.
  • the reduction in the thickness of the sheets 8 advantageously prevents the appearance of eddy currents generating energy losses due to spatial and / or temporal variations in the magnetic flux in an electrically conductive mass.
  • the central branch of the U constituted by the sheets 8 may be reinforced by a spacer located on one face of each of the sheets and whose thickness is equivalent to the distance between two successive sheets, or by a spacer comprising a slot in which the sheet is housed and whose thickness is equivalent to the pitch between two successive sheets.
  • Each of these spacers, of length greater than the associated sheet, thus allowing the abutment of said sheet, is in thermal contact with the internal surface of the cylinder head 1; the material which constitutes them is preferably made of magnetic material, pure iron or ferrite and thus makes it possible to limit the saturation of the magnetic induction at the level of the periphery of the sheets 8.
  • each association of a magnetic jumper 6 of the rotor RO, or inductor, and of at least one flat sheet 8 of the stator ST, or induced forms a magnetic circuit comprising two air gaps in which the magnetic flux flows radially.
  • the jumpers which follow one another at the peripheries of the cylinder 5 have alternating magnetizations, that is to say that the rider 6 having a north face and a south face is followed and preceded by riders having a south face and a north face, and so on; other magnetization arrangements can be adopted, for example alternating magnetization of two jumpers into two jumpers or a period of several jumpers.
  • the rotary machine consists of an external cylinder head 1 which forms a generally cylindrical cage and constitutes a kind of external stator ST.
  • an internal core is rotatably mounted around a central axis ⁇ ; said internal core comprises a shaft 2, mounted in rotation on two bearings 3, 4, for sliding or rolling, and immobilized in translation; said internal core constitutes a kind of internal rotor RO.
  • the above internal core consists of a plurality of uprights 5, extending radially and extended by arms 6, extending axially.
  • Each assembly consisting of an upright 5 and an arm 6, in the shape of an inverted letter L, integral with the shaft 2, constitutes a pole piece PO, made of magnetic material having a high permeability, such as soft iron.
  • the cylinder head 1 carries at the face opposite the arms 5 of the internal core, a series of sheets 7 in the shape of a letter L, arranged radially like radiating fins; each sheet 7 is arranged in a sagittal half-plane, that is to say a radial half-plane passing through the axis ⁇ ; said sheets 7 are made of magnetic material having the lowest possible remanence, such as sheets of tinned iron or ferrite; according to a variant, the sheets 7 are made of an iron silicon alloy with oriented grains.
  • the sheets 7 in the form of letter L have their amount of L directed radially and their base of L directed axially.
  • said sheets in the shape of a letter L will be made from a rectangular sheet forming the base of the L, which is pinched in a sheet folded along an axis perpendicular to the axis ⁇ , the latter constituting the amount of L.
  • the letter L that constitute the pole pieces PO, and the letter L that constitute the sheets 7 are symmetrical around a pole substantially centered in the internal rectangular section formed by the yoke 1, around the shaft 2.
  • the lengths of the sheets 7, along the axis ⁇ , are substantially shorter than the lengths of the arms 6 of the pole pieces PO; the heights of the sheets 7 are substantially smaller than the lengths of the uprights 5 of the pole pieces PO; the radial distance which separates the end of the sheets 7 from the arms 6, constitutes a first air gap between the rotor RO and the stator ST; the axial distance which separates the end of the sheets 7 from the uprights 5, constitutes a second air gap between the rotor RO and the stator ST.
  • Sheets of electrical conductors are wound around the uprights of the letters L that constitute the sheets 7; thus active sections 8 are arranged substantially parallel to the axis ⁇ and fill the frustoconical space defined by the two adjacent sheets, the external diameter of the armature that constitutes all of the sheets 7, and the internal length of the amount of L that the sheets 7 constitute; of course a space between the sheets 7 and the corresponding internal face of the yoke 1 is provided to allow the winding of the plies of electrical conductors. Furthermore, the winding of said plies may be carried out in a manner identical to that described above.
  • all of the sheets 7 and the plies of electrical conductors will be impregnated with a resin and made integral with the above-mentioned internal face of the cylinder head 1; of course, the reduction in the thickness of the sheets 7 advantageously prevents the appearance of eddy currents.
  • a second winding 9, called excitation is produced in the toroidal volume, of rectangular section, located in the space left available between the pole pieces PO on the one hand, and all of the sheets 7 and layers of electrical conductors which constitute the armature on the other hand.
  • Said winding 9 consists of circular turns centered around the axis ⁇ ; it is also integral with the above-mentioned induced and constitutes an inductor; indeed, it generates an essentially axial magnetic field, which magnetic field closes by the uprights 5, the arms 6 and crosses the active sections 8 in a direction perpendicular to said active sections 8, while being contained in the passing sagittal half-plane by the axis ⁇ .
  • the above sheets 7 may be in the form of letter I; according to another variant, the above sheets 7 may be in the form of a letter U; according to this latter variant, the rotary machine will be bipolar.
  • the rotary machine consists of an external cylinder head 1 which forms a generally cylindrical cage and constitutes a kind of external stator ST.
  • an internal core is rotatably mounted around a central axis ⁇ ; said internal core comprises a shaft 2, mounted in rotation on two bearings 3, 4, for sliding or rolling, and immobilized in translation; said internal core constitutes a kind of internal rotor RO.
  • the aforesaid internal core consists of a plurality of pole pieces PO secured to the shaft 2, in the shape of a letter T, made of magnetic material having a high permeability, such as soft iron.
  • each of the above sets has a structure equivalent to that described above concerning the second embodiment, and is arranged symmetrically with respect to a median plane, perpendicular to the axis ⁇ , defined by the amount of the letter T which constitute PO pole pieces.
  • the shaft 2 may include a bore and a conventional means for driving in rotation; this variant constitutes a structure called "pancake"; in this case, the shaft 2 is made integral with an external drive shaft with respect to the rotary machine, the stator ST itself being integral with the external structure with respect to the rotary machine.
  • the arrangement of the active sections of the electrical conductors in a radial half-plane between the sheets and in a direction perpendicular to the magnetic field also inscribed in the radial half-plane allows to obtain an essential driving force tangential to the direction of rotation, which maximizes the efficiency of the rotary machine.
  • conductive layers can be envisaged, such as a succession of layers shifted progressively and fed sequentially to gradually move the polarity of the stator, or else an interconnection of the layers in series or in parallel.
  • the electric actuator or electric generator device is intended to operate with direct current or possibly with currents divided into slots like a stepper actuator. It is therefore planned to add switching means making it possible to reverse the direction of flow of the currents in the conductor layers.
  • the switching means can be constituted by a system of rings and brushes of known type, by semiconductor switches; such systems are known to those skilled in the art and will not be described further.
  • the sheets of active sections 8, 9 surrounding the sheets 7, 8 are traversed by opposite currents and are immersed in opposite magnetic fields generated by the North and South poles of the pole pieces PO, which generates tangential forces, directed in the same direction, so that the internal core of the electric actuator is set in motion.
  • the rotor having made an angular rotation corresponding to the angular pitch separating two pole pieces PO, the switching system reverses the direction of the currents in the active sections 8, 9, the tangential forces generated are always directed in the same direction, taking into account the double reversal of the direction of the magnetic fields generated by the pole pieces PO and of the currents in the active sections 8, 9; thus the rotational movement of the internal core of the electric actuator is maintained.
  • the internal core can be immobilized while the external cylinder head 1 is mounted to rotate freely on the bearings 3, 4.
  • the electric actuator or the electric generator will have a rotary external cylinder head 1 or an external rotor.
  • Such a generator can operate both according to the magnetoelectric principle, such as for example according to the first embodiment described above, or according to the dynamometric principle, such for example according to the second and third embodiments also described above.

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  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Dispositif actionneur électrique ou générateur électrique, à excitation permanente multipolaire, et à courant continu ou commuté, réagissant à la force de répulsion magnétique comprenant une pluralité de conducteurs électriques dont les tronçons actifs (9) s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de rotation (Δ) d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, et déposés entre des tôles minces (8) de perméabilité magnétique suffisante et de susceptibilité élevée, espacées étroitement, lesquelles sont disposées parallèlement aux deux plans médians de cavaliers magnétiques (6), de sorte que le flux magnétique généré par les susdits cavaliers magnétiques (6) se referme dans les tôles minces (8) formant l'induit bobiné, l'ensemble constitué de la pluralité de conducteurs électriques d'excitation ou induit bobiné et des cavaliers magnétiques forme des circuits magnétiques à entrefers dans lesquels le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian des susdits cavaliers magnétiques (6).

Description

DISPOSITIF ACTIONNEUR ELECTRIQUE OU GENERATEUR ELECTRIQUE REAGISSANT A LA FORCE DE REPULSION MAGNETIQUE.
La présente invention concerne un dispositif actionneur électrique ou générateur électrique réagissant à la force de répulsion magnétique. Elle s'applique notamment mais non exclusivement au domaine des moteurs à induction électromagnétique et, par complément, au domaine des générateurs à induction électromagnétique.
D'une manière générale, on sait que les machines électriques tournantes classiques comprennent un rotor ou induit en mouvement relatif dans des champs magnétiques créés par le stator ou inducteur.
On distingue deux catégories de machines tournantes : • les machines à induction, • les machines à collecteur.
Concernant la première catégorie, l'inducteur ou stator, toujours alimenté en courant alternatif, produit un champ tournant qui induit dans le rotor en court- circuit (ou cage d'écureuil) des courants qui, par interaction sur le champ statorique, engendrent un couple moteur.
La vitesse du moteur est liée, entre autre, à la fréquence du courant alternatif et au nombre de pôles du stator ; lequel stator peut être alimenté en courant triphasé, ou en courant monophasé moyennant l'adjonction d'un élément déphaseur afin de permettre le démarrage du moteur à induction.
Concernant la deuxième catégorie, l'inducteur comporte des pièces polaires supportant soit des enroulements d'excitation soit des aimants permanents qui ont une induction rémanente.
Ainsi, au niveau de l'inducteur, la force magnétomotrice qui résulte du passage du courant dans les enroulements d'excitation produit le flux principal qui parcourt l'ensemble du circuit magnétique.
Le circuit magnétique de l'induit est constitué d'un empilage de tôles découpées de manière à obtenir des rainures dans lesquelles sera logé l'enroulement induit, et est soumis au flux d'induction magnétique de l'inducteur.
Le circuit magnétique inducteur et le circuit magnétique induit sont séparés par un entrefer qui fait également partie du circuit magnétique de la machine.
Enfin le rotor possède un organe de redressement des courants alternatifs induits, appelé collecteur, dans le cas d'un générateur, ou permet d'alimenter en courant continu l'induit, dans le cas d'un moteur.
Afin d'améliorer les performances mécaniques du moteur, notamment en terme de variations rapides de la vitesse de rotation, on peut diminuer l'inertie de l'induit en donnant à celui-ci un grand allongement ( rapport important entre la longueur et le diamètre) ; on peut également donner à l'induit la forme d'un disque mince et éliminer ainsi le fer rotorique, les conducteurs actifs étant alors radiaux.
Hormis ces solutions, essentiellement applicables aux petits moteurs électriques destinés notamment aux servomécanismes, les moteurs classiques ont l'inconvénient de manquer de couple par rapport à leur volume, les conducteurs actifs devant être concentrés dans un faible espace, voisin de l'axe rotatif.
On connaît maintenant des moteurs à induction électromagnétique dans lesquels la partie mobile, rotative, correspond à la partie externe inductrice qui constitue alors le rotor, tandis que la partie axiale interne bobinée est fixe et constitue le stator.
Une telle structure nécessite des entrefers d'épaisseur importante pour loger les conducteurs bobinés du stator ; la mise en œuvre reste délicate et risque de nuire à l'efficacité électromagnétique de la structure proposée.
On connaît également des moteurs à induction électromagnétique, proche de la structure générale précédente, dans lesquels la partie axiale interne fixe, constituant le stator, comprend une série de tôles minces planes entre lesquelles sont déposées les conducteurs d'excitation ou d'induit, les conducteurs ayant des parties actives s 'étendant sensiblement radial ement ou parallèlement à l'axe du moteur ; quant à la culasse externe de rotation, constituant la partie inductrice, elle comprend une pluralités de cavaliers aimantés en matériau magnétique disposés dans une pluralité de secteurs angulaires ; ainsi, selon un mode de réalisation, le circuit magnétique circule dans un demi-plan radial et comporte deux entrefers traversés par un flux magnétique radial. Une telle structure est également de mise en œuvre délicate du fait de la limitation en volume disponible pour le bobinage de l'induit ; en outre, elle nécessite l'adjonction d'une pièce assurant le positionnement précis et régulier des tôles ; cette pièce, de réalisation complexe, obère de manière importante les coûts de fabrication d'une telle structure.
D'une manière générale, on sait les moteurs ou générateurs électriques fonctionnent en absorption de champ magnétique ; en effet un pôle, créé magnétiquement, par exemple un stator, attirera en vis-à-vis de lui-même un pôle de nom contraire du rotor de manière à absorber la plus grande quantité de flux généré par ce pôle ; ce qui explique notamment la complexité des bobinages, l'augmentation du fer, et par conséquent celle du poids.
Compte tenu des éléments cités, la démarche qui a permis d'aboutir à la structure du dispositif actionneur électrique ou générateur électrique réagissant à la force de répulsion magnétique, a consisté en l'optimisation du fer, c'est-à- dire en son allégement, et en la recherche du meilleur rapport entre la longueur du cuivre actif sur la longueur du cuivre de liaison.
A cet effet, il convient de remarquer que le handicap essentiel interdisant le développement industriel de la dynamo de POIRSON est dû en grande partie à la structure unipolaire de cette machine interdisant la mise en série des conducteurs qui pourraient l'équiper en remplacement du cylindre massique qui la constituait.
L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients en proposant une sectorisation de la machine dite de POIRSON de manière à la rendre compatible avec une structure bi ou mieux multipolaire et d'échapper ainsi à l'impossibilité d'associer en série les conducteurs la constituant.
A cet effet, le dispositif actionneur ou générateur, à excitation permanente multipolaire, et à courant continu ou commuté, réagissant à la force de répulsion magnétique selon l'invention comprend : • une pluralité de conducteurs électriques d'excitation ou induit bobiné, et, • au moins deux cavaliers magnétiques comportant chacun une paire de pôles magnétiques de polarité alternée, disposés parallèlement à l'axe de rotation d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, de sorte que le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian de chacun des deux susdits cavaliers magnétiques, caractérisé en ce que la pluralité de conducteurs électriques ont des parties actives s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de rotation d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, et déposées entre des tôles minces de perméabilité magnétique suffisante et de susceptibilité magnétique élevée, espacées étroitement, lesquelles sont disposées parallèlement aux deux plans médians des susdits cavaliers magnétiques, de sorte que le flux magnétique généré par les susdits cavaliers magnétiques circulant dans les susdits plans médians se referme dans les tôles minces formant l'induit bobiné, l'ensemble constitué de la pluralité de conducteurs électriques d'excitation ou induit bobiné et des cavaliers magnétiques forme des circuits magnétiques à entrefers dans lesquels le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian des susdits cavaliers magnétiques.
Grâce à ces dispositions, les parties actives des conducteurs étant situées par exemple dans un plan horizontal, le champ magnétique produit par les paires de pôles magnétiques étant perpendiculaire audit plan horizontal, la force dite de LORENTZ ou la force dite de LAPLACE, respectivement dans le cas du déplacement relatif des parties actives des conducteurs par rapport au champ magnétique (dispositif générateur électrique) ou dans le cas d'un courant circulant dans les parties actives des conducteurs (dispositif actionneur électrique), seront perpendiculaires au plan défini respectivement par les vecteurs vitesse de déplacement et champ magnétique d'une part, et par les vecteurs courant et champ magnétique d'autre part.
Ainsi ces dites forces concourent dans la même direction si les directions des courants circulant dans les parties actives sont en opposition pour une même paire de pôles magnétiques disposés de façon alternée. Ces conditions étant respectées en tout point, le dispositif selon l'invention pourra être tantôt générateur électrique dans le cas du déplacement relatif des parties actives des conducteurs par rapport au champ magnétique ou tantôt actionneur électrique dans le cas d'un courant circulant dans les parties actives des conducteurs.
Dans les deux cas, il s'agit de forces de répulsion magnétique appliquées à la pluralité de conducteurs d'excitation ou induit bobiné.
Un mode d'exécution sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du principe de l'action d'une force de répulsion magnétique sur un matériau magnétique, en vue de dessus, - la figure 2 est une représentation schématique du même principe, selon une coupe transversale, - la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif actionneur élémentaire, - la figure 4 est une représentation schématique d'un mode de bobinage, - la figure 5 représente une demi-coupe sagittale d'un premier mode de réalisation d'une machine tournante selon l'invention, - la figure 6 représente une coupe transversale du premier mode de réalisation, - la figure 7 représente une demi-coupe sagittale d'un deuxième mode de réalisation d'une machine tournante selon l'invention, - la figure 8 représente une demi-coupe sagittale d'un troisième mode de réalisation d'une machine tournante selon l'invention,
Dans cet exemple représenté sur les figures 1, 2, un tore 1, de section rectangulaire, en matériau magnétique, tel du fer doux, est solidaire d'une embase 2 de forme carrée, en matériau amagnétique, tel de l'aluminium, le tore 1 ayant son centre confondu avec l'axe Δ de symétrie de l'embase 2, et son diamètre extérieur inscrit dans le contour de ladite embase 2. Un barreau 3, de section rectangulaire et de longueur équivalente au diamètre extérieur du tore 1, en matériau magnétique, tel du fer doux, est solidaire en son centre d'un arbre 4, dont l'axe est confondu avec l'axe Δ de symétrie de l'embase 2 ; ledit arbre 4, en matériau amagnétique, tel de l'aluminium, est ainsi solidaire du barreau 3 au niveau de l'une de ses extrémités, et peut pivoter librement au centre de l'embase 2, au niveau de son autre extrémité. Une certaine distance D sépare le barreau 3 de la surface en regard du tore 1, voisine de l'épaisseur dudit barreau 3.
Deux aimants Ai, A2, de forme parallélépipédique sont solidaires du barreau à chacune de ses extrémités, dont leur largeur est équivalente à la largeur du barreau 3, dont leur longueur est inférieure au quart de la longueur du barreau 3, et dont leur épaisseur est inférieure à la distance D qui sépare le barreau 3 de la surface en regard du tore 1 ; les deux aimants Ai, A2, sont ainsi disposés sous le barreau 3, en regard de la surface supérieure du tore 1, et les polarités magnétiques sont de signe opposé.
Ainsi, le champ magnétique créé par les deux aimants Ai, A2, se referme au travers le tore 1, en franchissant deux entrefers EFls EF2, situés entre les aimants Ai, A2, et la surface en regard du tore 1, dont leur longueur respective est égale à la différence entre ladite distance D et l'épaisseur de l'aimant correspondant.
Compte tenu de l'épaisseur équivalente des deux aimants Ai, A2, les deux entrefers EFi, EF2, seront de longueur équivalente, soit DEF. Cet entrefer, de longueur DEF, étant constant tout au long du parcours rotatif du barreau 3, aucune position préférentielle au repos ne sera observée.
Un conducteur électrique COi, de section circulaire, situé entre le tore 1 et le barreau rotatif 3, de diamètre inférieur à la susdite longueur DEF, de l'entrefer, repose sur la face supérieure dudit tore 1, en regard du barreau 3 et traverse de part en part l'ensemble constitué de l'embase 2, du tore 1 et du barreau rotatif 3 équipé des deux aimants Ai, A2.
Par ailleurs, le conducteur électrique COi est rendu solidaire, par un moyen approprié, du tore 1.
De manière à éviter l'arbre 4, ledit conducteur électrique COi comprend trois tronçons : - un premier tronçon Ti de longueur égale à la largeur du tore 1 et disposé radialement selon une direction Δτ, - un second tronçon T2, prolongeant le premier tronçon Ti, en forme de demi-cercle, de rayon sensiblement inférieur au rayon intérieur du tore 1, - un troisième tronçon T3, prolongeant le deuxième tronçon T2, de longueur égale à la largeur du tore 1 et disposé radialement selon la direction Δτ.
Le conducteur électrique COi, étant parcouru par un courant électrique continu I, sous l'effet d'un champ magnétique H, une force F, dite de Laplace, s'exerce sur les susdits tronçons Ti, T3, égale à :
F = Ï -L Λ H, L étant la longueur de chacun des tronçons Ti, T3.
Les tronçons Ti ou T2 étant orthogonaux à la direction du champ magnétique H, la force F est normale au plan défini par la direction du courant continu I traversant les tronçons Ti et T2 ; elle est donc située dans le plan contenant les trois tronçons Ti, T2 et T3 ; la direction de ladite force F est définie par la règle dite de Laplace. Le conducteur électrique COi, étant parcouru par un courant électrique continu I, le barreau 1 étant amené au niveau des tronçons Ti et T3, les champs magnétiques H créés par les aimants Ai, A2, de direction opposée compte tenu des polarités inverses desdits aimants Ai, A2, vont engendrés deux forces F, également de direction opposée, tendant à faire pivoter le barreau 1 dans un certain sens.
Inversement, en amenant le barreau 1 au niveau des tronçons Ti et T , dans la direction opposée à celle précédemment définie, les deux forces F sont de directions opposées aux précédentes et tendent à faire pivoter le barreau 1 dans le sens opposé à celui précédemment constaté.
Ainsi le barreau 1 est soumis à des effets de répulsion simultanés et conjugués et se positionne selon une direction ΔB, perpendiculaire à la direction Δτ.
La force dite de Laplace F est proportionnelle à la longueur du conducteur électrique, parcouru par le courant continu I ; ainsi en disposant d'autres conducteurs C02...COi...COn, de même forme que le conducteur COι; de manière juxtaposée dans un même plan, et en mettant en série lesdits conducteurs par des tronçons extérieurs au tore 1, on réalise une nappe de conducteurs COi ... CO; ... COn, parcourue par le même courant continu I.
La force dite de Laplace devient égale à :
F = n • ï • L Λ H , n étant le nombre de tronçons soumis au champ magnétique H.
En considérant que le courant continu I se propage du tronçon Ti en direction du tronçon T3, après avoir traversé le tronçon T2, et que seuls les tronçons Ti et T3 sont dits "actifs", le susdit tronçon Ti est dit "entrant", et le susdit tronçon T3 est dit "sortant". Ainsi, en d'autres termes, on peut considérer qu'en réalité les pôles magnétiques se positionnent pour "arroser" de leur flux autant de tronçons "entrants" que de tronçons "sortants", subissant de leur part des forces de même intensité mais de signes opposés, forces auxquelles ils ne peuvent échapper sans que l'une des forces deviennent prépondérante par rapport à l'autre.
De manière à pouvoir assurer une rotation complète du barreau rotatif 3 équipé des deux aimants Ai, A2, il est nécessaire que tout au long de son trajet, chaque pôle ne survole que des tronçons actifs de même type, à savoir des tronçons entrants ou des tronçons sortants. Pour obtenir ce résultat, il suffit de prévoir au moins trois nappes identiques, superposées et décalées, l'une par rapport à l'autre, de manière en ce qu'en tout point du trajet, il n'y ait que des tronçons entrants ou que des tronçons sortants.
Ainsi un actionneur bipolaire sera constitué de trois nappes décalées de 120° "électrique", avec un recouvrement d'une nappe par rapport à la suivante, traversée par un courant de direction identique, de 60° "électrique", ladite nappe étant constituée d'un nombre égal de tronçons actifs entrants et de tronçons actifs sortants.
En effet, un tronçon actif entrant suivit d'un tronçon actif sortant génèrent un signal de 360° "électrique" sous un pôle exploré par les susdits tronçons.
D'une manière plus générale, plusieurs nappes identiques, situées dans un secteur restreint, pourront être juxtaposées, de manière à couvrir l'ensemble du tore 1, lesquelles nappes seront associées à un nombre identique de pôles.
Un tel type de bobinage peut être appliqué à toutes les structures connues de moteurs électriques, qu'elles soient à champ radial ou à champ axial ; néanmoins dans le cas présent, ce sont les stators qui comportent les bobinages et non les rotors, ces derniers comportant les pièces polaires. Il est ainsi permis de concevoir des machines électriques à courant continu sans balai, sans collecteur, moyennant une commutation externe des bobinages du stator ; lesquelles machines pourront être tournantes ou linéaires.
La commutation des bobinages doit s'effectuer d'une manière séquentielle ; ainsi dans le cas de trois nappes décalées de 120° "électrique" pour une alimentation triphasée, avec un recouvrement d'une nappe par rapport à la suivante, traversée par un courant de direction identique, de 60° "électrique", la première nappe sera alimentée, puis la seconde puis la troisième ; l'intervalle séparant les susdites alimentations et la durée des susdites alimentations sont fonction du temps de glissement effectué par le rotor en passant d'une nappe à la suivante.
Le même raisonnement peut être appliqué au cas d'une alimentation biphasée ; deux nappes sont décalées de 90° "électrique", avec un recouvrement d'une nappe par rapport à la suivante, traversée par un courant de direction identique, de 45° "électrique".
Avantageusement, un actionneur électrique bobiné avec trois circuits complets constitue un moteur synchrone triphasé qui peut être alimenté directement sans artifice externe par un réseau triphasé.
Le même raisonnement peut être appliqué au cas d'une alimentation biphasée permettant d'alimenter un moteur synchrone biphasé.
Par ailleurs, un ensemble comprenant un seul circuit (juxtaposition de secteur à secteur d'une seule nappe de conducteurs), constitue un actionneur de couple puisé particulièrement adapté à l'aide au pédalage d'une bicyclette.
Avantageusement, cette structure résout le problème du démarrage "moteur non excité" et permet le dosage simple du couple puisé nécessaire étant donné que la suppression d'une impulsion sur deux, ou sur trois, ou sur quatre, etc. est aisée de mise en œuvre ; ce type de modulation de l'alimentation électrique permet ainsi d'afficher, non pas une vitesse, mais un couple moyen adapté aux différents régimes de l'aide au pédalage d'une bicyclette (positions : plaine, faible pente, forte pente).
Lesdites nappes étant affectées dans l'ordre des références 1, 2, 3, pour une même polarité de la source d'alimentation en courant continu, la séquence d'alimentation des nappes sera 1, 2, 3 pour un sens de rotation, et 1, 3, 2 pour le sens de rotation opposé.
D'autres systèmes permettant la commutation de l'alimentation des nappes pourront être envisagés : - un système comprenant deux bagues concentriques sur un support isolant, solidaires de l'arbre du rotor, dont l'une est continue amenant l'alimentation électrique prélevée par un balai en contact permanent, avec un autre balai en contact avec la seconde bague, laquelle est interrompue en tronçons dont le nombre est égal au nombre de pôles multipliés par trois dans le cas de bobinages identiques, superposés et décalés, alimentés en triphasé, - un système à bobinage dit de "lecture", très étroit, situé au niveau de chaque point de commutation des nappes, donnant des signaux pouvant être exploités par un système compteur-décompteur, lequel pilote la commutation du circuit d'alimentation. Cette solution est particulièrement adaptée aux faibles vitesses de rotation.
Il est connu, par ailleurs, que d'autres systèmes de commutation existent, notamment ceux exploitant les capteurs à effet Hall, les capteurs photoélectriques,...
Dans l'exemple, représenté sur la figure 3, • une première paire d'aimants Ai, Ai-, de polarité magnétique opposée, lesquels aimants Ai, Aι> sont solidaires d'une poutre Pls en matériau magnétique, tel du fer doux, • une deuxième paire d'aimants A2, A2>, de polarité inverse, lesquels aimants A2, A2' sont solidaires d'une poutre P2, en matériau magnétique, tel du fer doux, sachant que : • les deux poutres Pi, P2, disposées parallèlement, sont distantes d'une distance L, désignée comme étant le pas inter pôles, • les polarités des aimants Ai, A2 sont de polarité magnétique opposée, de même par conséquent concernant les aimants A , A2>.
Par ailleurs, quatre nappes Ni, N2, Nr, N2>, de tronçons parcourus par un courant continu I, sont disposées dans un plan parallèle à celui défini par les deux poutres Pi, P2, en regard des susdits aimants Ai, A2, Ar, A2> , les tronçons, constituant les nappes Ni, N2, Ni-, N2>, étant parallèles aux poutres Pi, P2, et distants des susdits aimants Ai, A2, Ar, A2>, d'une distance DEF.
D'autre part les sens du courant continu I, parcourant lesdites nappes Ni, N2, Np, N , est défini pour chacune desdites nappes en fonction de la polarité magnétique de l'aimant en regard de la nappe correspondante.
En effet, le sens du courant parcourant la nappe est tel que les forces, dites de Laplace, engendrées par le champ magnétique créé par l'aimant correspondant, sont toutes dans la même direction, sachant qu'elles sont perpendiculaires au plan défini par le champ magnétique H et le tronçon parcouru par le courant continu I.
En d'autres termes, les quatre couples aimant/nappe concourent à créer des forces dites de Laplace dirigées toutes dans la même direction, provoquant ainsi une effort global de répulsion entre l'ensemble constitué des deux poutres Pi, P2, et des quatre aimants Ai, A2, Ai-, A2> d'une part, et l'ensemble constitué des quatre nappes Ni, N2, Nr, N2> d'autre part.
Afin d'améliorer l'effet d'induction créé par le champ magnétique des susdits aimants Ai, A2, Ai-, A2', des tôles, en matériau magnétique, tel du fer doux, seront disposées entre les tronçons constituant les nappes, parallèlement au plan défini par le champ magnétique H et le tronçon parcouru par le courant continu I ; ainsi le champ magnétique se referme entre les poutres et les tôles en regard ; par ailleurs elles permettent de loger, non pas un seul tronçon, mais une nappe constituée d'une pluralité de tronçons, disposés parallèlement au premier tronçon situé en regard de l'aimant correspondant, et à distance croissante dudit premier tronçon en fonction du remplissage de l'espace entre les deux tôles consécutives.
Avantageusement, on utilisera des tôles FeSi à grains orientés dans le cas de machines électriques tournantes dont le rotor est équipé d'aimants permanents.
La longueur desdites tôles sera identique à la longueur desdites poutres Pi, P2 ; la largeur sera définie par la structure mécanique choisie et les caractéristiques électromagnétiques du dispositif ; l'épaisseur sera également fonction des caractéristiques électromagnétiques du dispositif.
La distance séparant le rebord des tôles en regard des aimants est égale à DEF ; cette distante est définie comme étant l'entrefer séparant les pôles magnétiques de l'inducteur constitué des poutres Pi, P2 et des aimants Ai, A2, Ai-, A2- d'une part, et de l'induit constitué des nappes Ni, N2, N , N2> et des tôles séparant lesdites nappes d'autre part.
De manière à permettre l'alimentation électrique des différents tronçons actifs avec le même courant continu I, et ce en respectant les conditions de cohérence des forces dites de Laplace, de sorte qu'elles concourent toutes dans le même sens, lesdites tôles seront en forme de U ; les sommets des branches du U sont en regard des aimants, l'intervalle entre les deux branches du U est équivalent à la distance séparant les aimants solidaires d'une même poutre. Ainsi, l'espace séparant les deux branches du U, permet de relier les tronçons parcourus par le courant continu I dans la même direction, le décalage entre les tronçons concernés étant sensiblement équivalent au pas inter pôles, c'est- à-dire à la distance séparant les deux poutres Pi, P2.
Dans l'exemple, représenté sur la figure 4, trois groupes A, B, C de huit tôles 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 en U, parallèle entre elles, constituent un secteur d'induit, permettant de définir un exemple de bobinage respectant les conditions de cohérence définies précédemment.
Les vingt quatre tôles sont repérées 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, le, 2C, 3c, 4c, 5c, 6c, 7c, 8c-
Chacune des susdites tôles comprend deux branches séparées d'un intervalle précédemment défini ; ainsi un même conducteur électrique peut passer entre les premières branches de deux tôles consécutives puis entre les deuxièmes branches d'autres tôles consécutives. La distance entre lesdites premières branches des deux premières tôles consécutives et lesdites deuxièmes branches des deux deuxièmes tôles consécutives est sensiblement égale au pas inter pôles ; dans le cas présent le pas inter pôle est équivalent à la longueur de l'empilement de tôles d'un même groupe, soit A ou B ou C.
Ainsi un conducteur électrique COi est enroulé autour des tôles en passant dans chaque intervalle séparant deux tôles consécutives comme suit : - en entrant, passage du conducteur COi entre les deux premières branches des tôles 2B et 3B, - passage entre les deux deuxièmes branches des tôles 2C et 3C, - passage entre les deux deuxièmes branches des tôles 8B et le, - passage entre les deux premières branches des tôles 8A et 1B, - passage entre les deux premières branches des tôles 3B et 4B, - passage entre les deux deuxièmes branches des tôles 3C et 4C, - passage entre les deux deuxièmes branches des tôles 7B et 8B, - passage entre les deux premières branches des tôles 7A et 8A, et ainsi de suite, le conducteur électrique sortant entre les premières branches des tôles 2A et 3A ; cet ensemble constitue un premier bobinage.
Un second conducteur C02 est enroulé de la même manière que précédemment en entrant entre les deux premières branches des tôles 2C et 3C et suivant un cheminement identique au précédent pour constituer un second bobinage.
On s'aperçoit que ce type de bobinage, à partir d'un seul conducteur électrique COi, C02, génère des tronçons actifs groupés par sept, chaque groupe étant séparé par un intervalle entre deux tôles consécutives, et dont les directions du courant circulant dans lesdits tronçons sont conformes aux conditions de cohérence définies précédemment.
En effet, concernant le premier conducteur COi, le bobinage obtenu permet d'obtenir : • au niveau des premières branches : - sept tronçons entrants : entre 2B et 3B, entre 3B et 4B, entre 4B et 5B, entre 5B et 6B, entre 6B et 7B, entre 7B et 8B, entre 8B et lc, - sept tronçons sortants : entre 2A et 3A, entre 3A et 4A, entre 4A et 5A, entre 5A et 6A, entre 6A et 7A, entre 7A et 8A, entre 8A et 1B. • an niveau des deuxièmes branches : - sept tronçons entrants : entre 2B et 3B, entre 3B et 4B, entre 4B et 5B, entre 5B et 6B, entre 6B et 7B, entre 7B et 8B, entre 8B et lc, - sept tronçons sortants : entre 2c et 3 c, entre 3C et 4C, entre 4C et 5C, entre 5c et 6C, entre 6c et 7C, entre 7c et 8C, entre 8c et la suivante.
Bien entendu le nombre de huit branches est donné à titre d'exemple, permettant de définir le cheminement du conducteur électrique COi entre les tôles constituant l'induit ; ce nombre est fonction de la structure choisie, définie notamment par la distance inter pôles et l'épaisseur des tôles. L'avantage de ce type de bobinage est de permettre la réalisation de boucles en huit translaté d'un demi secteur, ainsi que le rapprochement des branches du U, et par conséquent la diminution des dimensions des tôles et de leur poids. Par ailleurs, dans le cas de forts courants, et notamment pour la réalisation de machines tournantes, il sera possible de positionner les conducteurs électriques dans un premier temps puis d'insérer les tôles dans les espaces réservés adéquats.
Par ailleurs, l'alimentation séquentielle d'un premier bobinage, puis du second bobinage permet ainsi à chaque pôle de survoler des tronçons actifs de même type, à savoir des tronçons entrants ou des tronçons sortants et ainsi de produire un effet de répulsion de proche en proche, lequel effet de répulsion provoque le déplacement de l'induit par rapport à l'inducteur.
Ainsi l'association d'une pluralité de conducteurs d'excitation ou induit bobiné et de deux paires de pôles magnétiques de polarité alternée, disposées respectivement dans deux parties d'extrémité longitudinales orientées parallèlement à l'axe de rotation d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, de sorte que le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian de chacune des deux susdites parties d'extrémité, sachant que la pluralité de conducteurs ont des parties actives s 'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de rotation d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, et déposées entre des tôles minces espacées étroitement, lesquelles sont disposées parallèlement aux deux plans médians des susdites parties d'extrémité, de sorte que le flux magnétique généré par les susdites paires de pôles magnétiques circulant dans les susdits plans médians se referme dans les tôles minces formant l'induit bobiné, sachant que la pluralité de conducteurs d'excitation ou induit bobiné et des paires de pôles magnétiques forment des circuits magnétiques à entrefers dans lesquels le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian des susdites parties d'extrémité, constitue le dispositif actionneur ou générateur, à excitation permanente multipolaire, et à courant continu ou commuté, réagissant à la force de répulsion magnétique selon l'invention.
L'intégration de plusieurs actionneurs ou générateurs, tels que décrits précédemment pourra constituer un premier exemple de machine tournante.
Dans l'exemple représenté sur les figures 5 et 6, la machine tournante est constituée d'une culasse externe 1 qui forme une cage globalement cylindrique et constitue une sorte de stator externe ST.
A l'intérieur de la culasse, un noyau interne est monté rotatif autour d'un axe central Δ ; ledit noyau interne comprend un arbre 2, monté en rotation sur deux paliers 3, 4, à glissement ou à roulement, et immobilisé en translation ; ledit noyau constitue une sorte de rotor interne RO.
Le susdit noyau interne est constitué d'un cylindre 5 entourant le susdit arbre 2, lequel cylindre 5 est réalisé en matériau amagnétique, tel de l'aluminium ; des cavaliers magnétiques 6, solidaires dudit cylindre 5, sont disposés suivant des génératrices sur le pourtour du cylindre 5.
Chaque cavalier 6 comprend une poutre 7, en matériau magnétique présentant une perméabilité élevée, tel du fer doux, et deux aimants Ai, A2, de polarité magnétique opposée, lesquels aimants Ai, A2, sont solidaires de la poutre 7, au niveau de chacune de ses extrémités. La conception des aimants permet d'obtenir une très forte aimantation avec des aimants de masse et de dimensions réduites. L'adoption de tels aimants puissants et légers permet avantageusement d'envisager de disposer les pôles d'aimantation permanente sur la partie rotative de la machine tournante avec une inertie réduite.
La culasse 1 porte au niveau de son pourtour intérieur, une série de tôles 8 en forme de U, disposées radialement comme des ailettes rayonnantes ; chaque tôle 8 est disposée suivant un demi-plan sagittal, c'est-à-dire un demi-plan radial passant par l'axe Δ ; lesdites tôles 8 sont réalisées en matériau magnétique présentant une perméabilité la plus élevée possible, comme des tôles en fer étamé ou en ferrite ; selon une variante, les tôles 8 sont en alliage fer silicium à grains orientés. Les tôles 8 en forme de lettre U, ont leurs deux branches du U dirigées vers l'axe Δ. De même, les susdits cavaliers magnétiques 6, constitués des poutres 7 et des aimants Ai, A2, situés à chaque extrémité desdites poutres 7, ont une forme de lettre U, les deux branches du U étant dirigées vers les tôles 8.
Les longueurs des tôles 8, suivant l'axe Δ, sont équivalentes aux longueurs des poutres 7 ; la largeur de chacune des branches du U desdites tôles 8 est égale à la longueur des aimants Ai, A2, disposés aux extrémités des poutres 7 ; ainsi les deux branches polaires de chaque cavalier magnétique 6 du rotor RO sont disposées vis-à-vis des deux extrémités correspondantes des tôles 8 du stator ST ; la distance radiale qui sépare l'extrémité des branches du U des tôles 8 et la face libre des aimants Ai, A2, constitue l'entrefer entre le rotor RO et le stator ST ; cet entrefer est par conséquent égale à la moitié de l'écart entre le diamètre interne de l'induit que constitue le stator ST, et le diamètre extérieur de l'inducteur que constitue le rotor RO.
Entre les différentes tôles, des tronçons actifs 9 sont disposés sensiblement parallèlement à l'axe Δ et remplissent l'espace tronconique défini par les deux tôles adjacentes, le diamètre interne de l'induit que constitue le stator ST, et le diamètre interne de la culasse 1. Lesdits tronçons sont réalisés à partir d'un bobinage d'un conducteur électrique, lequel bobinage pourra être réalisé d'une manière identique à celle décrite précédemment. Ainsi les nappes de conducteurs électriques sont bobinées autour des premières et deuxièmes branches du U que constituent les tôles 8. Avantageusement, il est prévu que le bobinage soit effectué à partir d'un outil de positionnement des conducteurs électriques et par voie de conséquence des fines tôles, actionneur par actionneur, une résine imprégnant au moins partiellement les fines tôles d'induit dans le stator ST, le susdit outil étant préalablement ôté.
En effet, la réduction de l'épaisseur des tôles 8 empêche avantageusement l'apparition de courants de Foucault générateurs de pertes énergétiques dues aux variations spatiale et/ou temporelle du flux magnétique dans une masse conductrice électriquement.
Selon une variante, plusieurs tôles très minces sont accolées en groupe pour constituer une tôle feuilletée d'épaisseur plus importante.
Selon une variante, la branche centrale du U que constitue les tôles 8, pourra être renforcée par une entretoise située sur une face de chacune des tôles et dont l'épaisseur est équivalente à la distance entre deux tôles successives, ou par une entretoise comportant une fente dans laquelle se loge la tôle et dont l'épaisseur est équivalente au pas entre deux tôles successives. Chacune de ces entretoises, de longueur supérieure à la tôle associée, permettant ainsi la mise en butée de ladite tôle, est en contact thermique avec la surface interne de la culasse 1 ; le matériau qui les constitue est de préférence en matériau magnétique, fer pur ou ferrite et permet ainsi de limiter la saturation de l'induction magnétique au niveau de la périphérie des tôles 8.
Ainsi selon ce premier mode de réalisation, chaque association d'un cavalier magnétique 6 du rotor RO, ou inducteur, et de au moins une tôle plane 8 du stator ST, ou induit, forme un circuit magnétique comportant deux entrefers dans lesquels le flux magnétique circule radialement.
II est prévu selon l'invention, que les cavaliers qui se succèdent à la périphéries du cylindre 5, présentent des aimantations alternées, c'est-à-dire que le cavalier 6 présentant une face Nord et une face Sud, est suivi et précédé par des cavaliers présentant une face Sud et une face Nord, et ainsi de suite ; d'autres dispositions d'aimantation peuvent être adoptées, par exemple une alternance d'aimantation de deux cavaliers en deux cavaliers ou une période de plusieurs cavaliers.
Le dispositif selon l'invention, comporte donc un nombre pair P = 2 N de cavaliers magnétiques 6, chaque cavalier comportant une paire de pôles opposés Nord et Sud. Le dispositif comporte donc un nombre de pôles égal à : 2 P = 4 N ; ce nombre et cette disposition polaire définissent des secteurs angulaires au nombre de P = 2 N.
Dans l'exemple représenté sur la figure 7, la machine tournante est constituée d'une culasse externe 1 qui forme une cage globalement cylindrique et constitue une sorte de stator externe ST.
A l'intérieur de la culasse, un noyau interne est monté rotatif autour d'un axe central Δ ; ledit noyau interne comprend un arbre 2, monté en rotation sur deux paliers 3, 4, à glissement ou à roulement, et immobilisé en translation ; ledit noyau interne constitue une sorte de rotor interne RO. Le susdit noyau interne est constitué d'une pluralité de montants 5, s 'étendant radialement et prolongés de bras 6, s' étendant axialement. Chaque ensemble constitué d'un montant 5 et d'un bras 6, en forme de lettre L renversé, solidaire de l'arbre 2, constitue une pièce polaire PO, réalisée en matériau magnétique présentant une perméabilité élevée, tel du fer doux. L'intégration d'une pluralité de pièces polaires PO de masse réduite et de forte perméabilité magnétique, disposées d'une manière rayonnante sur le pourtour de l'arbre 2, dans l'espace annulaire défini par la culasse 1, autorise la constitution d'une partie rotative de la machine tournante avec une inertie réduite. La culasse 1 porte au niveau de la face opposée aux bras 5 du noyau interne, une série de tôles 7 en forme de lettre L, disposées radialement comme des ailettes rayonnantes ; chaque tôle 7 est disposée suivant un demi-plan sagittal, c'est-à-dire un demi-plan radial passant par l'axe Δ ; lesdites tôles 7 sont réalisées en matériau magnétique présentant une rémanence la plus faible possible, comme des tôles en fer étamé ou en ferrite ; selon une variante, les tôles 7 sont en alliage fer silicium à grains orientés. Les tôles 7 en forme de lettre L, ont leur montant du L dirigé radialement et leur base du L dirigée axialement.
Avantageusement, lesdites tôles en forme de lettre L seront réalisées à partir d'une tôle de forme rectangulaire constituant la base du L, laquelle est pincée dans une tôle pliée suivant un axe perpendiculaire à l'axe Δ, celle-ci constituant le montant du L.
Ainsi la lettre L que constituent les pièces polaires PO, et la lettre L que constituent les tôles 7 sont symétriques autour d'un pôle sensiblement centré dans la section rectangulaire interne formé par la culasse 1, autour de l'arbre 2.
Les longueurs des tôles 7, suivant l'axe Δ, sont sensiblement plus faibles que les longueurs des bras 6 des pièces polaires PO ; les hauteurs des tôles 7 sont sensiblement plus faibles que les longueurs des montants 5 des pièces polaires PO ; la distance radiale qui sépare l'extrémité des tôles 7 des bras 6, constitue un premier entrefer entre le rotor RO et le stator ST ; la distance axiale qui sépare l'extrémité des tôles 7 des montants 5, constitue un second entrefer entre le rotor RO et le stator ST.
Des nappes de conducteurs électriques sont bobinées autour des montants des lettres L que constituent les tôles 7 ; ainsi des tronçons actifs 8 sont disposés sensiblement parallèlement à l'axe Δ et remplissent l'espace tronconique défini par les deux tôles adjacentes, le diamètre externe de l'induit que constitue l'ensemble des tôles 7, et la longueur interne du montant du L que constituent les tôles 7 ; bien entendu un espace entre les tôles 7 et la face interne correspondante de la culasse 1 est prévu pour permettre le bobinage des nappes de conducteurs électriques. Par ailleurs le bobinage desdites nappes pourra être réalisé d'une manière identique à celle décrite précédemment.
Avantageusement, l'ensemble des tôles 7 et des nappes de conducteurs électriques sera imprégné par une résine et rendu solidaire de la susdite face interne de la culasse 1 ; bien entendu, la réduction de l'épaisseur des tôles 7 empêche avantageusement l'apparition de courants de Foucault.
Par ailleurs, un second bobinage 9, dit d'excitation, est réalisé dans le volume torique, de section rectangulaire, situé dans l'espace laissé disponible entre les pièces polaires PO d'une part, et l'ensemble des tôles 7 et des nappes de conducteurs électriques qui constituent l'induit d'autre part. Ledit bobinage 9 est constitué de spires circulaires centrées autour de l'axe Δ ; il est par ailleurs solidaire du susdit induit et constitue un inducteur ; en effet, il génère un champ magnétique essentiellement axial, lequel champ magnétique se referme par les montants 5, les bras 6 et traverse les tronçons actifs 8 dans une direction perpendiculaire auxdits tronçons actifs 8, tout en étant contenu dans le demi-plan sagittal passant par l'axe Δ.
En comparant la structure proposée selon le premier mode de réalisation et celle constituant le second mode de réalisation, compte tenu de la présence d'un seul bobinage inducteur 9, il convient de supprimer une pièce polaire PO sur deux ; tous les pôles en déplacement sur une même face des tôles 7 devant porter la même polarité. Ceci pourrait provoquer une diminution de l'efficacité de la machine tournante ; il convient néanmoins de remarquer que le champ magnétique d'un inducteur bobiné est voisin du double de celui généré par des aimants permanents performants. Compte tenu de la structure de l'inducteur constitué du bobinage 9, on peut considérer que ladite structure est celle d'une machine tournante unipolaire.
Selon une variante, les susdites tôles 7 pourront être en forme de lettre I ; selon une autre variante, les susdites tôles 7 pourront être en forme de lettre U ; selon cette dernière variante, la machine tournante sera bipolaire.
Dans l'exemple représenté sur la figure 8, la machine tournante est constituée d'une culasse externe 1 qui forme une cage globalement cylindrique et constitue une sorte de stator externe ST.
A l'intérieur de la culasse, un noyau interne est monté rotatif autour d'un axe central Δ ; ledit noyau interne comprend un arbre 2, monté en rotation sur deux paliers 3, 4, à glissement ou à roulement, et immobilisé en translation ; ledit noyau interne constitue une sorte de rotor interne RO.
Le susdit noyau interne est constitué d'une pluralité de pièces polaires PO solidaires de l'arbre 2, en forme de lettre T, réalisées en matériau magnétique présentant une perméabilité élevée, tel du fer doux.
L'intégration d'une pluralité de pièces polaires PO de masse réduite et de forte perméabilité magnétique, disposées d'une manière rayonnante sur le pourtour de l'arbre 2, dans l'espace annulaire défini par la culasse 1, autorise la constitution d'une partie rotative de la machine tournante avec une inertie réduite.
Dans les deux volumes, laissés disponibles, entre les pièces polaires PO et l'espace interne de la culasse 1, deux ensembles, constitués chacun de tôles 7a, 7b en forme de lettre L comportant des nappes de conducteurs électriques 8a, 8b et d'un bobinage d'excitation 9a, 9b de forme torique, sont disposés symétriquement de part et d'autre du montant 5 de la lettre T que constituent les pièces polaires PO. Ainsi chacun des susdits ensembles est de structure équivalente à celle décrite précédemment concernant le deuxième mode de réalisation, et est disposé de manière symétrique par rapport à un plan médian , perpendiculaire à l'axe Δ, défini par le montant de la lettre T que constituent les pièces polaires PO.
On peut considérer que la susdite structure est celle d'une machine tournante unipolaire double.
Selon une variante, l'arbre 2 pourra comporter un alésage et un moyen conventionnel d'entraînement en rotation ; cette variante constitue une structure dite "pancake" ; dans ce cas, l'arbre 2 est rendu solidaire d'un arbre d'entraînement externe par rapport à la machine tournante, le stator ST étant lui-même solidaire de la structure externe par rapport à la machine tournante.
On peut observer que dans tous les modes de réalisation de l'invention, la disposition des tronçons actifs des conducteurs électriques dans un demi-plan radial entre les tôles et dans une direction perpendiculaire au champ magnétique inscrit également dans le demi-plan radial, permet d'obtenir de façon essentielle une force motrice tangentielle à la direction de rotation, ce qui maximalise l'efficacité de la machine tournante.
Diverses dispositions et interconnexions de nappes conductrices peuvent être envisagées, telle qu'une succession de nappes décalées progressivement et alimentées séquentiellement pour déplacer progressivement la polarité du stator, ou bien une interconnexion des nappes en série ou en parallèle.
Le dispositif actionneur électrique ou générateur électrique selon l'invention est destiné à fonctionner en courant continu ou éventuellement en courants découpés en créneaux à l'instar d'un actionneur pas à pas. Il est donc prévu d'ajouter des moyens de commutation permettant d'inverser le sens de circulation des courants dans les nappes de conducteurs. Les moyens de commutation peuvent être constitués par un système de bagues et de balais de type connu, par des commutateurs à semi-conducteurs ; de tels systèmes sont connus de l'homme de métier et ne seront pas décrits plus amplement.
En fonctionnement, les nappes de tronçons actifs 8, 9 entourant les tôles 7, 8 sont parcourus par des courants opposés et sont plongés dans des champs magnétiques opposés générés par les pôles Nord et Sud des pièces polaires PO, ce qui génère des forces tangentielles, dirigées dans une même direction, si bien que le noyau interne de l'actionneur électrique est mis en mouvement.
Le rotor ayant effectué une rotation angulaire correspondant au pas angulaire séparant deux pièces polaires PO, le système de commutation inverse le sens des courants dans les tronçons actifs 8, 9, les forces tangentielles générées sont toujours dirigées dans la même direction , compte tenu de la double inversion du sens des champs magnétiques générés par les pièces polaires PO et des courants dans les tronçons actifs 8, 9 ; ainsi le mouvement de rotation du noyau interne de l'actionneur électrique est entretenu.
Alternativement, le noyau interne peut être immobilisé alors que la culasse externe 1 est montée libre en rotation sur les paliers 3, 4. De façon curieuse, l'actionneur électrique ou le générateur électrique seront à culasse externe 1 rotative ou à rotor externe.
Diverses dispositions connues de l'homme de métier permettent alors de faire fonctionner un tel moteur à vitesse constante, variable, progressive ou en mode de fonctionnement pas à pas en commutant convenablement la polarité des courants dans les conducteurs. Dans le cas d'un générateur électrique, le rotor interne étant entraîné extérieurement en rotation, les courants générés dans les tronçons actifs seront collectés par un système de bagues et de balais ou un système équivalent.
Un tel générateur peut fonctionner aussi bien selon le principe magnétoélectrique, tel par exemple selon le premier mode de réalisation décrit précédemment, ou selon le principe dynamométrique, tel par exemple selon les deuxième et troisième modes de réalisation également décrits précédemment.

Claims

Revendications
1. Dispositif actionneur électrique ou générateur électrique, à excitation permanente multipolaire, et à courant continu ou commuté, réagissant à la force de répulsion magnétique comprenant : • une pluralité de conducteurs électriques d'excitation ou induit bobiné, et, • au moins deux cavaliers magnétiques (6) comportant chacun une paire de pôles magnétiques de polarité alternée, disposés parallèlement à l'axe de rotation (Δ) d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, de sorte que le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian de chacun des deux susdits cavaliers magnétiques (6), caractérisé en ce que la pluralité de conducteurs électriques ont des tronçons actifs (9) s 'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de rotation (Δ) d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, et déposées entre des tôles minces (8) de perméabilité magnétique suffisante et de susceptibilité élevée, espacées étroitement, lesquelles sont disposées parallèlement aux deux plans médians des susdits cavaliers magnétiques (6), de sorte que le flux magnétique généré par les susdits cavaliers magnétiques (6) circulant dans les susdits plans médians se referme dans les tôles minces (8) formant l'induit bobiné, l'ensemble constitué de la pluralité de conducteurs électriques d'excitation ou induit bobiné et des cavaliers magnétiques forme des circuits magnétiques à entrefers dans lesquels le flux magnétique circule sensiblement selon le plan médian des susdits cavaliers magnétiques (6).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque association du susdit cavalier magnétique (6) et d'une tôle mince (8) forme un circuit magnétique, disposé selon un demi-plan contenant l'axe de rotation (Δ) d'une machine tournante ou perpendiculairement à la direction de déplacement d'une machine linéaire, le circuit magnétique comportant deux entrefers traversés par le flux magnétique.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il constitue un élément d'une pluralité d'éléments identiques disposés symétriquement autour d'un axe Δ et parallèlement audit axe Δ, les paires de cavaliers (6) formant un inducteur, les tôles minces (8) et les susdits conducteurs électriques formant un induit, d'une machine tournante.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il constitue un élément d'une pluralité d'éléments identiques disposés parallèlement entre eux, les paires de cavaliers (6) formant un inducteur, les tôles minces (8) et les susdits conducteurs électriques formant un induit, d'une machine linéaire.
5. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque cavalier magnétique (6) comprend : • une poutre (7) en matériau magnétique présentant une perméabilité élevée, • deux aimants (Ai), (A2) de polarité magnétique opposée, solidaires de la poutre (7) au niveau de chacune de ses extrémités, chaque cavalier magnétique (6) ayant une forme de lettre U, les deux branches du U étant dirigées vers les tôles minces (8).
6. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque tôle mince (8) a une forme de lettre U, les deux branches du U étant dirigées vers les cavaliers magnétiques (6).
7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit inducteur est monté mobile en rotation, formant un rotor (RO) et que le susdit induit est monté fixe en rotation, formant un stator (ST), d'une machine tournante.
8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit inducteur est monté fixe en rotation et que le susdit induit est monté mobile en rotation, d'une machine tournante.
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdites tôles minces sont en forme de lettre L, dont le montant du L est disposé radialement et la base du L est dirigée axialement, et en ce que le susdit cavalier magnétique est constitué d'un montant (5), s'étendant radialement et prolongé d'un bras (6), s'étendant axialement, l'ensemble constituant une section rectangulaire entourant un espace disponible.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le susdit espace disponible comprend un bobinage (9) constituant un inducteur.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites tôles en forme de lettre L sont réalisées à partir d'une tôle de forme rectangulaire constituant la base du L, laquelle est pincée dans une tôle pliée suivant un axe perpendiculaire à l'axe Δ, celle-ci constituant le montant du L.
12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il constitue un élément d'une pluralité d'éléments identiques disposés symétriquement autour d'un axe Δ et parallèlement audit axe Δ, le bobinage (9) formant un inducteur, les tôles minces (7) et les susdits conducteurs électriques (8) formant un induit, d'une machine tournante.
13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il constitue un élément d'une pluralité d'éléments identiques disposés parallèlement entre eux, le bobinage (9) formant un inducteur, les tôles minces (7) et les susdits conducteurs électriques (8) formant un induit, d'une machine linéaire.
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