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Les machines électriques hétéropolaires avec inducteur fixe présentent l'inconvénient d'une dispersion magnétique très élevée.
Cet inconvénient est surtout sensible dans les machines de ce type dont le circuit magnétique se ferme à l'extérieur de l'induit.
Les conséquences de la dispersion magnétique élevée sont particulièrement graves dans le cas des machines comprenant plusieur induits, qui peuvent être disposés, par exemple, l'un à l'intérieur . de l'autre, formant ainsi une macnine double (convertisseurs). Cela est dû au fait que le flux produit par l'enroulement de champ subit une déviation et que les parties magnétiques du rotor en forme de cloche dévient le flux dans des directions opposées.
La présente invention a pour objet de réaliser une machine électrique hétéropolaire, dans laquelle les pertes du flux magné- tique d'excitation soient réduites à une valeur minimum.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine hétéropolaire faisant l'objet de 1'invention Les figs. 1 et la se rapportent à une génératrice synchrone et les figs. 2, 2a, 2b et 2c se rapportent à un exemple de machine double, tel qu'un convertisseur de fréquence.
La fig.1 est la coupe longitudinale de la première forme d'ex- aution, prise suivant la ligne D-D de la Fig 1a;
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la fig. la est une coupe transversale prise minant la ligne A-A de la fig. 1; la fig. 2 est une coupe lcngitudinal de la secomde forme d'exécution; la fig. 2a représente le développement sur un plan des organes magnétiques du roter de la machine de la fig. 2, et montre la disposition des faces polaries; la fig. 2b est une coup-,, transversale prise suivant la ligne B-B de la fig. 2 ; et la fig. 2c est une coupe transversale prise suivant la ligne C-C de la fig. 2.
La machine représentée sur les figs. 1 et la comprend une carcasse 1 en matière non magnétique, à l'intérieur de laquelle est fixé un système magnétique M, ayant Une section en fer à cheval et comprenant un noyau magnétique 2 et un enroulement de champ 3.
Les surfaces intérieures un noyau magnétique 3 sont cylindriques et forment, avec des pièces polaires de plus grande largeur 2' ,les pôles nord et sud du système damétique Enre les pièces polaires 2', deux anneaux magnétiques 4 et 5 sont montés sur l'arbre 11 de la machine, et ils sont magnétiquement isolés de ce dernier. Les diamètres extérieurs des anneaux 4 et 6 sont choisis de manière que l'entrefer séparant ces anneaux des pièces polaires 2' soit petit autant que possible. L'anneau 4 est solidaire d'un prolongemen 4', en forme d'un demi-tube, qui porte une dent polaire 5 formant le pôle sud du système. L'anneau 6 est également pourvu d'un pro- longement 7, ayant la forme d'un demi-tube et un diamètre supérieur à celui du prolongement 4'. L'anneau 6 forme le pôle nord du système magnétique.
Les dents 5 et 7 constituent ainsi des pièces polaires internes, ainsi qu'il est clairement indiqué à la fig. la, et produisent par conséquent un flux magnétique qui entre dans le fer de l'induit fixe, ou stator, 8 et qui circule dans le sens des flèches de la fig. la. Dans le fer du stator 8 sont aménagés des trous circulaires, dans lesquels est placé l'enroulement induit 9, dont les connexions ironies sont indiquées par le chiffre 10.
Le flux magnétique du système M produit par l'enroulement de champ 3 sort des faces polaires 2', passe à travers l'entrefer et
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entre dans les anneaux magnétiaues 4 et 6, se dirigeant vers les dents polaires 5 et 7, ainsi a ' il est,indiqué par les flèches de'la fig. 1.
Lorsque le rotor tourne, le flux qui entre dans le fer du stator 8 varie, de sorte qu'une tension de fréquence 0} est induite dans 1'enroulement statorique 9 Le réglage de la tension induite peut s'obtenir de la même manière que pour les génératrices ordinai- res, c'est-à-dire en réglant le courant l'excitation dans l'enroule- ment de champ @
Les vides entre les anneaux magnétiques 4 et 6 et les dents polaires 5 et 7 peuvent être remplis par une matière non magnétique, telle que l'aluminium, de manière à obtenir un rotor cylindrique compact, formé des anneaux 4 et 6 et des dents 5 et 7.
Dans l'exemple de la fig. l, la machine est bipolaire, mais il est évident que la même construction pourrait s'appliquer pour réaliser une machine avec un plus grand nombre de pôles.
Dans l'autre forme d'exécution représentée par les figs. 2 à 2c, la machine hétéropolaires est double et fonctionne en convertis- seur de fréquence. Dans une carcasse l'en matière non magnétique est monté un système magnétique annulaire M fixe, ayant une section en fer à cheval, et comprenant le noyau magnétique 2 et un enroule- ment de champ 3, ce dernier étant disposé all'intérieur du noyau 2.
Les pièces polaires 2' présentent des faces polaires de très grande section afin de réduire l'induction dans l'entrefer. Entre les pièceu polaires 2', deux anneaux magnétiques 4' et 6 sont montés sur un arbre 11. L'anneau 4' est magnétiquement isolé de l'arbre 11 et se prolonge vers la partie de gauche de la machine représentée sur la fig. 2, pour former une dent polaire 5' en regard d'un stator 8 La dent 5' forme le pôle sud. La dent 7', qui forme le pôle aord, est par contre magnétiquement reliée à l'arbre 11. Le stator @ et les dents polaires 5' et 7' forment ensemble la partie motrice de la machine. La fig. 2b contre la coupe transversale de cette partie.
Le stator 8' ainsi que la disposition et la forme des pièces polaires 2' sont semblables à ceux de la machine de la fig 1 décrite ci- dessus. Le stator 8' de la fig. 2 est muni d'un enroulement, par exemple triphasé, dont les connexions frontales sont indiquées par
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le chiffre 10'. La seule différence entre le stator 8 de la fig.1 et le stator 8' de la fig. 2, est que le premier fonctionne à la manière d'une génératrice bipolaire, tandis que le stator 8' forme
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La partie de droite de la machine de la fig. 2 montre les
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organes du convertisseur qui forment la génératrice. Dans le cas représenté, cette ge ratrice a six pôles. La fig. 2c montre une coupe transversale de cette partie. Le flux magnétique sortant des pièces polaires 2' du pôle nord du noauy 2 traverse l'entrefer et pénètre dans l'anneau magnétique 6 du rotor. Cet anneau 6 est soli- daire des dents polaires 7, qui forment le pôle nord de l'induc- teur. Le flux magnétique des dents 7 passe dans le stator 8, parcourt le fer de ce dernier, sort des dents polaires 5 du rotor, qui forment le pôle sud, et entre dans l'arbre 11, qu'il parcourt en se dirigeant vers les dents polaires 7' (pôle nord) de la partie de gauche de la machine, en bouclant ainsi le circuit magnétique.
Pour faire démarrer le convertisseur décrit ci-dessus, l'en- roulement statorique 9' est connecté au réseau triphasé. Le.champ tournant engendré par l'enroulement 9' induit des courants de Foucault dans la masse de fer des dents polaires 5' et 7', de sorte que le rotor commence à tourner. Les dents polaires 5' et 7' sont reliées entre elles et à l'anneau magnétique 4' au moyen d'un métal non magnétique, de manière à former un ensemble compact. Elles sont montées sur l'arbre 11 de manière à pouvoir pivoter sur celui-ci d'environ un pas polaire, mais elles sont entraînées en rotation par l'arbre par l'intermédiaire d'un dispositif de butée, non re- présenté.
Grâce à ce dispositif de butée, la partie motrice et la partie génératrice de la machine peuvent effectuer l'une par rapport à l'autre un déplacement angulaire dépendant de leur polarité, pour se mettre en synchronisme. Cette disposition permet un accrochage plus facile que dans le cas d'un accouplement mécanique rigide de deux parties.
L'expérience a montré qu'au moyen de ce simple dispositif, lorsque, dans le convertisseur décrit, le système magnétique M es excité au maximum par un courant continu et que la génératrice est
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chargée, le moteur s'accroche sans difficultés. L'objet de l'in- vetnion n'est cependant pas limité à cette forme d'exécution du dispositif de syncnrchisation On obtient le mène résultat en montant pivotables les stators 8 et 8', pourvu de les munir d'une butée qui puisse s'opposer à la réaction du moment de torsion du rotor.
Ce mode d'exécution est particulièrement avantageux lorsque les induits ont une forme cylindrique et sont montés à l'intérieur, tandis que le. inducteurs tournent à l'extérieur des induits.
L'inventi par conséquent n'est pas limitée à la forme d'exécution décrire ci-sessus et représentée sur le dessin. Si, par exemple on invertit les rôles de l'inducteur et de l'induit, c'est-à-dire que ?;'on dispose à l'extérieur l'induit ou les induits.. alors le système magnétique M doit également être monté à l'intérieur et la rainure, dont les côtés forment les faces polaires nord-sud, doit être à l'extérieur. Les anneaux magnétiques 4' et 6' tournent alors à l'extérieur des faces polaires cylindrique ainsi que la couronne polaire des inducteurs, qui ont la forme d'un corps cylindrique formant un ensemble unique.
De même, les dents polaires de la partie motrice et de la partie génératrice de la machine peuvent invertir leurs rôles et convertisseur peut surélever ou abaisser la fréquence.
Dans la forme d'exécution décrite précédemment, les flux magnétiques des deux parties de la machine sont couplés en série avec le flux d'excitation produit par le système magnétique M On peut aussi monter les différents organes de la machine de telle manière que le flux magnétique sortant du système M se répartisse sur deux ou plusieurs circuits magnétiques, pour passer dans deux ou plusieurs induits, qui, par conséquent, sont branchés en parallèle sur le flux d'excitation.
L'emploi de plusieurs parties excitées par un seul système magnétique M est une des caractéristiques les plus importantes de la présente invention.
En outre, les diverses parties de la machine peuvent être pourvues d'un nombre quelconque de pôle&
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Lorsque la charge ,:le la partie génératrice augmente, ou. p3Ut ,,1'2.i1..;181' arCidu..;:.lleI;l8ut lr flux de la ,.ar-cie motrice et le dévier sur la partie génér':ttrL.. -;. de sorte que la chute de pension dans la partie génératrice, et, par conséquent, la tension aux bornes de sortie, peuvent être maintenues pratiquement constantes lorsque la charge s'accroît.
Le réglage du flux magnétique peut être réalisé, par exemple, en dérivant ou en barrant le parcours du flux magnétique, au moyen de shunts magnétiques ou d'écrans magnétiques, qui sont déplacés dans un sens ou dans l'autre. Les déplacements des shunts ou des écrans magnétiques peuvent être commandés de l'extérieur par un régulateur à force centrifuge, ou bien par un dispositif électro- magnétique .
L'invention, en outre, n'est pas limitée aux formes d'exécution pourvues d'un système magnétique M à deux pôles. Conformément à l'invention, le système magnétique d'excitation M peut avoir un nombre quelconque de pôles. Ainsi, par exemple, ce système peut être pourvu de deux rainures, dans lesquelles sont placés deux enroulements parcourus par des courants en sens opposés. Un système de ce genre présente alors trois dents polaires, dont les faces sont continues et ont une forme cylindrique. Si la dent médiane forme le pâle nord, les deux dents externes forment le pôle sud, et réciproquement.
La dent médiane peut avoir une' section double de celle des dents externes,
Dans une machine du genre décrit, pourvue d'un tel système magnétique M à trois pôles, il faut monter dans 1' inducteur trois anneaux magnétiques tels que 4 et 6, afin de pouvoir répartir le flux magnétique dans les deux parties de la machine double. Les dents polaires 5 et 7 de la partie de droite de l'inducteur sont fixées à l'anneau central et à un anneau extérieur. Les dents 5' et
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7' de la partie de gauche de l'inducteur sont fixées à l'anneau central et à l'autre anneau extérieur.
Dans ce mode de réalisation de la machine, les excitations des deux parties peuvent être réglées indépendamment l'une de l'autre, puisque chacun des deux enroule- ments de champ produit un flux magnétique qui sert à l'excitation d'une seule des deux parties 'de la machine .
Au lieu d'un système @agnétique à trois pôles, on peut aussi accoler, dans la machine décrite, deux systèmes magnétiques à deux pôles. Dans ce c;, les deux enroulements de champ sont aussi par- courus par des courants opposés, de sorte que les deux dents centre les ont la même polarité 'et les deux dents externes ont la polarité opposée.
Enfin, les systèmes magnétiques peuvent être disposés l'un à l'intérieur de l'autre et avoir des dents polaires en forme de couronnes circulaires, les faces polaires étant formées par des disques.
REVENDICATIONS :
1. Machine électrique hétéropolaire avec inducteur rotatif, caractérisée en ce que les pôles de nom contraire du système induc- teur sont excités par au moins un système magnétique fixe.