CH406389A - Machine électrique homopolaire - Google Patents

Machine électrique homopolaire

Info

Publication number
CH406389A
CH406389A CH678363A CH678363A CH406389A CH 406389 A CH406389 A CH 406389A CH 678363 A CH678363 A CH 678363A CH 678363 A CH678363 A CH 678363A CH 406389 A CH406389 A CH 406389A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
rotor
rings
magnetic
machine according
flux
Prior art date
Application number
CH678363A
Other languages
English (en)
Inventor
E Musset Edmond
Original Assignee
Atomic Energy Commission
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atomic Energy Commission filed Critical Atomic Energy Commission
Publication of CH406389A publication Critical patent/CH406389A/fr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K31/00Acyclic motors or generators, i.e. DC machines having drum or disc armatures with continuous current collectors
    • H02K31/04Acyclic motors or generators, i.e. DC machines having drum or disc armatures with continuous current collectors with at least one liquid-contact collector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description


      Machine        électrique        homopolaire       La présente invention se rapporte à une machine  électrique     homopolaire    et a pour but d'assurer une  augmentation de la puissance spécifique et du ren  dement d'une telle machine.  



  On utilise les générateurs     homopolaires    dans les  applications à courant continu très élevé. En général,  dans la technique antérieure, on a utilisé deux types  de rotors pour la réalisation de ces générateurs. Le  premier type est un rotor de fer ou d'acier massif  qui présente une chute de tension interne élevée  lorsque des courants élevés y sont engendrés. Pour  réduire cette particularité indésirable, on a utilisé un  second type de rotor dans lequel on a noyé des  barres de cuivre, ou bien encore on l'a enveloppé  d'un cylindre de cuivre pour contrôler le trajet du  courant électrique et réduire sa résistance électrique.  Ce second type de rotor cependant exige une puis  sance d'excitation plus élevée et une réduction cor  respondante de rendement en résulte.

   De plus, il s'est  révélé difficile de réaliser avec précision un généra  teur     homopolaire    du premier type répondant à des  exigences spécifiques du fait du peu de contrôle qu'on  peut exercer sur les trajets du courant électrique et  du flux magnétique dans le rotor.  



  Il est bien entendu que les problèmes que l'on  vient d'évoquer qui existaient dans la technique anté  rieure, et la description qui suit, s'appliquent à tous  les types de machines électriques     homopolaires,     moteurs et générateurs y compris. Cependant, pour  la     clarté    de la description et puisque les générateurs       homopolaires    sont plus largement utilisés que les  moteurs     homopolaires,    c'est un tel générateur qui  sera décrit.    C'est donc un but de la présente invention de  réaliser une machine permettant de résoudre les pro  blèmes précités.  



  Un autre but de la présente invention consiste à  réaliser une machine     homopolaire    ayant, dans des  conditions de charge, des     caractéristiques    telles que la  chute de tension et la puissance d'excitation soient  inférieures à celles correspondant aux machines à  rotor du premier type mentionné plus haut, et ayant  des caractéristiques telles que la puissance     d7excita-          tion,    dans les conditions à vide ou de charge, soit  inférieure à celle correspondant aux machines à rotor  du second type que l'on vient de mentionner.  



  La machine     homopolaire    selon l'invention com  porte un rotor cylindrique tournant autour de son  axe longitudinal et réalisé en un matériau magnéti  que et conducteur de l'électricité et un stator disposé  autour de ce rotor et comprenant une masse polaire  agencée de manière à diriger les     lignes    de force du  champ magnétique     radialement    par rapport audit  rotor, et est caractérisée en ce que le rotor comporte  un ensemble de bagues     axialement    espacées, réalisées  en un matériau non     magnétique    et conducteur de  l'électricité,

   ces bagues étant noyées dans la périphé  rie cylindrique du rotor le long de la partie active de  celui-ci dans laquelle le flux magnétique entre et sort       radialement,    de façon à déterminer la profondeur  radiale de pénétration du     flux    dans le rotor; ces  bagues étant en contact électrique avec le rotor. Ces  bagues, qui peuvent être en cuivre ou en aluminium,  peuvent être placées de telle façon que chacune défi  nit un plan normal à     l'axe    du rotor. Toutefois, les  bagues peuvent ne pas être exactement dans ce plan  normal du fait de considérations qui touchent la con  ception de la structure et la fabrication du rotor.

        Par conséquent, à proximité de la périphérie cylin  drique du rotor, une réluctance magnétique élevée  existe dans le sens de la longueur du rotor, tandis  qu'aucune impédance supplémentaire ne s'oppose au  passage du courant électrique.     Ainsi,    le flux d'induc  tion issu de la masse polaire est forcé de rester dans  le sens radial lorsqu'il pénètre dans la périphérie  du rotor de façon à créer une force électromotrice  maximale. Lorsque le circuit est     fermé    aux bornes  du générateur, un courant électrique résultant de cette  force électromotrice induite passe dans le sens de la  longueur du rotor, et peut en être extrait de la façon  habituelle.  



  Une forme d'exécution de l'invention est décrite  ci-après, à titre d'exemple, en se référant au dessin  annexé sur lequel:  la     fig.    1 est une coupe transversale d'une partie  d'un rotor de générateur     homopolaire    et de son sta  tor, le rotor étant représenté partiellement en éléva  tion et     partiellement    en coupe, et  la     fig.    2 est une vue en coupe schématique selon  la ligne 2-2 de la     fig.    1 et dans le sens axial du rotor.  En se reportant aux     fig.    1 et 2, on voit un rotor  10 représenté dans son milieu     environnant    avec une  partie de la masse polaire principale 12 d'un stator  annulaire l'enveloppant complètement.

   Un intervalle  14 existe entre le rotor et le stator. Une partie de cet  intervalle est représentée entre le rotor 10 et la partie  de la masse polaire principale 12 du stator. Un       ensemble    de bagues non magnétiques 16 est noyé  dans la périphérie du rotor 10, ces bagues étant       axialement    espacées sur toute sa longueur. Le passage  du flux d'induction venant de la masse polaire prin  cipale à l'intérieur du stator est représenté par des       flèches    18. Le courant électrique qui résulte de la  force électromotrice induite est représenté par des  flèches 20. Ces flèches 20 représentent le trajet du  courant électrique.

   Cependant, il est bien entendu  que le sens du courant pourrait se trouver à l'opposé  de celui qui est représenté selon le sens de rotation  du rotor. Le trajet de retour du     flux    d'induction et  son sens supposé est représenté par les     flèches    22.  La section 24 de passage de la     partie    principale du  courant électrique est représentée sur la     fig.    2. Cette  section transversale porteuse de courant 24 est défi  nie par la zone qui se trouve entre le diamètre inté  rieur 26 et le diamètre extérieur 28 des bagues 16.  



  Lorsque le rotor 10 est mis en rotation par une  source d'énergie extérieure non représentée, et que  les bobines de champ sont excitées, le     flux    d'induc  tion 18 pénètre dans le rotor 10 et provoque l'induc  tion d'une force électromotrice dans la section trans  versale     porteuse    de courant 24. Lorsque le circuit  branché aux bornes du générateur est fermé, un  courant 20 passe alors comme on peut le voir sur  la     fig.    1. Ce courant est extrait de la façon habituelle  du rotor par un collecteur (non représenté) qui peut  être du type liquide-métal     afin    d'assurer facilement  le passage des forts courants engendrés.

      Dans les générateurs antérieurs où les bagues  décrites n'existaient pas dans le rotor, le flux d'induc  tion 18 avait une tendance prononcée à dévier de son  trajet radial peu après avoir pénétré dans le rotor.  Dans un générateur     homopolaire    du type représenté,  la force électromotrice maximale induite s'obtient si  le     flux    d'induction pénètre dans le rotor     radialement,     et l'on peut modifier le rendement de la machine en  faisant varier la profondeur radiale du trajet du     flux.     En général, plus le trajet radial est long dans le rotor,  plus grand est le rendement de la machine, jusqu'à un  point limite inhérent aux dimensions du rotor,

   ceci  étant nécessaire pour laisser assez de surface de sec  tion transversale pour le retour du flux. Les bagues  16, du fait de la réluctance élevée qu'elles offrent au  passage du     flux    dans le sens longitudinal du rotor,  forcent le flux à rester dans son trajet radial sur toute  la profondeur de la section transversale 24     porteuse     de courant. De plus, sans les bagues 16, cette section  porteuse de courant ne serait pas définie avec pré  cision, d'où la difficulté qu'il y aurait à prévoir les  caractéristiques du générateur. Il est évident que la  séparation du trajet de courant 20 du trajet de retour  du     flux    magnétique 22 simplifie grandement les con  sidérations de réalisation et les calculs.  



  De toute évidence donc, le générateur décrit offre  les avantages suivants  1. Les bagues permettent un contrôle précis de la  longueur du trajet radial du flux d'induction dans le  rotor. On peut donner     n'importe    quelle longueur  déterminée au trajet radial, qui peut être dictée par  la puissance de sortie désirée et le rendement de la  machine.  



  2. Du fait de la possibilité d'une augmentation  de la coupe transversale traversée par le courant  d'induction, la chute de tension et les pertes ohmiques  le long du trajet du courant dans le rotor peuvent se  réduire à un minimum.  



  3. Le rapport de la tension à vide à la tension en  charge, pour une excitation à vide, est réduit, ce qui  améliore les caractéristiques de réglage de tension  du générateur.  



  4. L'utilisation des bagues se traduit aussi par un  espace d'entrefer magnétique effectif minimal et par  un rotor de dimensions optimales pour tout ensemble  donné de conditions de fonctionnement. La puissance  d'excitation dans des conditions de charge est donc  sensiblement réduite si on la compare avec celle  qu'exigeait un générateur de type connu. La puis  sance d'excitation dans les conditions de fonctionne  ment à vide se trouve sensiblement réduite si l'on fait  la comparaison avec celle qu'exigeaient les généra  teurs à manchon de cuivre ou à barres de cuivre  noyées.  



  5. Du fait de la     diminution    des pertes     ohmiques     du trajet du courant dans le rotor et de la diminution  des pertes d'excitation, le rendement de la machine  est augmenté.  



  6. Du fait des pertes ohmiques internes plus fai  bles, et par conséquent de l'accroissement du rende-      ment, la puissance de sortie est plus élevée que celle  des autres machines de dimensions comparables.  



  7. La section transversale porteuse de courant  électrique est nettement définie, car elle sépare la  partie porteuse de courant électrique dans le rotor  du trajet de retour du flux magnétique.  



  8. Du fait de la réluctance magnétique élevée de  la section transversale porteuse de courant, la répar  tition du courant électrique demeure constante même  si le mouvement du     flux    peut changer.  



       Etant    donné les avantages que l'on vient     d7expo-          ser,    les résultats suivants sont obtenus  1. L'effet dû à l'augmentation de l'induction aug  mente le rendement et la puissance d'un générateur       homopolaire    de dimensions données.  



  2. La chute de tension et les pertes ohmiques  dans le rotor sont réduites.  



  3. La puissance d'excitation exigée est considéra  blement réduite.  



  4. Le réglage de tension inhérent au générateur  est amélioré.  



  5. Pour la même élévation de température, la  puissance d'une machine donnée est accrue.  



  6. On peut réaliser avec plus de précision un  générateur     homopolaire    du type à rotor solide en fer  ou en acier pour satisfaire aux exigences d'une appli  cation     particulière.     



  7. Le générateur est mieux adapté à un fonction  nement par impulsions.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Machine électrique homopolaire comportant un rotor cylindrique tournant autour de son axe longitu dinal et réalisé en un matériau magnétique et conduc teur de l'électricité et un stator disposé autour de ce rotor et comprenant une masse polaire agencée de manière à diriger les lignes de force du champ magné tique radialement par rapport audit rotor, caracté risée en ce que le rotor comporte un ensemble de bagues axialement espacées, réalisées en un matériau non magnétique et conducteur de l'électricité,
    ces bagues étant noyées dans la périphérie cylindrique du rotor le long de la partie active de celui-ci dans laquelle le flux magnétique entre et sort radialement, de façon à déterminer la profondeur radiale de péné tration du flux dans le rotor, ces bagues étant en contact électrique avec le rotor. SOUS-REVENDICATIONS 1. Machine selon la revendication, caractérisée en ce que chacune desdites bagues non magnétiques définit un plan sensiblement normal à l'axe du rotor. 2.
    Machine selon la revendication, caractérisée en ce que ces bagues non magnétiques sont réalisées en un métal non magnétique à haute conductivité élec trique, tel que le cuivre ou l'aluminium. 3. Machine selon la revendication, caractérisée en ce que le diamètre extérieur des bagues est approxi mativement égal au diamètre du rotor, et leur diamè tre intérieur présente une valeur donnée telle que la section transversale porteuse de courant électrique dudit rotor comprise entre les périphéries intérieure et extérieure desdites bagues permette le passage d'un courant déterminé. 4.
    Machine selon la revendication, caractérisée en ce que la partie porteuse de courant du rotor est limitée par la périphérie cylindrique dudit rotor et s'étend radialement vers l'intérieur sur une courte distance par rapport au rayon de ce rotor.
CH678363A 1962-06-08 1963-05-29 Machine électrique homopolaire CH406389A (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201220A US3217199A (en) 1962-06-08 1962-06-08 Homopolar generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH406389A true CH406389A (fr) 1966-01-31

Family

ID=22744964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH678363A CH406389A (fr) 1962-06-08 1963-05-29 Machine électrique homopolaire

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3217199A (fr)
CH (1) CH406389A (fr)
GB (1) GB954540A (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5241232A (en) * 1991-06-07 1993-08-31 Science Applications International Corporation Homopolar motor-generator
US7371052B2 (en) * 2004-08-16 2008-05-13 Harris Corporation Embedded fluid mixing device using a homopolar motor
US7578661B2 (en) * 2004-09-16 2009-08-25 Harris Corporation Embedded fluid pump using a homopolar motor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR506775A (fr) * 1919-02-08 1920-08-30 Marcel Raoul Bossut Dynamo-démarreur électrique
US1912167A (en) * 1931-07-13 1933-05-30 Leroy J Leahy Electrical reciprocating motor
US2230131A (en) * 1936-07-08 1941-01-28 Pierre I Chandeysson Homopolar dynamoelectric machine
US2345835A (en) * 1942-03-30 1944-04-04 James T Serduke Device for collecting electric current
DE934899C (de) * 1944-12-03 1955-11-10 Siemens Ag Unipolarmaschine fuer hohe Drehzahlen
US3045135A (en) * 1959-12-31 1962-07-17 Allis Chalmers Mfg Co Synchronous induction motor

Also Published As

Publication number Publication date
GB954540A (en) 1964-04-08
US3217199A (en) 1965-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2517488A1 (fr) Machine dynamoelectrique a aimants permanents munis d'ecrans a haute densite de flux de saturation
CH616784A5 (fr)
EP4118737B1 (fr) Machine electrique tournante a elements supraconducteurs et enceintes cryogeniques
CH364834A (fr) Rotor d'un moteur asynchrone synchronisé
EP0609645B1 (fr) Moteur électrique asynchrone de puissance élevée et à vitesse de rotation élevée
CH406389A (fr) Machine électrique homopolaire
FR2714232A1 (fr) Machine synchrone à aimants à variation de flux d'entrefer.
WO2022128550A1 (fr) Moteur electrique a flux axial
CH295771A (fr) Procédé pour produire, entre au moins deux éléments agencés pour se déplacer l'un par rapport à l'autre, une force s'opposant à leur déplacement, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
FR2641139A1 (fr)
EP0203952A1 (fr) Aimant solenoidal sans fer.
EP0321332A1 (fr) Moteur électrique à haut rendement et à faible ondulation de couple
BE632433A (fr)
FR2797533A1 (fr) Machine electrique tournante a courant alternatif
FR2976421A1 (fr) Machine electrique a aimants permanents securisee
CH371507A (fr) Machine électrique rotative pouvant fonctionner soit comme alternateur, soit comme moteur synchrone
BE420051A (fr)
FR2545663A1 (fr) Carter de moteur de demarreur
BE349964A (fr)
FR2566975A1 (fr) Perfectionnements aux machines tournantes electriques, notamment aux generateurs autonomes a plusieurs sorties
CH361055A (fr) Moteur électrique universel à pôles saillants et à au moins deux vitesses
BE475635A (fr)
EP0085619A2 (fr) Alternateur monophasé
BE545047A (fr)
BE409540A (fr)