BE481480A - - Google Patents

Description

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  "Perfectionnements aux appareils à induction" 
La présente invention a trait à l'amélioration du fonctionnement de dispositifs électriques ayant des par- ties mobiles les unes par rapport aux autres, le mouve- ment relatif entre ces parties pouvant être soit une ro- tation, soit une translation linéaire d'une position à l'autre. Elle se rapporte plus particulièrement, mais non exclusivement à une servo-commande télémétrique de gran- de précision réalisée par le mouvement simultané de rotors des dispositifs transmetteurs et récepteurs et notamment des dispositifs du type bien connu de moteurs auto-synchrones ayant des stators triphasés. 



   L'invention a d'une façon générale pour objet de nou- veaux procédés et de nouveaux moyens pour la production dans les dispositifs du genre spécifié, en fonction de la posi- tion angulaire du rotor, de tensions et de variations d'im- 

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 pédance qui sont sensiblement des fonctions sinusoïdales pures. 



   L'invention a plus particulièrement pour objet un dis- positif de mesure ou de transmission à distance capable d'une haute précision par suite de l'élimination sensible- ment complète des erreurs dues aux caractéristiques de ro- tors. 



   L'invention a également pour objet l'amélioration de la préoision de systèmes télémétriques du genre spécifié par l'emploi de nouveaux procédés et moyens permettant de réduire les erreurs dues aux stators, ces procédés et mo- yens visant une nouvelle distribution des enroulements de stators. 



   L'invention a d'autre part pour objet de fournir aux ingénieurs électriciens un nouveau moyen leur permettant de déterminer d'avance les caractéristiques de construction de dispositifs électriques ayant des rotors en vue de réali- ser des performances optima, ce qui est important aussi bien dans le cas de génératrices ou moteurs de grande puissance ou à vitesse de fonctionnement élevée que dans le cas d'al- ternateurs à courant purement sinusoïdal et d'appareils de mesure ou de commande à distance du type auto-synchrone. 



  Il a été constaté en effet que les performances aussi bien de génératrices que de moteurs étaient améliorées si on réduisait au minimum les composantes harmoniques qui généra- lement étaient atténuées et perdues dans les connexions de transmission et entrainaient une réduction de rendement. 



   Les objets ci-dessus ainsi que d'autres, et des particu larités nouvelles de l'invention apparaîtront plus complè- tement de la description détaillée qui suit, et des dessins 

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 ci-joints, étant entendu que ces dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple nullement limitatif. 



   Jusqu'ici la pratique voulait que l'on cherche à obtenir la précision des systèmes de mesure et de commande à distance en rendant les transmetteurs et les récepteurs au- to-synchrone identiques et en comptant sur la correspondance de leurs caractéristiques. Mais cette méthode s'est révélée inadéquate, car les tolérances pratiques de fabrication, à moins de prendre des précautions spéciales, étaient trop grandes pour la réalisation d'une haute précision. Il a été constaté cependant qu'il est très avantageux dans les systè- mes de télémesure ou de télécommande de réduire au minimum les écarts de courants de la forme purement sinusoïdale dont l'obtention constitue l'objet principal de la présente inven tion. 



   Il est connu que toute courbe de variation, soit de ten sion, soit d'impédance en fonction soit de la position an- gulaire soit du temps, peut être analysée sur la base des séries de Fourier avec tout degré d'approximation voulu par l'emploi d'un nombre suffisant de termes. La présente in- vention, établit une distribution des enroulements de sta- tor et/ou de rotor, )elle que pratiquement tous les harmoni- ques pouvant affecter le fonctionnement ou les performances du système de télémesure ou de télécommande, se trouvent éliminés. En outre,   l'invention   apporte une nouvelle techni- que à l'utilisation de l'analyse de Fourier, de façon à ren- dre possible pour la première fois, une réalisation directe de stators et/ou de rotors du genre ci-dessus sans nécessi- ter l'établissement et l'essai d'une succession de modèles expérimentaux.

   Cette façon de procéder, en éliminant les harmoniques en ne les annulant, est plus efficace que tout procédé connu et notamment celui qui est décrit dans le bre- 

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 vet américain   No   2.348.572, dans lequel les harmoniques sont d'abord produits et ensuite affaiblis et dissipés. 



  Parailleurs, les techniques des deux procédés sont radica- lement différentes. 



   Avant d'entrer dans les détails, il sera donné ci-des  sous un bref aperçu général de la méthode suivie pour at- taquer ce problème. Par exemple, avec l'emploi d'un rotor bi- symétrique à deux pôles, la tension Es d'une spire ou bobine de stator et son angle peuvent être représentés par l'ex- pression Es = E1   sin. # +     E sin. 3     # +   E5 sin.   5    E7 sin. 



    7 #   dans laquelle les termes en cosinus ainsi que tous les termes en sinus d'ordre pairs ont été éliminés du fait de la   bi-symétrie   du rotor. D'autre part, en utilisant un stator triphasé, connecté en Y, les 3e et 9e harmoniques dis- paraissent, comme il est bien connu. Le 9e harmonique dis- paraît aussi avec les stators à 9 encoches, ce qui ne lais- se que le 5e harmonique et les harmoniques d'ordres plus éle vés avec leur amplitude rapidement décroissante avec le numé   ro   d'ordre de l'harmonique. Ainsi il ne reste pratiquement que les 5e et 7e harmoniques comme sources principales d'er- reurs.

   Cependant avec un rotor à pôles saillants, le 5e et/ ou le   7e   harmonique également peuvent être pratiquement éli- minés en amincissant les faces des pôles vers leurs extrémi- tés, en tenant compte de leur largeur de manière à augmenter l'entrefer vers les extrémités, comme il est connu. 



   Mais lorsqu'un rotor à pôles ainsi conformés est utilisé dans un récepteur d'une transmission ou d'une commande à dis tance à servo-moteur et que, pour une raison quelconque le servo-moteur ne fonctionne pas, le dit rotor introduit dans le système des erreurs qui détruisent la précision des au- 

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 tres récepteurs branchés en parallèle. Ceci rend hautement préférable un rotor cylindrique à pôles non saillants. Com- me les stators associes avec les rotors à deux pôles n'em- ploient qu'un nombre impair d'encoches pour réduire les er- reurs et que   Jour   des enroulements non divisés et des stators triphasés, le nombre d'encoches est un multiple entier de trois, le nombre possible d'encoches dans le stator serait   3, 9, 15, 21, 27, 33......   



   En prenant par exemple, un stator à 9 encoches et un rotor bipolaire circulaire, à 8 encoches, aveo environ une encoche de décalage relatif entre le stator et le rotor, le nombre de barres dans plusieurs encoches peut être déterminé selon la présente invention de façon à assurer une élimina- tion pratiquement complète des 5e et 7e harmoniques, ce qui fait que des bobines parallèles ou équivalentes, inductives avec des nombres de spires inégaux sont ainsi utilisables dans le stator selon la présente Invention. 



   Une fois cette   conception   formulée, alors d'après l'exa- men des courbes de   Es/Er   pour différents angles de rotor, Es et Er étant respectivement les tensions de stator et de rotor (pour une phase considérée), la distribution des spi- res de l'enroulement a été changée de 100-50 pour une phase à 80-50-20 (ou environ 55 1/3 - 33 1/3 - 13 1/3% du nombre to- tal de spires par phase) et une amélioration marquée de per- formances a été constaté. 



   Toutefois, par la modification de l'qnalyse de Fourier suivant l'invention, ces pourcentages deviennent 53,2, 34,7 12,1 et l'élimination des harmoniques du 3e au 9e ordre.est pratiquement complète et indépendante des caractéristiques de tout rotor symétrique, ce qui présente une grande   importan-   

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 ce pratique. Ceci permet d'obtenir dans un système de oom- mande à distance auto-synchrone triphasé à servo-moteur, à la fois une précision plus grande et une tension de zéro ré- siduelle beaucoup plus basse, ce qui rend possible l'emploi pour le récepteur d'un entrainement par servo-moteur beaucoup plus sensible.

   De plus, en utilisant l'analyse de Fourier modifiée selon la présente invention, il est possible avec un stator à 9 encoches, un rotor symétrique bipolaire et une connexion en Y non désirée d'établir un enroulement de sta- tor employant quatre bobines avec 34,7, 30,5, 22.7 et 12.1% du nombre total de spires par phase, avec (à cause de la symétrie des harmoniques par rapport au 9e harmonique), des harmoniques négligeables depuis le 3e jusqu'au 15e, et sans qu'aucun harmonique d'ordre plus élevé ne soit produit en quantité appréciable. 



   De même, les conditions imposées par des buts spéciaux peuvent être remplies par l'analyse de Fourier ainsi modi- fiée. Ainsi, par exemple, un enroulement virtuellement égal disposé perpendiculairement aux bobines parallèles sus-mentionnées, peut être utilisé pour fournir avec les dites bobines deux composantes de champ à angle droit, cet enroulement pouvant être un enroulement constitué par une série de bobines séparées, composées respectivement de nom- bres de spires correspondant aux moitiés des valeurs 34,7, 30,5,   22,7   et 12,1% indiquées précédemment. 



   Le résumé qui précède illustre aussi bien les possibi- lités que la flexibilité de la méthode de la présente inven- tion. 



   Sur les dessins, sur lesquels les mêmes numéros de réfé rance indiquent des parties semblables dans toutes les figu- 

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 res : 
La figure 1 est un schéma d'un système de   servo-comman-   de à distance auto-synchrone classique; 
La figure 2 est une représentation schématique d'un sta- tor typique avec une distribution de bobines classique, les bobines ayant un nombre égal de spires et étant espacées uni- formément d'un angle constant; 
La figure 3 est une représentation schématique analogue montrant une distribution commune de bobines semblables con- venant pour des systèmes triphasés. 



   La figure 4 est une représentation schématique similaire d'un autre enroulement plus ou moins classique donnant des résultats identiques à ceux du schéma de la figure 3; 
Les figures 5 et 6 sont des représentations   schématiques   des stators à 9 encoches avec uhe répartition des bobines éta- blie selon l'invention en vue d'éliminer les harmoniques, la disposition de la figure 5 ne nécessitant pas la connexion en Y pour éliminer le troisième harmonique tandis que la disposi- tion de la figure 6 exige la connexion en Y pour éliminer le troisième harmonique; 
La figure 7 est un schéma conventionnel de connexions pour un dispositif de commande à distance biphasé utilisant deux phases perpendiculaires l'une à l'autre dans le stator et un enroulement monophasé sur le rotor;

   
La figure 8 montre une répartition de bobines pour un stator à 9 encoches avec un enroulement d'une phase de type en escalier fait suivant l'invention, disposé perpendiculai- rement à celui de la figure 5 formant la deuxième phase, seu- le la bobine inférieure de la figure 5 étant indiquée en pointillés au bas de la figure 8, pour montrer l'orientation relative des bobines dans les deux phases; 

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La figure 9 est un graphique montrant la relation entre l'angle de rotor et le faoteur de couplage pour   un/stator   à 9 encoches et un rotor à deux pôles saillants avec un amin   cissement   nul et un amincissement de 0,127   mm.   comme indiqué sur   l'un   des croquis accessoires tandis que l'autre croquis accessoire montre le zéro de référence angulaire. 



   La figure 10 est un graphique analogue pour une bobine à pas égal à trois encoches pour diverses largeurs et divers amincissements du rotor; 
La figure 11 est une représentation schématique d'un stator à 9 encoches montrant une barre et l'axe de référence du rotor; 
La figure   12   est un graphique montrant le coefficient de couplage pour une phase avec le fondamental et le troisième harmonique tracés en fonction du temps; 
La figure 13 est une représentation schématique d'un stator à 9 encoches montrant la position de l'axe de référen- pour la symétrie par rapport à un axe normal à l'axe de ré- férence;

   
La figure 14 est un graphique ayant les mêmes coordonnées que la figure 12, mais montrant le fondamental pour la bobi- ne a-e à pas égal à quatre encoches de la figure 13, le fon- damental étant déphasé de 10  et le troisième harmonique de 30  par rapport à l'axe de référence de la figure 13; 
La figure   15   est un diagramme vectoriel pour le fondamen- tal du graphique de la figure 14; 
La figure 16 est un diagramme vectoriel analogue pour le troisième harmonique de la figure 14; 
La figure 17 est une représentation schématique d'un    rotor monophasé à 7 encoches, travaillant dans un stator nor-   mal, biphasé, à 12 encoches avec l'enroulement de rotor con- 

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 forme à l'invention;

   
La figure 18 est une représentation schématique similai- re d'un rotor à 2 pôles saillants amincis, dans un stator à trois bobines dans trois encoches et 6 encoches   iaactives   de façon 4 constituer effectivement un stator à 9 encoches; 
La figure 19 est un diagramme d'enroulement similaire à ceux des figures 5 et 6 montrant les positions possibles des bobines parallèles indépendantes dans un stator ayant un nom- bre impair d'encoches par exemple quinze,comme montré. 



   La figure 1 montre une   serve-commande   auto-synchrone bien connue ayant des dispositifstransmetteur et récepteur semblables et un servo-moteur associé avec le dernier. Si l'on fait abstraction du dit servo-moteur, les conducteurs d'amenée du courant alternatif 11 et 12 doivent être consi- dérés comme connectés aux enroulements de rotor 13 et 14 des dispositifs transmetteur et récepteur 15 et 16 respectivement. 



  Dans l'exemple montré, ces conducteurs sont reliés à l'enrou- lement de rotor 13 du transmetteur ainsi qu'à une phase du servo-moteur et au dispositif amplificateur associé avec l'enroulement de rotor 14 du récepteur 16. Les dispositifs transmetteur et récepteur 15 et 16 respectivement, ont trois phases 17, 18, 19 et 20, 21 et 22 connectées en Y et ils sont reliés entre eux par les conducteurs 23, 24 et 25. La figure 1 montre la position d'équilibre du système, l'enroulement de rotor 14 du récepteur étant perpendiculaire à l'enroulement de rotor 13 du transmetteur et le flux dans le récepteur, pour réduire au minimum la tension de sortie de l'enroulement 14.

   La position de référence zéro au transmetteur est indiquée en EZ15 dans laquelle l'enroulement 13 est parallèle à la phase 17 du stator correspondant, et celle au récepteur est indiquée en EZ16 dans laquelle l'enroulement de rotor 14 est normal au plan de la plase correspondante 20. Malgré lefait que les enroulements de rotor 13 et 14 n'ont pas des positions semblables même pour cette condition de référence zéro, il 

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 a été établi que les courants purement sinusoïdaux produisent des mouvements angulaires exactement égaux des enroulements de rotor 13 et 14, vers l'équilibre. 



   Le moteur biphasé 26 est actionné en fonction de la dif   férence   de phase du courant de sortie amplifié de l'enroule- ment de rotor 14 du récepteur, par rapport au courant alter- natif d'alimentation, pour produire la condition d'équilibre spécifiée, un décalage de phase de 90  étant produit , par exemple, dans l'amplificateur. 



   Alors, en tenant compte du décalage de phase de 90 , les positions de référencezéroEZ15 et EZ16 au transmetteur et au récepteur peuvent être amenées en parallélisme avec les phases correspondantes 17 et 20 respectivement, en vue de déterminer l'erreur télémétrique. 



   Au lieu d'avoir   uneseule   bobine pour chaque phrase, on peut, en réalité, utiliser un stator à 9 encoches avec une pluralité de bobines par phase. Ces bobines peuvent être établies de la façon classique, comme dans la figure 2, en ce qui concerne une phase. Avec un rotor 'bipolaire symétrique, parallèle à la bobine c-h, associé avec les bobines b-g et d-i, tous les termes en cosinus et les termes en sinus d'har- moniques pairs disparaissent. Dans le présent exemple,, cha- cunedes trois bobines a 50 spires. 



     Mais,   pour un stator triphasé à 9 encoches, les bobines sont modifiées de la façon classique, comme dans la figure 3, pour avoir des bobines analogues pour chaque phase, en fai- sant occuper, par chaque phase, un tiers du nombre total d'encoches, 3 dans le cas présent. Ainsi, nous avons les bobines c-h, c-g et d-h ayant chacune 50 spires   conme   dans la figure 2. 

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   En vue de réduire le travail de bobinage et de fixation mais sans produire de changement significatif ou perceptible de l'effet électro-magnétique, les bobines peuvent être re- disposées de façon plus ou moins classique, comme indiqué sur la figure 4, sans changer les caractéristiques électriques de l'enroulement, et, par suite, sans tomber dans la présente invention. Les extrémités des conducteurs qui forment les bobines parallèles peuvent être reconnectées pour former des bobines équivalentes dans lesquelles le sens de plusieurs conducteurs n'est pas changé, et d'une façon générale il est possible de réaliser un grand nombre de configurations diffé- rentes de bobines sans affeoter les caractéristiques   électri-   ques de l'enroulement.

   Les bobines parallèles sont décri- tes à la fois pour plus de clarté et à titre de réalisation préférée. 



   Sur la figure 4, la bobine   c-h   embrasse 4 dents suivant le trajet le plus court et a 100 spires. La bobine d-g, de même, embrasse 3 dents et a 50 spires. cette disposition produit des 5e et   7e   harmoniques bien importants lorsqu'on emploie un rotor circulaire, les dits harmoniques apparais- sant respectivement dans l'équation (1) donnée plus loin comme E5   sin. 5    et E7 sin. 7   #.   



   Ainsi qu'on l'a fait   remarquer précédemment,   le 5e harmonique peut être pratiquement éliminé et le 7e forte- ment réduit par l'emploi d'un léger amincissement des extré- mités des deux pôles saillants du rotor. Cette particularité sera discutée dans la suite et doit être considérée comme faisant partie de l'invention seulement en relation avec la stator spiral de la figure 18. Ou bien encore, un harmonique, par exemple le 5e, peut être éliminé dans l'enroulement comme de la figure 2, en utilisant entre les bobines, un angle élee- 

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 trique de 5 x 40  = 200  avec 0,5 N/ cos 20  =   0,532   N spires pour chacune des bobines latérales   b-g   et d-i pour N spires de la bobine c-h. 



   Mais il existe une autre solution, meilleure au point de vue commercial qui fait partie également de l'invention. 



  On s'est rendu compte qu'avec un stator à 9 encoches, on pouvait utiliser un maximum de quatre bobines parallèles dans chacune des phases. Le point principal à noter ici est qu'un maximum de seulement   quatrobines   indépendantes par phase, est possible dans un stator à 9 encoches.

   Comme on le montrera par la suite, pour une élimination pratique- ment complète des harmoniques impairs, depuis le Se jusqu'au 15e, le 3e étant éliminé sans emploi d'un stator triphasé, le nombre de spires par phase dans les bobines identifiées par leur indice correspondant au nombre de dents embrassées sui- vant le trajet le plus court, s'expriment comme suit, aussi bien en % du nombre total par phase qu'en nombre réel de spi- res par phase 
 EMI12.1 
 
<tb> Hobines <SEP> % <SEP> spires
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N4 <SEP> 34,73 <SEP> 52
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N <SEP> 30,54 <SEP> 46
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N2 <SEP> 22,67 <SEP> 34
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N1 <SEP> 12,06 <SEP> 18
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 100.00% <SEP> 150 <SEP> spires
<tb> 
 Ces bobines sont identifiées de façon correspondante dans la figure 5.

   En d'autres termes, deux bobines ont été ajou- tées à celles de la figure 4 pour obtenir un fonctionnement amélioré, y compris l'absence de tout effet dû aux caracté- ristiques d'un rotor rond ayant deux pôles symétriques; le rotor étant dans ce cas, de préférence, du type à pôles non saillants.      

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   Egalement, d'après l'invention, comme indiqué sur la figure 6, une bobine unique peut être ajoutée aux deux de la figure 4 avec la même amélioration du fonctionnement, la différence principale étant que le bobinage est plus simple, tout en étant également efficace pour un stator triphasé connecté en Y. La relation entre les bobines est la suivante: 
 EMI13.1 
 
<tb> Bobines <SEP> % <SEP> spires
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N4 <SEP> 53,2 <SEP> 80
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N3 <SEP> 34,7 <SEP> 52
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N2 <SEP> 12,1 <SEP> 18
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 100,0% <SEP> 150 <SEP> spires
<tb> 
 En d'autres termes, on a supprimé sur la figure   5   la bobine N1 qui a le coefficient de couplage le plus bas pour le fon- damental et qui est la plus difficile à installer. 



   L'addition de toute bobine   N 2 à   l'enroulement de phase d'un stator à 9 encoches produit une amélioration d'autant plus grande que l'on se rapproche de la valeur correcte dans le choix du nombre de spires pour cette bobine N2. 



   Une réalisation quelque peu différente est montrée en application à une disposition courante de la figure 7 dans laquelle le transmetteur 30 induit des composantes sinus et cosinus dans deux phases normales l'une   à   l'autre 31 et 32. 



  Le récepteur 33 comporte des phases mutuellement perpendicu- laires analogues 34 et 35, Les rotors respectifs 35 et 36 du transmetteur et du récepteur sont connectés   à ,une   source commune de courant alternatif. Il en résulte qu'un mouvement angulaire du rotor 36 du transmetteur produit un mouvement similaire du rotor   37 du   récepteur jusqu'à une nouvelle posi- tion d'équilibre, comme il est bien connu. 

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   Selon l'invention, une phase d'un stator à 9 encoches utilisé dans cette disposition est faite comme le montre la figure 5, tandis que l'autre phase normale à la première est faite comme l'enroulement en escalier de la figure 8. Par suite de l'inclinaison moyenne des enroulements, il faut environ 1,5% de tours en plus dans ce dernier enroulement. 



  Il est visible, d'après la figure 8 que les quatre bobines de la figure 5 sont divisées en 8 bobines, comme suit : 
 EMI14.1 
 
<tb> Bobines <SEP> -IL <SEP> spires
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2N4' <SEP> 34,73 <SEP> 54
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2N3' <SEP> 30,54 <SEP> 46
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2N2' <SEP> 22,67 <SEP> 34
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2N1' <SEP> 12,06 <SEP> 18
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 100,00% <SEP> 152 <SEP> spires
<tb> 
 
Les deux bobines N , par exemple, peuvent avoir 9 spires, les bobines NI, étant lesbobines c-d et   g-h.   Cette phase bénéficie de la même absence d'harmonique que celle qui est montrée sur la Figure 5, à laquelle elle est normale. En choisissant un nombre total de spires différent, les nombres entiers de spires se rapprochent davantage des proportions correctes. 



   En se reportant à la figure 8, le couplage dans un sens, entre les deux phases dans une encoche donnée quelconque, par exemple l'encoche e, est complètement neutralisé par un couplage identique dans le sens opposé dans une encoche com- plémentaire, o'est-à-dire l'encoche f. Pour éviter la confu- sion, seule, la bobine e-f de l'autre phase est montrée,   n   pointillés) sur la figure 8. 



   Ainsi qu'il a été mentionné précédemment en relation avec les figures 2-4, le 5e harmonique peut être pratiquement 

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 éliminé au moyen d'un élargissement de valeur correcte de l'entrefer vers les extrémités des arcs polaires des pales d'un rotor à deux pôles saillants. Ainsi, en se reportant à la figure 9, un élargissement de l'entrefer de 0,127 mm. est le meilleur pour un rotor de 8,18 mm. de largeur et de 12,6 mm. de diamètre avec un entrefer minimum de   0,063   mm. 



   Le graphique de la figure 9 montre la tension pour le stator en pour cent de celle du rotor, pour diverses posi- tions du rotor par rapport à sa position de zéro montrée sur le croquis auxiliaire de la figure 9 des enroulements de stator. La courbe A3, par exemple, correspondant à un entre-
3 fer constant montre'cette relation comme étant non sinusot- dale, avec un fort 5e harmonique, tandis que la courbe B3, pour un rotor avec un élargissement de l'entrefer vers les extrémités des aras polaires de 0,127 mm. est sensiblement une sinusoïde pure, la courbe, pour la bobine qui entoure trois dents suivant le trajet le plus court, étant une bon- ne moyenne si on considère les coefficients de couplage des divers enroulements.

   Les autres courbes B contiennent seule- ment comme harmoniques appréciables, des 3e harmoniques, qui, toutefois, sont neutralisés par la connexion en Y. 



   Ainsi qu'on l'a remarqué précédemment, ce rotor cons- titue un des moyens pour l'application dans la pratique de la méthode d'obtention d'une précision de télécommande supé- rieure par la réalisation d'un couplage entre le stator et le rotor qui varie pratiquement suivant une fonction purement sinusoïdale avec la variation de la position angulaire du rotor.

   Bien que des surfaces magnétiques déformées définis- sant des entrefers variables soient bien connues dans la technique des moteurs et des générateurs, l'utilisation d'une variation de profil dépendant de la largeur de l'épanouisse- 

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 ment polaire et établie avec précision pour l'obtention d'une relation   sinusoidale   dans les télécommandes auto- synchrones permet de résoudre un problème qui était depuis longtemps un obstaole pour les travailleurs experts dans cette technique. 



   La figure 10 est un graphique analogue à celui de la figure 9, dans lequel le rapport de tension de la bobine en- tourant trois dents est comparé à une courbe purement sinu-   soidale   pour plusieurs variations différentes de profil des arc polaires et pour deux largeurs du rotor. Ceci montre que la variation de profil des arcs polaires du rotor sus- mentionné dans le sens d'augmentation de l'entrefer vers les extrémités des arcs polaires du rotor donne un comportement optimum et qu'il permet de diminuer la largeur effective du rotor. En d'autres termes, un rotor plus étroit exigerait une augmentation moindre de l'entrefer. 



   La considération des graphiques tels que montrés sur la figure 9 a également conduit à la réalisation d'une rela- tion se rap,prochant sensiblement d'une fonction purement si-   nusoïdale   par addition de la bobine 2 et l'adoption pour les autres bobines de nombres de spires montrés sur la figure 6. 



  Ce moyen additionnel permet d'amener les courants de circu- lation dans les trois phases, en phase, par rapport au temps, lorsque les rotors du transmetteur et du récepteur sont dans des positions de correspondance, en éliminant les 5e et 7e harmoniques de leurs impédances. 



   Ceci donne aussi une tension de zéro meilleure puisque le zéro médiocre que l'on a avec les enroulements classiques est dû aux différences de phases par rapport au temps de ces courants de circulation. 



   Par exemple, avec les enroulements de stators classiques, lorsque le rotor du transmetteur était à 30  de son zéro de   référence,le   rotor du récepteur était en équilibre à 32 , ce 

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 qui donnait une erreur de zéro de 2 . Cette erreur de zéro de 2  était causée par les harmoniques impairs mentionnés. 



  Bans ces conditions, il existait une tension de 0,150 volt résultant d'une relation incorrecte des phases par rapport au temps des dits courants de circulation. L'existence de cette tension était préjudiciable puisqu'elle se traduisait par le maintien d'un degré d'amplification pour l'entraîne- ment du moteur tellement bas que la commande à distance n'é- tait plus suffisamment sensible pour assurer le fonctionne- ment optimum. Grâce aux masures prises conformément àl'in- vention, cette tension de zéro peut être réduite à moins de un dixième de la valeur de 0,150 volt, avec une augmentation proportionnelle du degré d'amplification passible et de la sensibilité, et une diminution proportionnelle de l'erreur. 



   Une fois que la conception de base précédemment décrite, est bien comprise, il est possible de modifier la distribu- tion des spires dans les diverses bobines et déterminer ex- périmentalement l'approximation avec laquelle on approche de la relation véritablement sinusoïdale, en faisant des modifications successives, selon l'invention, jusqu'à ce qu'on obtienne la précision voulue. 



   Mais, bien que la méthode qui précède permette d'obtenir les résultats pratiques justifiant l'intérêt de la présente invention, celle-ci fournit également un procédé nouveau et plus direct, qui élimine utilement les approximations successives de tâtonnement. 



   Considérons la tension produite et l'impédance créée par une barre conductrice unique dans une encoche de stator d'un stator à 9 encoches, par exemple de la figure   11,   lors- que la position angulaire d'un rotor non défini, excité en 

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 courant alternatif varie. sur la figure 12, la   courbe@E   montre le couplage d'une barre avec le rotor en volts par barre pour 1 volt par spire dans le rotor. Comme une barre constitue une demi-spire, le facteur de couplage maximum ainsi exprimé est environ 1/2. Les courbes El et E3 mon- trent la composante fondamentale et les fortes composantes de 3e harmonique. 



   Ceci peut se mettre sous la forme d'une série de Fou-   rier   :: ET = E1 sin   #   + E1'   cos #   E2 sin   2 #   + E2,cos   2#   (2) 
 EMI18.1 
 et Z a Zo + Z1 sin 0 + Zlt cos 0 + z2sin 2 zij + Z2'cos 20 (3) ou Z est une impédance mutuelle conventionnelle. appelons l'axe de l'arbre du rotor l'axe Z et l'axe des pôles N et S l'axe X.

   Alors si le noyau de fer du rotor est par exemple symétrique mécaniquement,   magnétiquement   et élec triquement aussi bien par rapport à l'axe x que par rapport à l'axe y, tous les termes harmoniques pairs,   c'est-à-dire   tous les termes en sinus et cosinus et tous les termes en cosinus disparaissent et tous les termes atteignent une va- leur algébrique maximum à 90  
ET = El   sin 0 +   E3 sin   3 # +   E5   sin 5 #   (4)   Z -   Zo+Z1 sin   #   + Z3 sin 3   # + Z5   sin 5   #     (5)   
La figure 5 montre les quatre bobines parallèles indé- pendantes possibles d'un stator à 9 encoches.

   En se rappor- tant à la Figure 13, l'axe de référence est choisi à 90 /n de l'encoche, a, pour amener cet axe à être parallèle aux bobines, n'étant le nombre d'encoches du stator. Ainsi qu'il est montré sur la figure 14, avec le dispositif ci-dessus, la courbe de couplage fondamentale des barres dans l'encoche a est déplacée de 10 , et la courbe de couplage fondamental des barres dans l'encoche e est déplacée de 170 , de sorte que le couplage de la bobine (n-1)'/2, = 4 où.   (n-l)/2   est le   pas de cette bobine, est N(n-1)/2 90  o 90    
 EMI18.2 
 El sj,n ( an ) )-N( n-1 1/ 2 El six (iso 0 90 n 
90  2 E1 (sin   #)   N(n-1)/2   cos - )   n 

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 où N est le nombre de spires et l'indice est le pas des en- coches.

   Pour le stator à 9 encoches, ce facteur est 2E1 sin N4 cos 10 . 



   Ce facteur de couplage fondamental est montré sur la figure 14 et sous forme vectorielle sur la figure 15. 



   De même, le facteur de couplage fondamental dans la   bobine (n-3) de pas égal à 5 est 2E1 sin N(n-3)/2 900 2   cos - comme le montre l'équation suivant (7) n    90  90  ET1 = 2E1 sin [N(n-3)/2 cos 90 /n + N(n-5)/2 cos 90 /n +   N1 cos (n-2) 90 /n ] (7) qui, pour le stator à 9 encoches se réduit à ET1 = 2E1 sin (N4 oos 10  + N4 cos   30  +   N2 cos   50  +   N1 cos 70 ) (8) 
De même, pour tout harmonique h dans la courbe de cou- plage de la figure 12, la-phase de la courbe est déplacée de 90 /n pour les barres de l'encoche a. Ainsi, le 3e harmoni- que des barres dans l'encoche a d'un stator à 9 encoches mon- tré sur la figure 13 est à trois fois   la    soit 30  du zéro de la courbe du 3e harmonique.

   Les 3e harmoniques des barres dans les encoches a et e, s'additionnent vectoriellement comme le montre la figure 16, de sorte que le troisième har- monique dans la bobine 4 du stator à 9 encoches est ET1 - 2E1 sin   3#   (N4 cos 30 ) (9) 
Ceci peut s'exprimer de façon générale pour tous les harmoniques, comme suit : 
 EMI19.1 
 "Tl - 2% sin h 0 [ N(n-.12 cos h 900 N(n.,3J%2 cos 900 ETl 2En. sin h N(n-ll/2 cos - N (n:-3)/2 cos 90    N1 cos h(n-2) 90 /n (10)    D'après ce qui précède, il est visible que tout harmonique donné peut être supprimé au moins de deux façons différentes:

   

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 ou bien Eh sin   h#   peut être rendu égal à zéro en modifiant la distribution du flux du rotor ou bien le terme entre cro- chets peut être annulé par une distribution appropriée des spires dans les encoches du stator, conformément à l'équa- tion   (10).   



   Il y a lieu de remarquer que les éléments stator et ro- tor peuvent être interchangés ou inversés, de sorte qu'un rotor cylindrique ayant un nombre impair d'encoches, avec un enroulement sinusoïdal à une ou plusieurs phases, réparti comme il a .été esquissé ci-dessus, fonctionne comme un stator ayant un nombre pair d'encoches et des enroulements symétri- ques très simples. De tels enroulements seraient très avan- tageux lorsqu'il est désirable d'avoir un grand nombre de phases au stator. 



   Sur la figure 17, c'est le rotor, au lieu du stator, qui est bobiné non harmoniquement, selon l'invention, tandis que le stator, est symétrique. Pour cet exemple, un enroulement monophasé est placé sur un rotor à 7 encoches utilisant trois bobines parallèles, ou leurs équivalents, et deux enroulements normaux, monophasés, sont placés sur un stator à 12 encoches utilisant deux bobines parallèles par phase, de préférence,' chacune d'un pas de 5 encoches. 



   Cette construction a l'avantage que le rotor n'a pas besoin d'être tellement symétrique, ce qui est de grande im- portance pour des applications aux commandes de haute pré- cision et notamment aux transmetteurs d'angles de position de gyroscopes suspendus à la cardan, Ceci illustre la possi- bilité d'inversion du rotor et du stator. 



   La disposition montrée sur la figure 18 est basée sur la forme du rotor pour produire une distribution du flux de rotor qui élimine les 5e et 7e   hamoniques.   Le rotor et le o stator ont un décalage relatif de 40 le stator comportant 

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 effectivement 9 encoches composées de 6 encoches inactives complétant 3 encoches contenant les bobinages, avec les bobi- nes connectées en Y pour éliminer le 3e harmonique.

   Cette construction permet de réaliser des unités transmettrices et réceptrices selon l'invention de dimensions minima, ces unités étant capables d'assurer entre la tension et le mouvement du rotor une relation qui se rapproche pratiquement d'une véritable sinusoïde, rendant ainsi possible la réa- lisation d'une télécommande précise avec des dispositifs du type auto-synchrone à servo-moteur décrits, les   arcspolaires   des pôles du rotor étant amincis vers les extrémités de façon à produire la relation sinusoïdale désirée. 



   Ainsi qu'il apparaît sur la figure 19 qui montre un stator ayant un nombre n impair d'encoches le nombre maximum de bobines parallèles indépendantes est n-1 pour les quin- 
2 ze encoches de ce stator. 



   Dans l'emploi du procédé de Fourier modifié, une cer- taine symétrie apparait dans   l'élimination   des harmoniques au-dessus et au-dessous du nème harmonique, où n est toujours le nombre d'encoches du stator. 



   Considérons le nème harmonique: cos h 90 /n - cos n 90 /n = cos 90  = 0 (11) Alors, pour l'harmonique h' = n + 2 : cos h'   90 /n -   cos (n+2) 90 /n = cos (90 +180 /n) (12) et pour   l'harmonique     h" =     n-2:   cos h"   900/n -   cos   (n-2)90 /n =   cos (90 -180 /n) (13) 
On verra, d'après les équations (12) et (13) que ces termes sont symétriques par rapport au nème harmonique, puis- que cos (90 +180 /n) = - cos   (90 -180 /n)   
De cette façon, si le Eh" pour une valeur particulière quelconque de h inférieure à n est rendu nul en distribuant l'enroulement de façon à rendre nul le .terme entre crochets, alors, la valeur de la somme 3h', pour un ordre égal au-des- 

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 sus de   n,

     est également nulle. 



   Par exemple, avec un stator à 9 encoches, où E7 est rendu égal à zéro, E11 est aussi nul puisque: 
 EMI22.1 
 E7-2E'lsin 715(N4cos 90 +NSoos 120 +N2cos350 +Nlgos 4900)=O (15) et: E11 llsin 11%(N cos 110o+NScos 560 +N 2 oos 550 0+Nloos770o)-o (16) En remarquant que : cos 70  = - cos 110  cos 210  = - cos 330  cos 350  = - cos 550  = - cos 190  cos 490  = - cos 130  = - cos 770  = - cos 50  En d'autres mots, les termes N4' N3' N2' N1 sont identiques dans les deux équations et les termes en cosinus ont des valeurs numériques identiques mais sont de signes opposés. 



  On peut remarquer en passant, que le terme N3 dans les équa- tions (15) et (16) est de signe opposé aux autres termes. 



   En ce qui concerne le facteur de couplage fondamental des enroulements de type en escalier, le couplage de la bobi ne à pas de quatre encoches, dans un stator à 9 encoches par exemple, est : (1 + cos 20 ) au lieu de (2 cos 10 ), comme il a été expliqué pour un enroulement à bobines parallèles ou 
 EMI22.2 
 8 ces 10  2 + 0,9848 1,9696 1+eos 20  1 + 0,9397 1,9397 1,015 En d'autres termes, l'enroulement à bobines en escalier exige 1,5% plus de spires que l'enroulement correspondant à bobines parallèles. Bien que cet effet soit petit, sa prise en consi- dération aide à améliorer la distribution des enroulements. 



   Bien que ceci soit généralement moins intéressant, un stator et un rotor ayant un nombre pair d'encoches peuvent être utilisés, conformément à l'invention, par une extension 

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 du procédé précédent, cette extension étant considérable, car cette application exige la prise en considération d'enroule- ments non parallèles, et, par suite, aussi bien des termes sinus que des termes cosinus de Eh. On ne la donne pas ici, puisqu'elle n'implique aucun nouveau principe, et elle peut être effectuée par une personne connaissant cette technique sur la base des explications qui précèdent. De même, d'au- tres enroulements de type en escalier, généralement indési- rables, peuvent être réalisés pour des cas particuliers, dans le cadre de l'invention, avec des stators ayant un nombre impair d'encoches. 



   D'après ce qui précède, il apparaît clairement que l'in vention peut être réalisée sous des formes nombreuses et di- verses. Comme exemple, il peut être avantageux de l'utiliser avec de gros alternateurs dans lesquels le rendement peut être augmenté par la production d'une onde de tension se rappro- chant sensiblement de la forme purement   sinusotdale.   Comme autre exemple, on peut l'utiliser simplement avec des éléments électriques capables de déplacements relatifs par translation au lieu de rotation, par exemple dans des détecteurs pour produire des signaux de travail destination de trains en mouvement. Comme autre exemple encore, elle permet de réali ser une modulation plus précise d'une tension d'entrée à on- de carrée.

   Elle permet également d'éliminer une difficulté de vieille date des systèmes de servo-commande inductifs au- to-synchrones due à la présence des erreurs de position et des points des tensions zéro élevées espacés à des intervalles de 60 . 



   Lorsqu'une distribution des conducteurs faisant disparai- tre tous les coefficients au-dessus du premier est établie, la sortie du stator varie exactement comme une fonction sinu- 

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   soldale   et l'impédance se compose d'une somme   d'une   constante et d'une variation sinusoïdale qui devient nulle si le rotor est un cylindre à encoches inclinées sans avance électrique. 



  Ceci est vrai quelle que soit la forme du rotor et la distri- bution du flux, pourvu qu'il n'y ait pas de changements brus- ques produisant des harmoniques appréciables supérieurs à ceux qui sont neutralisés. Pour tous les rotors que l'on rencontre en pratique, cette condition est pleinement remplie. 



  Ce n'est que si le rotor n'est pas muni d'encoches inclinées et   som-tend     unrc   extrêmement pâtit   c'est-à-dire   si le flux est concentré dans un angle de moins de 30  que cette condi- tion n'est pas remplie: Les seuls écarts qui restent sont dûs à des erreurs mécaniques qui affectent la symétrie et il est maintenant possible dans tous les cas pratiques de faire disparaître les erreurs théoriques dans les erreurs de "fond" produites mécaniquement. 



   Si on le désire, un rotor ayant un nombre impair d'en- coches bobinées conformément à la distribution assurant l'éli- mination des harmoniques, peut être utilisé pour produire des tensions réellement sinusoïdales dans un stator ayant un nombre pair d'encoches, avec des enroulements de stator très simples de toute distribution, pourvu seulement que ces en- roulements soient symétriques par rapport aux deux axes nor- maux à l'arbre. 



   Par exemple, un   rotor 4 7   encoches, à excitation mono- phasée, bobiné de façon à éliminer les 3e, 5e, 9e et lle harmoniques et travaillant soit dans un stator triphasé à 6 encoches ou dans un stator à 12 encoches, ayant   1,2,3,   4,6 ou 12 phases, donne d'excellentes tensions de sortie purement sinusoïdales dans toutes les phases. Cette combinai- son se révèle aussi avantageuse et simple pour un système de 

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 commande à distance diphasé ou pour résoudre les angles en composantes sinus et cosinus. 



   Pour certains buts, par exemple pour un dispositif syn- chrone de type différentiel, l'invention peut être mise en pratique en utilisant un rotor ayant un enroulement triphasé connecté en Y, qui est symétrique dans le plan de rotation, par rapport à deux axes perpendiculaires l'un à l'autre et à l'axe de rotation (comme, par exemple, l'enroulement de sta- tor de la figure 17), dans un stator ayant un enroulement triphasé, connecté en Y, avec des bobines dont le nombre de spires varie directement avec le pas des encoches, (par exemple comme dans les figures 1, 5 et 6). Ou bien le rotor et le stator peuvent être intervertis. 



   Si l'on veut obtenir une autre forme d'onde que la forme sinusoïdale, on peut l'obtenir en utilisant la méthode indiquée ici. De même, selon l'invention, la composante fon- damentale peut être supprimée et il est possible de produire un harmonique élevé à l'aide d'un générateur à faible vitesse. 



   Bien que dans la disposition ci-dessus on a parlé d'une paire de pôles, celle-ci peut être l'une d'un certain nom- bre de paires de   pôles.   



   Dans ce qui précède, on a mentionné des unités synchrones ou des unités inductives auto-synchrones. Ces termes se rap- portent soit à des unités transmettrices soit à des unités réceptrices du genre décrit dans le brevet américain No 2.038.059 du 17 Janvier 1935. De même, on s'est référé dans la description précédente aux dispositifs servo-moteurs in- auto-synchrones. Ce terme se rapporte au dispositif ductifs/ du genre décrit dans le brevet américain du 29 Décem bre 1938, No 2.240.680. Toutefois, l'invention est applica- ble à des dispositifs et systèmes utilisant à l'une des ex- trémités de la commande un dispositif suivant l'un des bre- vets mentionnés et à l'autre extrémité un dispositif différent. 

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   Bien que l'on ait illustré et décrit quelques unes des réalisations de l'invention, il est entendu que l'on peut y apporter divers modifications et changements quant à son application à la forme de réalisation et.la disposition rela- tive des éléments composants, sans pour cela sortir de son domaine ni s'écarter de son esprit. 



   REVENDICATIONS.      



   1. Dans un dispositif électrique à courant alternatif com- portant deux éléments relativement mobiles induotivement couplés, un enroulement sur au moins l'un des dits éléments, distribué de manière telle que le nombre moyen de barres ou conducteurs du dit enroulement par degré électrique, varie avec l'angle élec- trique des barres à partir d'une position de référence de coupla- ge neutre sur une gamme de 90 degrés électriques, en substance conformément à la solution d'un déterminant comprenant un certain nombre d'équations dont chacune est égale à zéro et représente un harmonique à neutraliser dans la relation du couplage à la position relative des deux dits éléments, chacune des dites équations comprenant une série finie de termes sinusoïdaux, et chacun de ces termes exprimant, pour chaque barre et   l'harmoni-   que particulier,

   le facteur de couplage de la barre en dépendan- ce de son angle électrique à partir de la position de référence.

Claims (1)

1. 2. Un enroulement conforme à la revendication 1, dans lequel les barres ou conducteurs sont distribués dans un nombre choisi de positions parmi un certain nombre de positions angulaires électriques également espacées, le nombre relatif de barres dans chacune des positions définies utilisées étant pratiquement en concordance avec la solution du déterminant correspondant à ce- lui de la revendication 1.

   3. Dans un dispositif électrique à courant alternatif com- prenant deux enroulements relativement mobiles inductivement cou- plés. un des dits enroulements ayant ses barres ou conducteurs distribués dans un nombre choisi de positions parmi un certain nombre de positions angulaires électriques également espacées, <Desc/Clms Page number 27> avec le nombre relatif de barres dans chacune des positions dé- finies différentes pratiquement égal au nombre trouvé en résol- vant ensemble un certain nombre d'équations, dans chacune des- quelles on égale à zéro la somme des contributions théoriques d'un nombre à déterminer de barres, dans toutes les positions dé- finies respectives utilisées, à chacun d'un certain nombre d'har- moniques appréciables possibles à neutraliser.

   4. L'enroulement défini dans la revendication 3, dans lequel le nombre de barres, dans chacune des positions utilisées, est compris dans le nombre, plus ou moins 1 barre, fourni par la dite résolution.

   5. L'enroulement défini dans la revendication 3, dans lequel le nombre de barres dans chacune des positions utilisées est com- pris dans les limites données par les 5% en plus ou en moins, calculés d'après le plus grand nombre de barres dans l'une quel- conque des positions utilisées, du nombre fourni par la dite ré- solution.

   6. Un dispositif électrique comprenant, en combinaison, deux éléments inductivement couplés mobiles l'un par rapport à l'autre, un des dits éléments comportant un enroulement distri- bué en bobines, avec le nombre de spires dans chaque bobine in- dépendante en concordance avec la distribution déterminée par la résdlution simultanée d'un certain nombre d'équations,dont chacu- ne est égale à zéro et représente un harmonique de Fourier à neu- traliser dans la relation du couplage à la position relative des deux dits éléments, chacune de ces équations comprenant une série finie de termes sinusoïdaux, et chacun des dits termes exprimant, pour une bobine indépendante et pour l'harmonique particulier,

   le facteur de couplage de la bobine en dépendance du nombre de ses spires et des positions effectives de ses barres ou conducteurs en l'un quelconque d'un certain nombre de points également espa- cés, de sorte que les bobines indépendantes ont leurs barres ef- fectivement massées à des angles électriques qui sont des multi- ples entiers de l'espacement entre les dits points. <Desc/Clms Page number 28>

   7. Le dispositif électrique de la revendication 6, dans le- quel l'élément comportant l'enroulement distribué est construit pour avoir un nombre entier d'encoches également espacées par nombre entier de fois 360 degrés électriques et les barres de son enroulement disposées dans un nombre choisi des dites enco- ches avec la distribution exigée par la revendication 6.

   8. Un dispositif électrique à courant alternatif comportant deux éléments relativement mobiles inductivement couplés, avec un enroulement, porté par au moins un des dits éléments, distri- bué pour que B, le nombre moyen de barres ou conducteurs du dit enroulement par degré électrique, varie avec l'angle électrique des barres à partir d'un axe de couplage neutre, de 0 à 90 de- grés électriques dans les deux directions, entre des limites telles que B se trouve compris dans les limites fournies par les 10% en plus ou les 10% en moins, avec des pourcentages basés sur le B max, de valeurs données par l'expression:

   B / B max = -0, 4 + 1,4 SP/SP max dans laquelle B est le nombre moyen de barres ou conducteurs par degré électrique pour les barres connectées en série, sépa- rées par l'angle électrique SP représenté soit par le nombre de degrés électriques, soit par le "pas d'encoche" si les barres occupent des positions uniformément espacées, et B max est la valeur maximum de B pour les barres connectées en série qui sont séparées par le plus grand angle électrique SP max compa- tible, grâce à quoi un couplage sinusoïdal pur entre ces élé- ments tend à se produire lorsque le rapport B / B max se rappro- che de la dite expression et le Sème harmonique est autrement éliminé.

   9. Un dispositif électrique à courant alternatif conforme à la revendication 8, dans lequel le dit enroulement a ses bar- res ou conducteurs distribués dans un nombre choisi de positions angulaires électriques également espacées, avec le nombre de barres dans chacune des positions utilisées pratiquement en con- cordance avec la formule de la revendication 8. <Desc/Clms Page number 29>

   10. Un dispositif électrique à courant alternatif conforme à la revendication 9, dans lequel les dits éléments sont de perméabili- té élevée, et celui comportant le dit enroulement distribué est pourvu d'un nombre entier d'encoches également espacées par 360 degrés électriques, tandis que le nombre relatif de barres dans chacune des positions utilisées est compris dans les limites four- nies par les 20% en plus et les 10% en moins respectivement, cal- culés d'après le nombre maximum de barres dans une position donnée quelconque, du nombre déterminé par la formule de la revendication 8.

   11. Un dispositif électrique à courant alternatif compor- tant des éléments relativement mobiles de rotor et stator en rela- tion inductive, un des dits éléments comprenant un bi-pôle électro- magnétiquement bi-symétrique avec une bobine y destinée reliable à une source de courant alternatif, et caractérisé en ce que l'autre des dits éléments comprend un nombre choisi de bobines indépendan- tes sensiblement parallèles, enroulées symétriquement autour d'un axe normal tant à celui des dites bobines qu'à celui de rotation, sur un noyau ayant un nombre impair d'encoches également espacées, pratiquement en concordance avec la résolution simultanée d'une multiplicité d'équations de la formule comprenant les termes con- venables en N (n-l)/2 cos h 90 + N (n-3)/2 cos 3 h 90 + n n N (n-5)

   /2 cos 5 h 90 + ...... + N 1 cos h (n-2) 90 = o n n dans laquelle N est le nombre de spires dans une bobine de pas d'encoche indiqué par l'indice, n est le nombre impair d'encoches dans le dit noyau, et h est l'ordre d'un harmonique impair apprécia ble à supprimer, grâce à quoi chacun des harmoniques ainsi considé- ré est pratiquement éliminé pour obtenir une relation fondamentale sinusoïdale entre l'angle de la dite rotation et le rapport Er/Ei des voltages de sortie et d'entrée Er et Ei respectivement.

   12. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans <Desc/Clms Page number 30> chacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par les 20% en plus ou en moins, calculés sur le plus grand nombre de spires portées par une quelconque bobine utilisée, du nombre déterminé par la dite résolution.

   13. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans bbacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par les 10% en plus ou en moins, calculés sur le plus grand nombre de spires portées par une quelconque bobine utilisée, du nombre déterminé par la dite résolution.

   14. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans chacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par les 5% en plus ou en moins, calculés sur le plus grand nombre de spires portées par une quelconque bobine utilisée, du nombre déterminé par la dite résolution.

   15. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans chacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par les 4 spires en plus ou en moins du nombre déterminé par la dite résolution.

   16. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans chacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par les 2 spires en plus ou en moins du nombre déterminé par la dite résolution.

   17. L'enroulement à bobines sensiblement parallèles défini dans la revendication 11, dans lequel le nombre de spires dans chacune des bobines indépendantes utilisées est compris dans des limites fournies par 1 spire en plus ou en moins du nombre déter- miné par la dite résolution.

   18. Lebdispositif électrique à courant alternatif défini dans la revendication 11, dans lequel le rotor comporte une enco- che de moins que le stator et dans lequel il y a sensiblement <Desc/Clms Page number 31> les une dent de stator de décalage relatif entre rotor et stator.

   19. Le dispositif.électrique à courant alternatif défini dans la revendication 11, dans lequel le dit autre élément com- porte un enroulement triphasé connecté en Y neutralisant le Sème harmonique, et dans lequel le nombre de bobines est réduit en dessous de celui requis pour obtenir la dite relation fondamen- tale pratiquement sinusoïdale sans une connexion en Y.

   20. Un dispositif électrique à courant alternatif compre- nant un élément de stator et un élément de rotor relativement mobile angulairement par rapport au stator, un des dits éléments ayant chaque enroulement par phase distribué bi-symétriquement, et l'autre des dits éléments comportant un seul enroulement de Phase disposé dans au moins 5 encoches afin de procurer 2 bobines indépendantes de pas égal à une et deux encoches respectivement, avec le plus grand nombre de spires sur la bobine.dont le pas est de deux encoches, les dites bobines comportant des barres ou conducteurs au moins approximativement parallèles à l'axe de ro- tation et enroulés symétriquement par rapport à un axe normal à celui de rotation, afin d'éliminer pratiquement l'un quelcon- que des Sème, Sème et 7ème harmoniques, sinon non neutralisés,

   de la relation entre le facteur de couplage et l'angle relatif entre les dits éléments.

   21. une unité inductive électrique à courant alternatif comprenant un élément de stator et un élément de rotor, un des dits éléments ayant chaque enroulement par phase distribué bi- symétriquement, et l'autre des dits éléments comportant 7 enco- ches, un enroulement monophasé dans au moins quelques unesdes dites encoches afin de procurer au plus trois bobines indépendan- tes au moins approximativement parallèles, de pas non supérieur à 3 encoches, et enroulé symétriquement autour d'un axe normal tant aux bobines nommées qu'à l'arbre de l'élément de rotor, et avec les spires des dites bobines distribuées de manière à éli- miner pratiquement tous harmoniques non autrement neutralisés dans la gamme des harmoniques des Sème à llème ordres,

   de la re- <Desc/Clms Page number 32> lation entre le facteur de couplage et l'angle relatif entre les dits éléments.

   22. Une unité électrique inductive à courant alternatif, comportant un élément de stator à 9 encoches et un élément de rotor bi-symétrique à deux p8les, caractérisé en ce que l'enroulement de stator comprend pour chaque phase des barres ou conducteurs distribués de manière à former plus de deux bobines indépendantes parallèles, ou équivalentes, dans lesquelles le nombre de spires par bobine croit en substance progressivement avec le "pas d'encoche", afin de procurer une relation pratiquement sinusoïdale entre le couplage et l'angle relatif entre les dits rotor et stator.

   23* Une unité électrique inductive à courant alternatif tel que définie dans la revendication 22, comportant 3 phases connectées en Y et ayant trois bobines indépendantes par phase avec des bobines de 2, 3 et 4 encoches de pas respectivement, comportant sensiblement 12%, 35% et 53% des spires totales par phase.

   24. Une unité électrique inductive à courant alternatif telle que définie dans la revendication 22, comportant, dans un élément à 9 encoches, deux phases normales à 4 bobines indépendantes par Phase avec des bobines de 1,2, 3 et 4 encoches de pas respectivement, comportant sensiblement 12%, 23%, 30% et 35% du nombre total de spires par phase, avec les bobines d'une phase parallèles et utilisant uniquement 8 des 9 encoches, et celles pour la phase normale divisées pour former un enroulement en escalier utilisant les 9 encoches et comportant un nombre total de spires légèrement plus grand que le nombre total de spires de la phase à laquelle elle est normale, de sorte que l'accroissement procure pratiquement la compensation de la légère réduction du couplage pour l'écart des bobines à enroulement en escalier du strict parallélisme.

   25. Une unité électrique inductive à courant alternatif telle que définie dans la revendication 22, comportant quatre bobines indépendantes par phase avec des bobines de 1, 2, 3 et 4 encoches de pas respectivement, ayant sensiblement 12%, 23%, 30% <Desc/Clms Page number 33> et 35% du nombre total de spires par phase.

   26. Une unité électrique inductive à courant alternatif,compre- nant un élément de stator et un élément de rotor, l'un des dits élé- ments ayant chaque enroulement par phase distribué de façon bi-symé- trique, et l'autre des dits éléments comportant 9 encoches avec un enroulement par phase disposé dans 8 ou 9 des dites encoches pour ne pas fournir plus de 4 bobines indépendantes par phase, que les bobi- nes soient divisées ou non, de pas n'excédant pas 4 encoches, avec le nombre de spires croissant en même temps que le pas, et enroulé symétriquement autour d'un axe normal tant aux dernières bobines nom- mées qu'à l'arbre de l'élément de rotor, afin d'éliminer pratiquement tous harmoniques du Sème au 15ème non autrement neutralisés de la relation entre le facteur de couplage et l'angle relatif entre les dits éléments.

   27. Dans une unité électrique inductive à courant alternatif com- portant des éléments rotor et stator, un enroulement, qui n'est pas nécessairement connecté en Y, pour un élément de rotor ou de stator indépendant à 9 encoches, comprenant des bobines parallèles, ou équi- valentes, les spires dans chaque bobine représentant les pourcentages respectifs ci-aprés du nombre total de spires dans l'enroulement: EMI33.1 <tb> bobine, <SEP> "pas <SEP> d'encoche" <SEP> Spires, <SEP> % <SEP> dm <SEP> total <SEP> par <SEP> phase <tb> <tb> 4 <SEP> 25-40 <tb> 3 <SEP> 23-37 <tb> 2 <SEP> 15-30 <tb> 1 <SEP> 5-20 <tb> 28.

   Dans une unité électrique inductive à courant alternatif comportant des éléments rotor et stator, un enroulement triphasé connecté en Y pour un élément de rotor ou stator à 9 encoches, chaque enroulement de phase comprenant des bobines parallèles, ou équivalen- tes, indépendantes, les spires dans chaque bobine représentant les pourcentages ci-après du nombre total de spires dans l'enroulement: EMI33.2 <tb> bobine, <SEP> "pas <SEP> d'encoche" <SEP> Spires, <SEP> % <SEP> du <SEP> total <SEP> par <SEP> phase. <tb> <tb>

   4 <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 60 <tb> 3 <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 40 <tb> 2 <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> <tb> 29. Une unité électrique inductive comprenant un stator à 15 encoches et un rotor bipolaire sensiblement bi-symétrique, caractéri- <Desc/Clms Page number 34> sé en ce que l'enroulement du stator est triphasé et connecté en Y et l'enroulement de chaque phase comprend des barres approximative- ment parallèles à l'axe de rotation et symétriquement distribuées autour d'un axe normal à l'axe de rotation dans six bobines paral- lèles, ou équivalentes, indépendantes, ayant des pas de 2, 3, 4, 5, 6 et 7 encoches respectivement, et comportant pratiquement 2, 6, 13, 20, 27 et 32% du nombre total de spires par phase, grâce à quoi tous les harmoniques d'ordre plus élevé que le fondamental jusqu'au 27ème sont pratiquement éliminés.

   30. Dans une unité électrique inductive à courant alterna- tif, un enroulement triphasé connecté en Y pour un élément de rotor ou de stator à 15 encoches, chaque enroulement de phase comprenant des bobines parallèles, ou équivalentes, indépendantes, les spires dans chaque bobine présentant les pourcentages respectifs ci-après du nombre total de spires dans le dit enroulement de phase: EMI34.1 <tb> "pas <SEP> d'encoche" <SEP> Spires, <SEP> %^ <SEP> du <SEP> total <SEP> par <SEP> phase <tb> <tb> 7 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 37 <tb> 6 <SEP> 22 <SEP> - <SEP> 33 <tb> 5 <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 27 <SEP> <tb> 4 <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 18 <SEP> <tb> 3 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10 <tb> 2 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 5 <tb> 31.

   Une unité électrique inductive à courant alternatif comportant un stator à 15 encoches et un rotor bipolaire sensible- ment bi-symétrique, caractérisé en ce que l'enroulement de stator est un enroulement triphasé connecté en Y, l'enroulement pour cha- que phase comprenant des barres distribuées dans 5 bobines indépen- dantes ayant des pas de 3, 4, 5, 6 et 7 encoches respectivement, représentant pratiquement les 6, 11, 22, 28 et 33% des spires to- tales par phase afin de procurer une relation pratiquement sinusoi- dale entre le couplage et l'angle relatif entre les dits rotor et stator.

   32. Dans une unité électrique inductive à courant alterna- tif, un enroulement triphasé connecté en Y pour un élément de ro- tor ou stator à 15 encoches, chaque enroulement de phase compre- nant des bobines parallèles, ou équivalentes, indépendantes, les spires de chaque bobine représentant les pourcentages respectifs ci-après du nombre total de spires dans le dit enroulement de phas- <Desc/Clms Page number 35> EMI35.1 <tb> "pas <SEP> d'encoche" <SEP> Spires, <SEP> %, <SEP> du <SEP> total <SEP> par <SEP> phase <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> 7 <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 40 <tb> <tb> <tb> 6 <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 35 <tb> <tb> <tb> 5 <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 28 <tb> <tb> <tb> 4 <SEP> ' <SEP> 6 <SEP> à <SEP> 16 <tb> <tb> <tb> 3 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> <tb> 33.

   Un dispositif à courant alternatif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la dis- tribution d'enroulement définie est telle qu'il y a pratiquement un couplage zéro dans sa relation de position de couplage avec l'enroulement relativement mobile, pour éliminer tous harmoniques autre que le premier et le 2 Kn ¯ 1 pour un nombre impair d'en- coches et le Kn ¯ 1 pour un nombre pair d'encoches sur l'élément comportant l'enroulement distribué, K étant un nombre entier quelconque et n le nombre d'encoches.

   34. Une unité synchrone dont la distribution d'enroulement est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et comportant la suppression substantielle de ses voltages de si- gnaux lorsque ses parties relativement mobiles sont placées en correspondance de celles d'une unité synchrone semblable,télémé- triquement ou électriquement y reliée.

   35. Une unité synchrone conforme à l'une quelconque des re- vendications précédentes et comportant des éléments rotor et stator, avec l'un des dits éléments présentant un nombre pair d'encoches avec des barres de bobines pour chaque phase, y dis- posées, au moins approximativement parallèles à l'axe de rotation et distribuées bi-symétriquement, et l'autre des dits éléments comportant un nombre impair d'encoches avec les barres de bobines distribuées symétriquement, autour d'un axe normal à l'arbre du rotor, le nombre de spires croissant en substance progressive- ment avec le "pas d'encoche".

   36. Un récepteur télémétrique à servo commande comprenant une unité synchrone selon la revendication 35 et un servo gou- verné par le voltage du signal d'erreur pour actionner l'unité synchrone afin d'annuler le dit voltage.

   37. Une unité synchrone selon l'une des revendications 34 ou 35 et comportant des éléments rotor et stator, dans laquelle <Desc/Clms Page number 36> un élément est bi-symétrique et l'autre est symétrique par rap- port à un axe normal à l'axe de rotation, et dans laquelle les deux éléments sont enroulés de manière que l'enroulement d'un élément élimine au moins un des harmoniques à neutraliser et que l'enroulement de l'autre élément soit distribué pour éliminer directement au moins deux des harmoniques restants à neutraliser, les harmoniques ainsi éliminés par l'enroulement étant impairs et autres que ceux éliminés en raison du nombre d'encoches dans l'un ou l'autre élément.

   38. Une unité synchrone comprenant un élément stator et un élément rotor, un des dits éléments ayant chaque enroulement par phase au moins approximativement parallèle à l'axe de rotation et distribué bi-symétriquement, et l'autre des dits éléments ayant un nombre impair, n, d'encoches et pas plus de n - 1 2 bobines indépendantes,parallèles, ou équivalentes, par phase, enroulées de manière à éliminer pratiquement tout harmonique im- pair non autrement neutralisé dans la gamme comprenant les har- moniques d'ordre 3 à (2n - 3), grâce à quoi on obtient une rela- tion pratiquement sinusoïdale entre le facteur de couplage et l'angle relatif entre les dits éléments.

   39. L'unité synchrone définie dans la revendication 38, dans laquelle le premier enroulement décrit comporte une multi- plicité de phases, l'enroulement pour chaque phase étant bi-sy- métrique.

   40. Dans une unité synchrone conforme à l'une des revendi- cations 34 ou 35, la combinaison d'un élément rotor mobile angu- lairement par rapport à un élément stator couplé inductivement, l'un des dits éléments ayant 9 encoches et un enroulement tripha- sé connecté en Y, comportant des bobines parallèles, ou équiva- lentes, enroulées avec le nombre de spires variant d'une manière en substance directement progressive avec le 'pas d'encoche", et l'autre élément comportant un enroulement triphasé, connecté en Y, avec les enroulements pour chaque phase @i-symétriques.

   41. Dans la méthode de production de l'un au moins d'une paire de deux enroulements relativement mobiles inductivement <Desc/Clms Page number 37> couplés, les mesures qui consistent à régler la distribution des barres ou conducteurs de l'enroulement pour obtenir que les con- tributions de quelques un des barres à un harmonique appréciable possible de la relation du facteur de couplage à la position re- lative des dits éléments, précisément suppriment pareilles con- tributions du restant des barres, et à répéter le dit réglage de la distribution de la même manière pour chacun des autres har- moniques à neutraliser.

   42. Dans la méthode de production d'un enroulement qui est inductivement couplé à un autre élément relativement mobile par rapport à lui, les mesures qui consistent à distribuer les barres ou conducteurs du premier enroulement nommé en prédéterminant égale à zéro,la contribution totale, par un nombre de barres à neutraliser occupant un nombre choisi de positions parmi un cer- tain nombre de positions angulaires électriques également espa- cées, à chacun, d'un certain nombre d'harmoniques éventuellement appréciables à neutraliser, et à déterminer, à partir de ces équations, le nombre relatif de barres dans chacune des posi- tions définies utilisées.

   43. La méthode d'élimination d'harmoniques de la sortie d'un dispositif électrique induotif à courant alternatif compor- tant deux éléments relativement mobiles magnétiquement couplés, qui consiste à placer dans des positions électriquement angulai- res les spires des bobines d'un enroulement de l'un des dits éléments en concordance avec la distribution obtenue par, pour un harmonique à neutraliser de la relation électrique de coupla- geposition du dit élément par rapport à l'autre, l'établissement d'une série finie de termes sinusoïdaux, dont chacun exprime, pour l'harmonique particulier, le couplage de chaque bobine indé- pendante avec le dit autre élément en dépendance du nombre de spires et des positions angulaires électriques des barres des bobines, à rendre la somme de chaque série égale à zéro,

   en ren- dant de ce fait le couplage à l'autre élément égal à zéro pour l'harmonique respectif, et à résoudre simultanément les diverses <Desc/Clms Page number 38> équations pour obtenir la distribution.

   44. La méthode de détermination de la distribution d'enrou- lements en vue d'éliminer des harmoniques de la sortie d'un dis- positifélectrique inductif à courant alternatif comportant deux éléments, rotor et stator, angulairement relativement mobiles et magnétiquement couplés, consistant à déterminer les positions des spires d'un enroulement par phase dans un des dits éléments dans un nombre non supérieur à (n-l)/2 bobines indépendantes de dif- férents "pas d'encoche" disposées dans n encoches également espa- cées, n étant impair, en établissant et égalant à zéro une série finie de termes sinusoïdaux pour chaque harmonique de Fourier à neutraliser, des ordres S à (2 n - 3), de la relation couplage- position du dit élément par rapport à l'autre,

   qui reste après élimination de tous harmoniques d'ordres 3, 9, 15, 21 par l'em- ploi d'une distribution triphasée connectée en Y, après élimina- tion des harmoniques pairs et de toute la portion sinus en pré- voyant la bi-symétrie du champ électro-magnétique de l'autre élé- ment, et après élimination de tout nme harmonique par l'emploi un de n encoches également espacées dans le dit élément; chacun des dits termes sinusoïdaux exprimant que, pour l'harmonique parti- culier, le couplage, avec le dit autre élément, de chaque bobine indépendante par phase, est dépendant du nombre de ses spires et des positions de ses barres; et à résoudre simultanément les di- tes équations pour déterminer le nombre de spires dans chacune des dites bobines.

   45. une unité synchrone comprenant un stator à enroulement triphasé connecté en Y disposé dans 3 encoches à bobines,grâce à quoi les harmoniques 3 et 9 sont neutralisés, et comportant éga- lement 6 encoches inactives, et un rotor bi-symétrique monophasé présentant deux p8les saillants avecles faces polaires ayant ef- fectivement sensiblement 80 de développement ou largeur et con- formés pour atténuer les Sème et 7ème harmoniques, les rotor et stator ayant effectivement un décalage relatif en substance de 40 , grâce à quoi on obtient une relation sinusoïdale sensible- <Desc/Clms Page number 39> ment parfaite entre le couplage et l'angle relatif entre les rotor et stator.

   46. Une unité synchrone comprenant deux éléments inductifs: un stator et un rotor mobile angulairement par rapport au dit stator, le dit stator comportant un enroulement triphasé connecté en Y grâce à quoi les Sème et 9ème harmoniques sont neutralisés, et 9 encoches également espacées consistant en 3 encoches à bobines pour le dit enroulement et 6 encoches inactives, et le dit rotor étant monophasé et bi-symétrique et comportant deux pôles saillants ayant effectivement sensiblement 80 de dévelop- pement ou largeur et conformés pour présenter un profil périphé- rique en arc sensiblement parfait, normal à l'axe de rotation avec un amincissement radial aux extrémités de ce développement ou largeur de 80 , pratiquement égal à deux fois le jeu radial ou entrefer minimum afin d'atténuer les Sème et 7éme harmoniques,

   l'unité étant construite de manière à présenter pratiquement un décalage relatif de 40 entre les dits éléments, grâce à quoi on obtient une relation sinusoïdale sensiblement parfaite entre la couplage et l'angle relatif entre les rotor et stator.

   47. Les perfectionnements aux appareils à induction et les appareils à induction perfectionnés, en substance ainsi que dé- crit, ou comme décrit en référence aux, ou illustrés dans les dessins annexés.