FR2876231A1 - Machine dynamo-electrique tournante a reluctance variable a globalisation des circuits magnetiques, electriques et de polarisation et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Les enroulements 24 des phases sont axialement ou globalement répartis, chacun dans des encoches 43 d'un circuit statorique élémentaire 20.Un méplat de cuivre plié forme des méandres 23 sur une rangée d'entrefers de pôles feuilletés, une des sections droites d'une tôle étant perpendiculaire à la direction du déplacement.Avec des entrefers plans, un rotor central relie des pôles pairs N gauche à des pôles S droit à travers un aimant permanent global extérieur 40gzo et de même à l'intérieur pour les pôles impairs S gauche et N droit.Un enroulement rotorique global 41g régule la polarisation.La mise en série de 4 entrefers équilibre les forces axiales.Variantes pour entrefers cylindriques à stator extérieur ou intérieur avec d'autres circuits globaux à empilement ou enroulement de fer et de cuivre.Polarisations par induction ou enroulement ou aimants permanents.Application à la motorisation de roues de véhicules de transport.

Description

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Machine dynamo-électrique tournante à réluctance variable, à globalisation des circuits magnétiques, électriques et de polarisations et son procédé de fabrication DESCRIPTION Trois moteurs dynamo- électriques tournants à entrefers cylindriques, à rotor intérieur, de 25kW, le premier à induction, le deuxième à réluctance variable et le troisième synchrone, sont comparés dans un exposé ayant pour titre "Comparison of different drive system technologies for electric vehicles" du Dr.Udo WINTER de la Société SIEMENS, ayant eu lieu du 1er au 3 octobre 1998 et publié dans la revue EVS. BRUXELLES.

Toutes ces machines ont leurs flux magnétiques situés dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation et sont dites à flux parallèle (à la direction du déplacement). Leurs circuits électriques statoriques sont constitués de bobines individuelles angulairement réparties.

Pour chacune de ces machines, le circuit magnétique statorique monobloc est constitué par l'assemblage, par empilement dans la direction axiale, de tôles dont la découpe circulaire fait apparaître d'une manière périphérique et radiale les pôles statoriques. Cette disposition simplifie la construction du stator.

Les entrefers de ce stator présentent aussi l'avantage d'avoir des pôles statoriques feuilletés par des tôles dont le plan d'une des sections droites est perpendiculaire à la direction locale de déplacement, de sorte qu'à la fermeture d'un entrefer, les tôles sont toutes attaquées simultanément et chacune progressivement. Il en résulte que la saturation d'une tôle n'intervient qu'à la fin de la fermeture de l'entrefer, ce qui limite les pertes fer et augmente la rapidité d'établissement du flux, ceci contrairement aux tôles qui sont perpendiculaires à la direction du déplacement.

La première et la troisième machines ont un stator à composition vectorielle dont les inconvénients sont énumérés dans le FR 03.13024 (KOEHLER). Le coût du grand volume des aimants permanents de la troisième machine est pénalisant et la polarisation rotorique ne peut pas être ajustée. La première machine est économique en tant que moteur mais a un faible couple de démarrage et se prête difficilement à la récupération d'énergie.

Par la pensée, on peut désenchevêtrer une composition vectorielle triphasée de Tesla pour obtenir trois phases angulairement réparties comme pour le stator de la deuxième machine à réluctance variable, en ajoutant un effet Vernier, ici de 12/8, pour assurer la continuité du mouvement.

Un entrefer à réluctance variable à pôles saillants d'un seul tenant engendre intrinsèquement un couple plus élevé que celui de machines à pôles lisses et fractionnés par des encoches, mais dans la deuxième machine il y a des fuites entre phases avec un long trajet du flux et le fer ne travaille qu'une fois par cycle car les pôles rotoriques ne sont pas polarisés.

Les circuits électriques des trois machines ont un mauvais coefficient de remplissage du bobinage, surtout dans la composition vectorielle. Des conducteurs de grosse section ne peuvent être acceptés, ce qui conduit à bobiner des conducteurs en parallèle.

Pour remédier à ce dernier inconvénient, le WO 91/12619 (MAGNET-MOTOR) propose 2876231 2 d'utiliser des anneaux de méplat de cuivre découpés et empilés sur un pôle avec des soudures entre anneaux fendus pour former une hélice. Cette disposition nécessite cependant une soudure par spire, et ceci pour des dizaines de bobines.

Les défauts du deuxième moteur à réluctance variable sont supprimés avec le EP 0 790 695 (KOEHLER) qui a un stator à deux rangées d'entrefers, donc à flux transversal et alternatif car les pôles rotoriques sont polarisés. Cependant ce stator n'est plus monobloc.

Par la pensée, on peut aussi décaler axialement les phases d'une composition vectorielle pour avoir une machine à réluctance variable à flux transversal et à phases axialement réparties, chacune dans un circuit magnétique statorique élémentaire à deux rangées d'entrefers comme sur le EP 0 942 517 (ABB DAIMLER-BENZ) qui présente aussi l'avantage d'avoir un circuit électrique statorique global par phase, mais avec un stator composite.

Cependant les tôles statoriques sont ici empilées dans la direction du déplacement ce qui fait que ces tôles attaquées chacune brusquement et toutes successivement, entraînent des pertes fer importantes comme signalé dans la figure 2 du EP 1 063 754 (DAIMLERCHRYSLER).

Cette dernière configuration permet d'avoir un circuit magnétique élémentaire monobloc mais composite, constitué par une couronne centrale massive pouvant recevoir deux couronnes dentées en tôles empilées dans la direction axiale. Mais avec une couronne centrale en matériau fritté magnétique, le flux alternatif engendre des pertes fer plus importantes dans. des masses augmentées et de plus les parties entre arceaux ne jouent aucun rôle magnétique tout en 2 0 augmentant la masse.

Un premier but de l'invention est de dévoiler une machine à réluctance variable à pôles rotoriques polarisés, dans laquelle un circuit magnétique statorique est constitué par un circuit magnétique d'un seul tenant, c'est à dire global et entraînant peu de pertes fer.

Un deuxième but est de constituer économiquement ce circuit magnétique statorique par empilage ou enroulement global de tôles ou de bandes de tôles.

Un troisième but est d'avoir, pour chaque phase, un circuit électrique statorique global constitué par un enroulement d'un conducteur. Ce conducteur doit pouvoir avoir une section importante comme dans le WO 91/12619 cité ou être un fil cylindrique.

D'autre part, un rotor peut être polarisé de différentes manières: -Une polarisation par effet d'induction est décrite dans le EP 1 170 850 (KOEHLER) pour une machine à flux transversal et à phases angulairement réparties et dans le WO 99/48190 (ABB DAIMLER-BENZ) à phases axialement réparties.

- Une polarisation globale par un bobinage rotorique est utilisée dans une machine de Lindell, mais d'une manière peu efficace car une partie seulement de la surface lisse d'un pôle statorique à composition vectorielle est couverte par un pôle rotorique trapézoïdal saillant.

- Une polarisation par aimants permanents individuels est décrite dans le EP 0 790 695 cité pour une machine à flux transversal et à phases angulairement réparties et dans le EP 0 942 517 cité pour une machine à flux transversal et à phases axialement réparties.

- Au lieu d'avoir une polarisation individuelle de chaque pôle rotorique par un aimant 2876231 3 permanent, il est plus intéressant d'avoir une polarisation globale par aimant permanent ou bobinage ou mixte par aimant et bobinage, comme préconisé dans le FR 03.13024 cité.

Un quatrième but de l'invention est donc que la machine suivant l'invention soit susceptible de recevoir un choix de dispositifs de polarisation de préférence globale des pôles rotoriques suivant l'usage de la machine (couple de démarrage, défluxage, risque de désaimantation, récupération d'énergie, ambiance, coûts etc) Un cinquième but de l'invention est d'adapter la machine à la motorisation d'une roue de véhicule terrestre avec un rotor extérieur et un grand nombre de pôles, comme par exemple décrit dans le FR 2 802 728 (TECHNICREA), mais de préférence avec un couple suffisant pour ne pas avoir de réducteur.

Les machines à un rotor encadré par deux stators avec deux rangées d'entrefers plans sont actuellement dénigrées du fait qu'un déséquilibre entre les distances d'entrefers des plans augmente le déséquilibre des forces axiales antagonistes en fonction du carré des rapports des flux. Une compensation électronique a été proposée dans le WO 97/19508 (JEUMONT) , mais un dérèglement ou une coupure accidentelle d'un des stators provoque encore un grave accident.

Un sixième but de l'invention est de remédier simplement à ce défaut car la structure à entrefers plans peut présenter un intérêt constructif.

D'autre part, une structure modulaire telle que celle du FR 2 742 937 (JEUMONT) est avantageuse au point de vue de la construction, de la fiabilité si les modules sont indépendants et 2 0 des performances: l'allongement à diamètre constant d'un moteur non modulaire conduit à une augmentation de l'allongement d'un entrefer et à une détérioration du facteur de bobinage N2/R, ce qui constitue un septième but de l'invention.

Cependant, une modularité axiale ne peut être mise en oeuvre si on ne dispose en longueur axiale que d'une petite fraction du diamètre extérieur de la machine, comme c'est le cas pour 25 certaines applications dans le domaine de l'automobile.

Un huitième but de l'invention est de proposer dans ce cas une structure de l'invention ayant une répartition angulaire des phases de la machine.

Enfin l'invention propose des choix pour diminuer le taux d'ondulation et améliorer le rendement à faible charge.

3 0 L'invention concerne donc une machine dynamo-électrique polyphasée tournante, à réluctance variable, comprenant un rotor faisant face à au moins un stator, le rotor se déplaçant par rapport au stator par rotation d'axe de direction Z, avec une direction locale de déplacement X, le stator comportant des pôles statoriques saillants, le rotor comportant des pôles rotoriques à pas constants et saillants, et ce rotor comprenant des moyens de polarisation magnétique créant des conditions souhaitées de polarisation des pôles rotoriques de façon à avoir une circulation alternative de flux entre des pôles statoriques faisant face, par au moins une rangée d'entrefers cylindriques ou plans, à des pôles rotoriques, les phases q de la machine étant réparties en formant des circuits électriques statoriques élémentaires logés dans des circuits magnétiques statoriques élémentaires pour constituer des stators élémentaires.

2876231 4 Suivant l'invention, un stator élémentaire est monophasé et comprend, sur une seule rangée d'entrefers par circuit élémentaire, un nombre pair de pôles statoriques faisant face à un même nombre de pôles rotoriques d'un circuit rotorique élémentaire. Le circuit électrique réalise une inversion de polarité N,S entre les pôles statoriques angulairement voisins appartenant à une même phase q, c'est à dire de parités impaire ou paire différentes, l'ordre de parité étant déterminé à partir d'une origine angulaire quelconque.

De plus les pôles statoriques sont feuilletés par des tôles dont le plan d'une des sections droites est perpendiculaire à la direction locale X de déplacement.

De cette façon, on ferme des boucles de flux alternatif entre des paires de pôles statoriques 10 et rotoriques, chacune de même parité et de polarités différentes lorsque les entrefers sont en cours de fermeture.

Cette machine est donc constituée par l'ensemble des stators élémentaires faisant face à l'ensemble des circuits rotoriques élémentaires.

Les entrefers peuvent être cylindriques avec un stator intérieur ou extérieur ou être plans.

Enfin, la polarisation des pôles rotoriques est faite suivant l'usage prévu pour la machine en reprenant et en adaptant les différentes dispositions pour entrefers cylindriques citées dans les brevets EP 1 170 850, FR 03.13024 et WO 99/48190 cités.

Au lieu d'avoir des bobines individuelles pour chaque pôle statorique, les conducteurs d'un circuit électrique statorique élémentaire d'une phase q comportent des méandres qui 2 0 contournent alternativement un pôle statorique d'un coté puis le pôle voisin de l'autre de façon à réaliser un bobinage statorique élémentaire à pôles conséquents, obtenu par enroulement global.

Les phases q peuvent être axialement réparties: un circuit électrique statorique élémentaire monophasé de forme circulaire est logé dans un circuit magnétique statorique élémentaire monophasé de forme également circulaire et les stators élémentaires ainsi formés sont disposés coaxialement pour constituer le stator de la machine.

Les phases q peuvent aussi être angulairement réparties: un circuit électrique statorique élémentaire monophasé a une forme en secteur angulaire, est composé de couches à méandres opposés et est logé dans au moins un circuit magnétique statorique élémentaire monophasé en forme de secteur angulaire et les stators élémentaires ainsi formés sont assemblés fictivement ou réellement en une couronne pour constituer le stator de la machine.

Un circuit électrique statorique élémentaire comporte alors deux couches de plusieurs conducteurs, connectées entre elles de façon à ce qu'une première couche soit parcourue par un courant dans un premier sens angulaire tandis que la deuxième couche soit parcourue dans le deuxième sens angulaire avec un décalage des méandres.

Les pôles statoriques peuvent être réalisés à partir de tôles obtenues par découpage d'un feuillard magnétique en bande.

Suivant l'enseignement du US 4,654,552 (GENERAL ELECTRIC assigne), la bande peut être cintrée dans son plan autour d'un axe qui est perpendiculaire au plan de la bande pour obtenir un stator à entrefers cylindriques.

2876231 5 Cependant, si cet axe est situé du coté opposé aux pôles statoriques, on constitue un stator intérieur obtenu par tôle enroulée en hélice, pour constituer par exemple un moteur-roue.

Un circuit à entrefers plans peut être obtenu comme décrit dans le document 9805E de Mars 1998 de la société anglaise BROOK HANSEN ELECTRODRIVES Ltd. West Midlands: La bande, poinçonnée a pas constant pour faire apparaître des pôles, est enroulée dans son plan autour de son axe qui est parallèle au plan de la bande.

Cependant, il peut être prévu que les encoches entre les pôles aient une largeur constante avec des bords sensiblement radiaux pour éviter d'augmenter la longueur des spires.

De plus, des boutonnières peuvent être découpées, chacune entre deux pôles statoriques de façon à ce que des taquets pénétrant dans les boutonnières puissent assurer le positionnement axial précis du circuit magnétique statorique élémentaire global à entrefers plans ainsi constitué.

Les pôles de ces circuits sont donc feuilletés par des tôles dont le plan d'une des sections droites est perpendiculaire à la direction X du déplacement.

Pour réaliser une machine à entrefers plans, un premier circuit magnétique statorique élémentaire à entrefers plans situé d'un coté tel que gauche reçoit par translation axiale un circuit électrique global statorique monophasé élémentaire pour des entrefers plans en réalisant un premier stator élémentaire gauche.

D'autre part, un deuxième stator élémentaire est disposé du coté droit en faisant face au premier, et entre ces deux circuits est interposé un circuit magnétique rotorique élémentaire plan 2 0 en créant deux rangées planes d'entrefers.

Ce circuit magnétique rotorique élémentaire plan réalise la mise en série et la polarisation de deux paires d'entrefers formées l'une par des pôles voisins d'une première rangée d'entrefers gauche et l'autre par des pôles voisins de la deuxième rangée d'entrefers droite, les polarités des excitations statoriques étant adaptées pour avoir une circulation de flux en série dans ces quatre entrefers, de façon à équilibrer les forces axiales.

De plus, un conducteur de liaison réalise la mise en série des circuits électriques globaux statoriques élémentaires de gauche et de droite de façon à équilibrer les ampère-tours des deux stators élémentaires en cas d'incident. On forme ainsi une fraction élémentaire d'une machine à entrefers plans à phases axialement réparties.

3 0 Pour avoir une polarisation rotoriques, les pôles rotoriques tels que gauches et d'ordre pair sont réunis par une couronne rotorique axiale extérieure gauche qui est en contact avec une première face latérale gauche d'une polarité telle que N d'un premier aimant permanent global extérieur à aimantation axiale en forme de tore, dont l'autre face S est en contact avec une couronne rotorique axiale extérieure droite qui réunit les pôles rotoriques droits d'ordre pair.

De même, les pôles rotoriques gauches d'ordre impair sont réunis par une couronne rotorique axiale intérieure gauche qui est en contact avec une première face latérale gauche d'une polarité S d'un deuxième aimant permanent global intérieur à aimantation axiale en forme de tore, dont l'autre face N est en contact avec une couronne rotorique axiale intérieure droite qui réunit les pôles rotoriques droits d'ordre impair, l'origine des parités gauche et droite étant 2876231 6 quelconque.

Pour réguler cette polarisation, un enroulement rotorique global peut être disposé entre les deux aimants permanents et dans ce cas, les aimants permanents peuvent même être supprimés pour augmenter la plage de régulation, par exemple en cas de fonctionnement en générateur ou en cas de fonctionnement à des températures extrêmes.

Avec des entrefers plans ou cylindriques, pour avoir un fonctionnement en moteur avec un effet d'induction, une boucle de flux passant par deux pôles rotoriques voisins traverse un conducteur ayant une spire en courtcircuit.

D'autre part, chaque pôle rotorique d'une rangée d'entrefers d'une parité telle qu'impaire peut être constituée par une première face polaire telle que N d'un aimant permanent individuel et les pôles rotoriques de parité opposée pairs de la même rangée d'entrefers ont des parités opposées S, par exemple par l'intermédiaire d'une pièce polaire réunissant une face de tous les aimants permanents.

Si les entrefers sont cylindriques, pour avoir une concentration de flux, un aimant permanent individuel a ses faces polaires qui sont en contact avec les faces latérales de deux pôles rotoriques voisins indépendants.

Pour diminuer le volume des aimants, un aimant permanent global à aimantation axiale a une forme en tore et est positionné entre deux couronnes qu'il polarise, la première couronne d'un coté tel que gauche d'une polarité telle que N réunissant des pôles rotoriques tels 2 0 qu'impairs et la deuxième couronne droite, de polarité S, réunissant les pôles pairs.

Dans ce cas, un enroulement rotorique global d'axe Z peut être disposé contre une face non polarisée de l'aimant permanent.

Si le fonctionnement de la machine est principalement en mode moteur et si une alimentation délivre aux circuits électriques statoriques des courants en forme de créneaux, le 2 5 nombre des phases q l, q 2.. simultanément excitées peut être avantageusement varié de façon à produire une variation du facteur de marche à ampère-tours constants.

Si les entrefers sont cylindriques et si chaque stator élémentaire comporte, sur sa face opposée à la rangée d'entrefers, des encoches destinées à recevoir des dents d'un moyeu d'immobilisation, une des encoches peut recevoir deux conducteurs d'alimentation de la phase q 3 0 concernée, ces conducteurs étant dirigés à travers les autres circuits vers une extrémité axiale de la machine où ils sont raccordés d'une manière amovible à une alimentation extérieure de façon à pouvoir extraire les organes vitaux de la machine.

Si le fonctionnement est principalement en mode moteur, le rapport cyclique de denture statorique est supérieur à 1/2, le rapport cyclique de denture rotorique est supérieur au rapport cyclique de denture statorique et, pour un nombre donné de phases q, ces rapports cycliques sont tels que la durée de coupure d'une phase pour la marche à puissance nominale soit voisine de la durée séparant d'une part la fin de la constance de réluctance d'un entrefer fermé, et d'autre part, le début de la fermeture de l'entrefer suivant de façon à ne pas créer de couples antagonistes.

2876231 7 Le nombre de phases q est de préférence impair et supérieur à trois de façon à réduire le taux d'ondulation.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour fabriquer une machine dynamo-électrique polyphasée tournante à réluctance variable, cette machine comprenant un rotor faisant face à au moins un stator, le rotor se déplaçant par rapport au stator par rotation d'axe de direction Z, avec une direction locale de déplacement X, le stator comportant des pôles statoriques saillants, le rotor comportant des pôles rotoriques à pas constants et saillants, et ce rotor comprenant des moyens de polarisation magnétique créant des conditions de polarisation des pôles rotoriques de façon à avoir une circulation alternative de flux entre des pôles statoriques faisant face, par au moins une rangée d'entrefers, à des pôles rotoriques, les phases q de la machine étant axialement ou angulairement réparties en formant des circuits électriques statoriques élémentaires logés dans des circuits magnétiques statoriques élémentaires pour constituer des stators élémentaires monophasés comprenant chacun, sur une seule rangée d'entrefers, un nombre pair de pôles statoriques faisant face à un même nombre de pôles rotoriques d'un circuit rotorique élémentaire, le circuit électrique réalisant une inversion de polarité entre pôles statoriques angulairement voisins appartenant à une même phase q, des méandres contournant alternativement un pôle statorique d'un coté puis le pôle voisin de l'autre coté de façon à réaliser un circuit électrique statorique élémentaire global à pôles conséquents.

Ce procédé comprend une étape de bobinage d'un fil à émail thermoadhérent en forme de 2 0 tore sous faible tension, ainsi qu'une opération de mise en forme et de compactage des méandres par thermo-adhésion de façon à réaliser un circuit électrique statorique élémentaire global en fil pour des entrefers cylindriques ou plans.

Ce procédé comprend en outre une étape de pliages d'un méplat de cuivre isolé à angle sensiblement droit sur chant périodiquement, une première fois en quatre pliages formant un premier créneau U 1 correspondant au contournement intérieur d'un pôle statorique et une deuxième fois en deux autres pliages formant avec le premier créneau un deuxième créneau U 2 et ayant une branche commune avec le premier, correspondant au contournement extérieur du pôle statorique.

Ces pliages de paires inversées de créneaux U 1,U 2 sont poursuivis sur une première longueur partielle de bande correspondant à un nombre d'U égal au nombre de pôles statoriques, et le rapport des largeurs des fonds d'U d'une paire est modifié pour les longueurs partielles de bande suivantes jusqu'à arriver à un rapport inverse pour la dernière longueur partielle de bande en formant au total une bande de méplat plié.

Pour former un circuit électrique statorique global monophasé en forme d'U successifs pour des entrefers cylindriques, ce procédé comprend ensuite un cintrage de la bande de méplat dans une direction située dans le plan du méplat grâce à un léger pliage intermédiaire qui est fait légèrement hors chant sur les fonds des U, suivi d'un enroulement de ladite bande de méplat autour d'un axe de direction Z et perpendiculaire à l'axe des pliages des U. Alternativement, pour former un circuit électrique statorique global monophasé en forme 2876231 8 d 'U successifs pour des entrefers plans, ce procédé comprend alors un cintrage de la bande dans une direction perpendiculaire au plan du méplat, en faisant jouer les angles des pliages, puis est enroulée autour d'un axe de direction Z et parallèle à l'axe des pliages des U. Dans une autre forme de réalisation, pour constituer un circuit électrique statorique élémentaire monophasé global en bande plate pour des entrefers cylindriques, ce procédé comprend en outre une étape découpage par un outil d'un méplat de cuivre isolé en forme de créneaux en faisant apparaître une suite de méandres, suivi d'une étape d'adaptation du pas des créneaux après avoir découpé un nombre de méandres correspondant au nombre de pôles statoriques à équiper et enfin d'une étape d'enroulement de ce ruban plat à méandres, conformé et isolé de façon à constituer un circuit électrique statorique élémentaire monophasé global en bande plate pour des entrefers cylindriques.

La largeur du ruban dans la direction axiale Z peut être plus grande que celle dans la direction du déplacement X entre pôles de façon à diminuer la résistance du bobinage.

Si le stator est intérieur au rotor, le ruban plat à méandres peut être directement bobiné sur 15 un circuit magnétique statorique élémentaire.

Ce circuit peut être constitué par exemple par un empilement dans la direction axiale de tôles planes. La forme des encoches est adaptée pour permettre cet enroulement de façon à réaliser un stator élémentaire monobloc à entrefers cylindriques. Dans ce but aussi, les tôles peuvent être à épaisseur décroissante suivant le FR 2 847 084 (KOEHLER) 2 0 Enfin le procédé selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes peut être mis en oeuvre pour la fabrication d'une machine dans laquelle les entrefers sont cylindriques et dans laquelle un stator élémentaire monophasé comprend un circuit magnétique statorique élémentaire global et un circuit électrique élémentaire global, ce procédé comprenant en outre une étape d'enroulement d'un des dits circuits sur l'autre de façon à imbriquer lesdits circuits.

2 5 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description suivante, donnée à titre non limitatif.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, relatifs à une machine dynamo-électrique polyphasée, tournante d'axe Z et à réluctance variable: la figure 1 représente une coupe partielle d'un circuit magnétique statorique à entrefers 3 0 cylindriques à empilement de tôle tel que décrit dans le premier document cité; la figure 2 représente une vue de ce circuit depuis l'entrefer avec des dispositions de l'invention; la figure 3 représente la découpe en méandres plats d'un conducteur méplat; la figure 4 représente un outil de conformation cylindrique d'un circuit électrique en fil; 35 la figure 5 représente cet outil pour des entrefers plans; la figure 6 représente en perspective le pliage d'un méplat d'un circuit électrique pour entrefers plans; la figure 7 représente ce circuit électrique dans un circuit magnétique statorique plan; la figure 8 est analogue à la figure 6 mais pour des entrefers cylindriques; la figure 9 représente ce circuit dans un circuit magnétique statorique cylindrique; la figure 10 reprend schématiquement la figure 7 à deux stators encadrant un rotor à aimants permanents individuels; la figure 11 reprend la figure 10 mais avec un rotor à aimant permanent global et à 5 bobinage rotorique global; la figure 12 représente cette machine en coupe axiale; la figure 13 représente en perspective un stator provenant de l'enroulement d'un feuillard magnétique autour d'un axe parallèle au plan de la bande; la figure 14 est analogue à la figure 13 mais l'axe est perpendiculaire au plan de la bande 10 et du coté opposé aux pôles; les figures 15 et 16 détaillent, en coupe et plan, une machine à entrefers plans et à rotor qui a un effet d'induction; les figure 17 et 18 reprennent les deux figures précédentes, mais avec des entrefers cylindriques à rotor extérieur et à polarisation rotorique par des aimants permanents individuels; les figure 19 et 20 reprennent les deux figures précédentes, mais avec un rotor intérieur et à polarisation rotorique par aimant permanent global et bobinage rotorique global; la figure 21 représente des phases angulairement réparties dans un stator à entrefers plans; la figure 22 estanalogue à la précédente, mais avec des entrefers cylindriques, et la figure 23 représente un diagramme de déplacement d'une machine à 5 phases et à double polarisation.

En référence au premier document cité, le deuxième moteur est une machine dynamo-électrique tournante 1 à flux parallèle, à entrefers cylindriques, à rotor intérieur et à réluctance variable qui comporte un stator 2 à entrefers cylindriques et un rotor 3, le stator ayant un circuit magnétique statorique 4 extérieur constitué par un empilement axial de tôles faisant apparaître dans des directions radiales des pôles statoriques saillants feuilletés 5 entourés chacun par un bobinage 6 et le rotor 3 ayant des pôles saillants 7 en définissant une rangée d'entrefers 8. Les phases q sont axialement réparties et un effet Vernier entre pôles statoriques et rotoriques assure la continuité du déplacement.

Cette machine comporte aussi un axe 9 et une culasse extérieure 10.

3 0 Sur la figure 1 on a représenté une coupe partielle d'un tel circuit magnétique statorique constitué également par l'empilement et le collage dans la direction axiale de tôles laissant apparaître dans des directions radiales Y des pôles statoriques 5 ici au nombre de 50, munis de bobinages 6. On a aussi représenté un pôle rotorique 7 d'un circuit rotorique 3.

Sur la figure 2 suivant l'invention, chaque pôle statorique 5 n'est pas pourvu d'une bobine individuelle d'une des phases q 1,q2.. de mise en oeuvre délicate, mais les phases q sont ici axialement réparties, chacune dans un circuit magnétique statorique élémentaire 2 0, qui peut être à entrefers plans p ou à entrefers cylindriques c avec dans ce cas un stator intérieur i ou extérieur o soit 20p, 20ci ou 20co et qui est ici du type global 20gci.

Le circuit rotorique 3 est décomposé en circuits magnétiques rotoriques élémentaires 21 non représenté sur cette figure qui est vue depuis l'entrefer à courbure redressée.

Le nombre de pôles rotoriques 7 est pair et égal au nombre de pôles statoriques 5 de la phase q!. On peut donc définir des pôles statoriques pairs e tel que 5e et des pôles impairs u tels que 5u, les parités étant définies à partir d'une origine quelconque.

Le bobinage 6 est constitué avantageusement de conducteurs 2 2, effectuant des méandres 2 3a,23b contournant alternativement un pôle statorique 5 d'un coté puis le pôle voisin de l'autre coté, de façon à réaliser un circuit électrique statorique élémentaire monophasé global g pour entrefers cylindriques c à pôles conséquents 2 4 soit 24gc qui peut être en fil ou en méplat. Ce bobinage à pôles conséquents réduit la longueur des conducteurs.

Il y a donc une inversion de l'excitation entre pôles 5 voisins, ce qui conduit à avoir, avec les pôles rotoriques 7, des boucles 2 5 de flux situées dans des plans parallèles à la direction X du déplacement, représentées partiellement sur la figure 1.

L'assemblage du circuit magnétique 2 0 avec le circuit électrique 2 4 sera détaillé ci-dessous. Il constituera un stator élémentaire global monophasé 2 6 à entrefers cylindriques, soit 15 26gc.

Sur la figure 3 le circuit électrique 2 4 est constitué par un méplat de cuivre isolé 2 7 découpé par un outil 2 8 en forme ruban 2 9 à créneaux successifs 3 Oa, 30 b.. qui sera enroulé sur un circuit magnétique statorique élémentaire à entrefers cylindriques à stator intérieur i, soit 20gci, le pas des créneaux 30a,30b étant adapté à chaque tour d'enroulement, en formant le circuit électrique élémentaire global à méplat plat f soit 24g fc.

Le circuit magnétique 20gci peut être constitué par un empilement de tôles planes f, soit 20gfci dont les encoches sont adaptés à l'enroulement, comme visible sur la figure 17.

Suivant la figure 4, pour de plus faibles puissances, un fil à émail thermo-adhérent 31 est bobiné avec une faible tension en forme de tore 3 2 qui est encadré par deux peignes l'un gauche 1 soit 3 3e1 et l'autre droit r soit 33ur dont les dents correspondent aux pôles 5 d'une même parité avec un décalage d'un demi pas polaire entre les peignes. Les deux peignes 3 3 sont rapprochés l'un de l'autre jusqu'à se croiser, dans les sens axiaux Z-Z pour des entrefers cylindriques c ou sur la figure 5, semblable à la précédente, dans des sens radiaux Y-Y pour des entrefers plans p. Le diamètre du tore diminue pour faire apparaître les méandres 23. Ce circuit électrique en fil w pour entrefers cylindriques c ou plans p, soit 24gwc ou 24gwp, est utilisable après conformation, par exemple par thermo-adhésion.

Pour éviter les chutes de cuivre à la découpe du ruban 2 9 de la figure 3, une autre forme de circuit électrique global peut être obtenue en pliant à angle droit un méplat 2 7 comme 35 représenté en perspective schématique sur la figure 6: Ce méplat est plié sur chant périodiquement, une première fois en quatre pliages formant un premier créneau U 1 correspondant au contournement intérieur d'un pôle statorique et une deuxième fois en deux pliages formant avec le premier un deuxième créneau U 2 et ayant une branche commune avec le premier, correspondant au contournement extérieur du pôle statorique 2876231 11 suivant.

Ces pliages de paires inversées de créneaux U 1,U 2 sont poursuivis sur une première longueur de bande correspondant à un nombre d'U égal au nombre de pôles statoriques et le rapport des largeurs des fonds d'U d'une paire est modifié pour les bandes suivantes jusqu'à arriver à un rapport inverse pour terminer la longueur de bande pliée 3 4.

La figure 7 représente plusieurs tours de cette bande 3 4 enroulés autour d'un axe de direction Z en faisant jouer l'angle des pliages pour réaliser un circuit électrique statorique élémentaire 2 4 à méplat en û successifs pour entrefers plans p, soit 24gûp.

Ce circuit est axialement glissé dans un circuit magnétique statorique élémentaire global plan soit 20gp, ayant des pôles statoriques plans 5p d'ordre pair e ou impair u, soit 5pe,5pu séparés par des encoches à largeur constante. On forme ainsi un stator élémentaire 26gûp à entrefers plans à phases axialement réparties.

La figure 8 représente le cas d'entrefers cylindriques: la bande de cuivre plié 3 4 est alors cintrée dans le plan du méplat suivant les flèches 3 5. Pour pouvoir encaisser les déformations dues au cintrage qui ne laissent pas parallèles les axes de pliage, un léger pliage intermédiaire 3 6 est fait sur les fonds des U. Ce pliage est fait légèrement hors chant.

Sur la figure 9 ce circuit électrique 24gûc est enchevêtré dans un circuit magnétique statorique élémentaire à entrefers cylindriques 20gc à pôles 5. Ce circuit électrique pourra être enroulé sur un stator intérieur constitué simplement par empilage de tôles planes f soit 20gfci en constituant un stator élémentaire monophasé 26gfcûi à phases axialement réparties.

Cet enroulement ne serait pas possible sur un circuit magnétique cylindrique à stator extérieur 20 c o. Dans ce cas, c'est le circuit magnétique qui sera enroulé ou assemblé sur le circuit électrique, comme dévoilé ultérieurement.

Sur la figure 10 l'entrefer plan a été redressé et deux stators gauche et droite 26gp1 et 26gpr encadrent, par des rangées d'entrefers plans 8p1,8pr, un circuit magnétique rotorique à entrefers plans 21p muni de pôles rotoriques plans 7 p1,7pr de directions axiales Z. Ces pôles rotoriques sont constitués ici, d'une manière simplifiée non globale, chacun par une surface polaire d'un aimant permanent individuel de direction axiale 3 7z dont les surfaces polaires N,S font faces aux pôles statoriques 5p1 et 5pr.

Deux pôles 5p angulairement voisins, soit 5pe,5pu ont des polarités opposées. On a donc en série des pôles 5ple,5plu,7plu,7pru,5pru,5pre,7pre, 7ple et 5ple constituant une boucle de flux 25 à quatre entrefers en série au lieu de deux dans une machine connue, ce qui améliore le couple massique.

De plus, le flux est le même dans les entrefers gauche et droit, ce qui évite des efforts axiaux déséquilibrés en cas de distances d'entrefers légèrement différentes, alors qu'avec deux boucles 25 indépendantes, à chacune seulement deux entrefers en série, les forces antagonistes qui sont considérables, dépendent du carré des différences de distances d'entrefers.

Enfin, les circuits électriques statoriques d'une phase 24gûpi et 24gûpr sont mis en série par un conducteur de liaison 3 8 afin d'éviter un déséquilibre d'ampère-tours.

Dans une disposition à phases axialement réparties, les circuits des autres phases sont disposés coaxialement.

Sur la figure 1 1 semblable à la figure 10 et sur la figure 12 vue en coupe, les pôles rotoriques 7ple sont réunis par une couronne rotorique extérieure gauche 3 9gol d'axe Z qui est en contact avec une face latérale gauche telle que N d'un premier aimant permanent global extérieur à aimantation axiale 4 Og z o en forme de tore, dont l'autre face S est en contact avec une couronne extérieure o droite 39gor qui réunit les pôles 7pre.

De même les pôles 7plu sont réunis par une couronne intérieure gauche 39gi1 en contact avec la face S d'un deuxième aimant permanent global intérieur 40gzi dont l'autre face N est en 10 contact avec une couronne intérieure droite 39gir qui réunit les pôles 7pru.

Les origines des parités paire/impaire des circuits de gauche et de droite peuvent ne pas être les mêmes, en tenant compte du calage et des polarités des circuits 26pl et 26pr.

De plus un enroulement rotorique en forme de tore, donc global 41g est situé entre les deux aimants permanents 40gzo,40gzi pour pouvoir contrôler l'intensité de la polarisation.

Le circuit magnétique rotorique élémentaire est donc bipolarisé globalement par aimant permanent m et fil w, soit 21p gmw.

Sur la figure 12, on a représenté partiellement en perspective à droite des conducteurs d'un circuit électrique en bande pliée en U, soit 24gûp avec un méandre 2 3 ainsi qu'une encoche à gauche.

La figure 13 représente en perspective un circuit magnétique statorique élémentaire à entrefers plans 20gp. Un feuillard magnétique en bande 4 2 est enroulé autour d'un axe 9 (non représenté, de direction Z) qui est parallèle au plan de la bande 42. Cette bande magnétique est découpée en faisant apparaître, sur un coté, des tôles de pôles plans 5p, chacune entre deux encoches 4 3.

Le diamètre d'enroulement est tel qu'au bout d'un tour, on obtienne le nombre prévu de pôles plans 5p et l'enroulement de la bande est poursuivi jusqu'à ce que les pôles 5p aient l'épaisseur voulue. On constitue ainsi simplement un circuit magnétique statorique élémentaire global dont les entrefers sont plans, soit 20gp.

Les pôles plats 5p de ce circuit sont donc feuilletés par des tôles dont le plan d'une des 30 sections droites est perpendiculaire à la direction X du déplacement.

Les encoches 4 3 ont une largeur constante et ont des bords sensiblement radiaux grâce à la longueur des arcs des pôles 5p comme cela est visible sur la figure 7.

De plus une boutonnière 44 est découpée entre deux pôles 5pe et 5p u.

Des taquets pénétrant dans ces boutonnières 4 4 permettront d'avoir un positionnement 35 axial précis, compte tenu des forces axiales.

Sur la figure 14 pour des entrefers cylindriques, en considérant le US 4, 654,552 cité, le feuillard magnétique en bande 4 2 est découpé de la même manière et l'enroulement par cintrage se fait autour d'un axe 9 dont la direction Z est perpendiculaire au plan de la bande 4 2. Ce cintrage dans le plan de la bande est rendu possible en raison du grand nombre de pôles et du fait de la présence des boutonnières 44. Il donne donc des pôles 5c pour entrefers cylindriques. L'enroulement est alors fait en hélice et est poursuivi jusqu'à ce que les pôles 5c aient l'épaisseur voulue.

Si l'axe 9 est du coté des pôles 5, on a un circuit magnétique statorique élémentaire global à entrefers cylindriques c à stator extérieur o à enroulement en hélice h, soit 20ghco.

Dans ce cas, l'enroulement en hélice du circuit magnétique peut donc se faire en présence d'un circuit électrique statorique élémentaire global 24g à fil soit 24gwc ou à méplat en û soit 24gûc. Les pôles 5 c légèrement coniques peuvent donc pénétrer dans les méandres 2 3 au cours de cet enroulement comme représenté sur la figure 19.

Cependant sur la figure 14 l'axe 9 de direction Z est ici du coté opposé aux pôles 5 c en donnant un circuit magnétique statorique élémentaire global à entrefers cylindriques c à stator intérieur i, à enroulement en hélice h, soit 20ghci utilisable dans un moteur-roue. Un tel moteur permet d'abaisser le plancher d'un véhicule de transport en supprimant des essieux.

La figure 15 représente une réalisation d'une machine à entrefers plans, en coupe perpendiculaire à son axe de rotation. Une coupe partielle est faite, sur la partie gauche, au niveau d'un entrefer plan 8pl et sur la droite au niveau du circuit magnétique rotorique 21p comme indiqué sur la figure 16 qui est vue en plan supérieure, à courbure redressée.

En référence à la figure 13, un circuit magnétique 20gp peut être constitué par l'enroulement d'un feuillard faisant apparaître les pôles plans 5p.

On voit sur la gauche des pôles statoriques plans 5plu, 5ple de ce circuit magnétique statorique élémentaire plan tel que 20gp1 entourés par des méandres d'un circuit électrique 24gûp de la figure 7, dont les méandres n'ont pas été représentés sur la figure 16.

Sur la droite de la figure 15, le circuit magnétique élémentaire rotorique 21p comporte des pôles rotoriques 7pre, 7pru qui sont les extrémités de barreaux 4 5 indépendants constitués chacun par un empilement, dans la direction radiale, de tôles planes. Ces barreaux 45 sont tous ceinturés dans un plan radial par un surmoulage de cuivre 4 6 formant autour de chaque barreau 4 5 une spire en court-circuit créant un effet d'induction sur les quatre entrefers en série. La liaison avec un bandage rotatif 4 7 n'a pas été représentée.

Les barreaux 4 5 pourraient aussi être massifs du fait que le flux d'une boucle 25 qui les 30 traverse n'a que des fluctuations sans décrire un cycle complet d'hystérésis.

Dans une disposition à phases q axialement réparties, les circuits d'une phase l q sont constitués par un circuit 21p encadré par deux circuits 26p, somme de 20gp+24gûp.

Dans le cas d'entrefers cylindriques, les caractéristiques de polarisations sont semblables à celles décrites dans le FR 03.13024 cité.

Les figure 17 et 18 représentent d'une manière semblable une machine à entrefers cylindriques à stator intérieur avec une polarisation par des aimants permanents individuels 37.

Un circuit magnétique statorique élémentaire peut être du type à enroulement en hélice cité 20ghci ou ici du type à empilement de tôles planes f soit 20gfci comme sur la figure 9.

On enroule sur l'un de ces circuits 20gci, soit un circuit à fil 24gwc de la figure 4, soit un circuit électrique statorique 24gûc des figures 8 et 9, soit comme représenté un ruban plat de cuivre 2 9 de la figure 3, formant un circuit 24gfc.

Un circuit magnétique rotorique élémentaire extérieur 21c o est constitué par des pôles rotoriques individuels 7 c encastrés dans un bandage rotatif 4 7. Les aimants permanents individuels 3 7 ont leurs faces polaires en contact d'une manière légèrement conique avec les faces latérales de deux pôles 7ce,7cu.

Sur la coupe de la figure 18, le circuit électrique est vu d'un côté en coupant un méandre 2 3 et de l'autre côté entre deux méandres du circuit 2 4.

Comme on le voit sur la figure 17 qui est à l'échelle unité, une face polaire a une grande longueur donnant une concentration de flux de 2x6, 512x3,5=1,8. Avec un entrefer relatif de 2x0,7/15=0,093 et un aimant de 0, 9T, l'induction dans l'entrefer en l'absence d'excitation est théoriquement de 0,9x1,81(1+0,093x1,8)= 1,4T.

Des encoches 4 8 sont ménagées dans la face centrale du circuit magnétique 2 0 pour immobiliser ce circuit sur un moyeu 4 9. Cependant, des conducteurs d'alimentation 5 0 sont 15 disposés dans une de ces encoches qui est libre.

Ces conducteurs sont raccordés d'une part sur des méandres 2 3 aux extrémités du circuit électrique 2 4 et d'autre part à une extrémité radiale de la machine où ils sont raccordés d'une manière amovible pour pouvoir extraire les éléments vitaux de la machine. De plus, l'assemblage axial des différentes phases q 1, q 2, q 3.. peut être modulaire ce qui facilite la 2 0 maintenance de la machine.

Les figures 19 et 20 sont semblables aux figures 17 et 18 mais pour une machine à stator extérieur et avec une bipolarisation rotorique globale par aimant permanent et bobinage.

Le circuit électrique statorique élémentaire 2 4 utilisé ici est un méplat plié, cintré et enroulé suivant les figures 8 et 9, soit 24gûc décomposé en un circuit intérieur 24i et extérieur 24o de façon à augmenter la surface de refroidissement.

Sur ce circuit est élaboré, soit globalement par enroulement en hélice d'un circuit magnétique statorique élémentaire extérieur 20g hco représenté sur la droite avec une boutonnière 4 4, soit sur la gauche par assemblage non global d'un circuit composé de secteurs angulaires à empilement de tôles planes comprenant quelques pôles 5, délimités sur la figure 19 par des sectionnements 5 1.

Dans ce cas, l'assemblage peut se faire par des liserés de soudure 5 2 après mise en place sur un moyeu aimanté et avec interposition préalable du circuit électrique 2 4. Un élément de ce circuit magnétique porte le repère 20fcon, ici de n- 2 pas pour un circuit de 50 pôles.

Cet ensemble est logé dans une culasse 10.

Le circuit magnétique rotorique élémentaire cylindrique 21g ci est vu à gauche en coupe 11 et à droite en 1r comme indiqué sur la figure 20. Ce circuit est composé de pôles pairs 7e qui sont les extrémités déportées en forme de griffes d'une couronne rotorique axiale droite paire 39gre, les pôles impairs 7u étant réunis par une couronne gauche impaire 39g1u.

Ces couronnes encadrent d'une part les faces polaires d'un aimant permanent global axial 2876231 15 40g z et d'autre part un enroulement rotorique global 41g z. L'aimant permanent global 4 0 est de préférence à liant plastique et est décomposé en secteurs angulaires tels que 40n,40n+1. Sa surface latérale n'a pas une limite imposée vers l'axe 9. Sur la figure 20, les couronnes sont représentées en hachures renforcées par rapport aux griffes.

La figure 2 1 représente partiellement un circuit magnétique statorique à tôles enroulées à entrefers plans représenté à la figure 13 sous la désignation 20gp qui pourrait être le cas d'une répartition axiale des phases avec des conducteurs suivant la figure 7.

Cependant ce circuit est utilisé ici avec une répartition angulaire des phases, ce qui fait 10 qu'on peut le considérer comme un stator 2gp lorsqu'il est muni de bobinages polyphasés.

Dans ce but, ce circuit est composé de 6 secteurs angulaires monophasés de chacun 6 pôles 5.

On peut donc considérer qu'un secteur angulaire de 6 pôles constitue un circuit magnétique statorique élémentaire 20gp donnant par un assemblage fictif le stator 2gp.

Pour avoir un déphasage entre phases, le pas entre deux secteurs est augmenté en fonction 15 du nombre de phases comme cela est visible sur la figure.

Le secteur représenté reçoit des éléments non globaux de circuit électrique statorique 24ûp disposés en couches de plusieurs conducteurs à méandres 2 3 opposés d'une couche à l'autre, en effectuant, grâce à des soudures, des aller-retour entre les extrémités du secteur. Les alternances des polarités N et S sont donc respectées.

Pour la clarté de la figure, une couche telle qu'intérieure a été représentée radialement décalée et en pointillé. Des flèches figurent la circulation d'un courant sur un aller-retour.

La figure 2 2 représente une disposition semblable de secteurs et de couches mais avec des entrefers cylindriques d'un stator 2c o, por exemple du type 2ghco composé de secteurs 20gco.

Sur une vue radiale à courbure redressée, on a représenté 4 pôles statoriques 5 avec une couche de plusieurs conducteurs 24ûc et sur une autre figure, les conducteurs de l'autre couche, ces conducteurs étant disposés d'une manière analogue à ceux de la figure 21, avec des liaisons entre couches représentées en pointillé.

Chaque circuit électrique 24ûc aller-retour monophasé peut être introduit à tour de rôle 30 par l'intérieur dans les pôles statoriques 5 formant un stator monobloc 2ghco.

On voit que pour une application donnée, on dispose de six structures en fonction de la répartition des phases, des entrefers plans ou cylindriques et d'un stator extérieur ou intérieur.

La figure 2 3 représente un diagramme de déplacement d'un circuit magnétique rotorique élémentaire2 l d'une phase en face d'un stator élémentaire 2 6 d'une machine à cinq phases, dans le cas d'une bipolarisation mw et avec une alimentation de courants en créneaux.

De plus, on a représenté le cas où 3 phases sont alimentées simultanément, le cas de 4 phases simultanées étant utilisé au démarrage.

On voit qu'en faisant varier le nombre de phases simultanément excitées, on fait varier le facteur de marche, donc la puissance à ampère-tours constants. On évite ainsi une perte de 2876231 16 rendement aux faibles excitations, ce qui n'empêche pas d'avoir une excitation variable dans la zone couvrant un même facteur de marche.

On a représenté 7 états de 0 à 216 dans lesquels un rotor 21 se déplace progressivement vers la droite, l'excitation statorique étant conforme au diagramme des phases figuré sur la 5 droite, de ql à q5.

On peut aussi considérer que cinq états de 0 à 144 représentent les couples à un instant donné, reflétant le taux d'ondulation.

Le rapport cyclique de denture du stator est égal à 0,6 et celui du rotor à 0,8.

On voit que, pendant les ouvertures des entrefers, il n'y a pas d'excitation, donc pas de couple antagoniste. Puis l'arrivée d'un nouveau pôle statorique excité capte le flux rotorique. Si l'excitation était triphasée, un incident sur une phase mettrait la machine hors service. Un nombre pair de phases donne un taux d'ondulation du couple supérieur à celui du nombre impair inférieur. Pour ces raisons, l'invention propose d'avoir un nombre de phases impair et supérieur à trois.

Bien entendu, sans sortir du domaine de l'invention, on n'est pas limité aux exemples décrits mais on peut combiner différentes configurations décrites, de géométrie, de nombres de phases, de circuits, de forme d'entrefers, de procédés d'élaboration et d'assemblage, de polarisations, de matériaux magnétiques, de conducteurs, d'isolants, etc. A titre d'exemple de procédé, la formation des méandres 2 3 sur un tore 3 2 en fil émaillé 20 3 1 peut aussi provenir d'une déformation produite par des galets presseurs agissant progressivement sur une partie angulaire du tore 3 2.

Un circuit électrique 2 4 peut aussi être obtenu par glissement axial de conducteurs individuels dans des encoches, avec une soudure par méandre et par conducteur.

A titre d'exemple de combinaison et d'assemblage, dans la figure 12, si les aimants permanents 40 sont supprimés, on a une polarisation réglable dans les deux sens et les couronnes moulées ou frittées 39i et 390 peuvent être directement emboîtées avec un serrage conique dans les directions axiale et radiale, en occupant sans limite le volume intérieur.

Dans ce cas, si l'enroulement rotorique 41 est remplacé par deux surmoulages de cuivre 4 6 sur les bras polaires de gauche et de droite, on a un fonctionnement à induction.

De même, un circuit magnétique rotorique élémentaire 21gci des figures 19 et 20 peut devenir un circuit rotorique 3g ci de la figure 21 avec les mêmes variantes de polarisation.

Un fonctionnement à induction peut aussi être introduit sur les figures 19 et 20 en remplaçant le circuit rotorique 21gci par un circuit équivalent au circuit 20gfci de la figure 17, dans lequel l'enroulement 24gfc serait remplacé par un surmoulage de cuivre 4 6.

A titre de géométrie, pour un fonctionnement en générateur tel que celui d'une éolienne dont le courant sera redressé, les rapports cycliques de denture peuvent être de 0,5 du fait qu'il n'y a pas de fonctionnement en moteur.

A titre d'exemple d'isolement et de conformation de circuit électrique, une thermoadhésion peut être remplacée par une imprégnation sous vide en présence du circuit magnétique.

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Claims (10)

REVENDICATIONS

1.Machine dynamo-électrique polyphasée tournante (1) à réluctance variable, comprenant un rotor (3) faisant face à au moins un stator (2), le rotor se déplaçant par rapport au stator (2) par rotation d'axe (9) de direction Z, avec une direction locale de déplacement X, le stator (2) comportant des pôles statoriques saillants (5), le rotor (3) comportant des pôles rotoriques à pas constants et saillants (7), et ce rotor (3) comprenant des moyens de polarisation magnétique créant des conditions de polarisation des pôles rotoriques de façon à avoir une circulation alternative de flux entre des pôles statoriques (5) faisant face, par au moins une rangée (8) d'entrefers, à des pôles rotoriques (7), les phases q de la machine étant réparties en formant des circuits électriques statoriques élémentaires (2 4) logés dans des circuits magnétiques statoriques élémentaires (20) pour constituer des stators élémentaires (26), caractérisée en ce qu'un stator élémentaire (26) est monophasé et comprend, sur une seule rangée (8) d'entrefers, un nombre pair de pôles statoriques (5) faisant face à un même nombre de pôles rotoriques (7) d'un circuit rotorique élémentaire (2 1), en ce que le circuit électrique (2 4) réalise une inversion de polarité entre pôles statoriques (5) angulairement voisins appartenant à une même phase q et en ce que les pôles statoriques (5) sont feuilletés par des tôles dont le plan d'une des sections droites est perpendiculaire à la direction locale X de déplacement.

2.Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les conducteurs d'un circuit électrique statorique élémentaire (2 4) d'une phase q comportent des méandres (2 3) contournant alternativement un pôle statorique (5) d'un coté puis le pôle voisin de l'autre coté de façon à réaliser un circuit électrique statorique élémentaire global à pôles conséquents (2 4g) . 3.Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les phases q sont axialement réparties, en ce qu'un circuit électrique statorique élémentaire monophasé (2 4) a une forme circulaire et est logé dans un circuit magnétique statorique élémentaire monophasé (2 0) de forme circulaire et en ce que les stators élémentaires (26) ainsi formés sont disposés coaxialement pour constituer le stator (2) de la machine (1) . 4.Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les phases q sont angulairement réparties, en ce qu'un circuit électrique statorique élémentaire monophasé (2 4) a une forme en secteur angulaire, est composé de couches à méandres opposés et est logé dans au moins un circuit magnétique statorique élémentaire monophasé (20) en forme de secteur angulaire et en ce que les stators élémentaires (26) ainsi formés sont agencés pour former une couronne en constituant le stator (2) de la machine (1) .

5.Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un circuit électrique statorique élémentaire (24) comporte deux couches de conducteurs connectées entre elles de façon à ce qu'une première couche soit parcourue par un courant dans un premier sens angulaire tandis que la deuxième couche soit parcourue dans le deuxième sens angulaire avec un décalage des méandres.

6.Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les pôles statoriques (5) sont réalisés à partir de tôles obtenues par découpage d'un feuillard magnétique 2876231 18 en bande (42) qui est cintrée dans son plan autour d'un axe (9), cet axe étant perpendiculaire au plan de la bande (42), caractérisée en ce que l'axe (9) est situé du coté opposé aux pôles statoriques (5) de façon à constituer un stator intérieur obtenu par tôle enroulée en hélice (20ghci,2ghci).

7.Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les pôles statoriques (5) sont réalisés à partir de tôles obtenues par découpage d'un feuillard magnétique en bande (42) qui est enroulée dans son plan autour d'un axe (9), cet axe étant parallèle au plan de la bande (42), caractérisée en ce que des encoches (43) entre les pôles (5) ont une largeur constante et ont des bords sensiblement radiaux et en ce que des boutonnières (44) sont découpées, chacune entre deux pôles statoriques (5p) de façon à ce que des taquets pénétrant dans les boutonnières (44) puissent assurer le positionnement précis du circuit magnétique statorique élémentaire global à entrefers plans ainsi constitué (20gp).

8.Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un premier circuit magnétique statorique élémentaire à entrefers plans situé d'un coté tel que gauche (20gpl) reçoit par translation axiale un circuit électrique global statorique monophasé élémentaire pour des entrefers plans (24gp) en réalisant un premier stator élémentaire gauche (26gp1), en ce qu'un deuxième stator élémentaire est disposé du coté droit (26gpr) en faisant face au premier, en ce qu'entre ces deux circuits est interposé un circuit magnétique rotorique élémentaire plan (21 p) en créant deux rangées planes d'entrefers (8p1,8pr), en ce que ce circuit magnétique rotorique élémentaire plan (21 p) réalise la mise en série et la polarisation de deux paires d'entrefers formées l'une par des pôles voisins d'une première rangée d'entrefers gauche (8pl) et l'autre par des pôles voisins de la deuxième rangée d'entrefers droite (8pr), les polarités des excitations statoriques étant adaptées pour avoir une circulation de flux en série dans ces quatre 2 0 entrefers, et en ce qu'un conducteur de liaison (38) réalise la mise en série des circuits électriques globaux statoriques élémentaires gauche et droite (24gp1,24gpr) pour former une fraction élémentaire d'une machine à entrefers plans (1 gp) . 9.Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les pôles rotoriques gauches d'ordre pair (7ple) sont réunis par une couronne rotorique axiale extérieure gauche (39g ol) qui est en contact avec une première face latérale gauche d'une polarité telle que N d'un premier aimant permanent global extérieur à aimantation axiale (40 g o) en forme de tore, dont l'autre face S est en contact avec une couronne rotorique axiale extérieure droite (39gor) qui réunit les pôles rotoriques droits d'ordre pair (7pre) et en ce que les pôles rotoriques gauches d'ordre impair (7plu) sont réunis par une couronne rotorique axiale intérieure gauche (39g il) qui est en 3 0 contact avec une première face latérale gauche d'une polarité S d'un deuxième aimant permanent global intérieur à aimantation axiale (40gi) en forme de tore, dont l'autre face N est en contact avec une couronne rotorique axiale intérieure droite (39gir) qui réunit les pôles rotoriques droits d'ordre impair (7pru).

10.Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un enroulement rotorique 35 global (41g) est disposé entre les deux aimants permanents (40go,40gi).

2876231 19 1 1.Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'une boucle de flux (25) passant par deux pôles rotoriques voisins (7) traverse un conducteur ayant une spire en court-circuit (46) de façon à créer un effet d'induction.

1 2.Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque pôle rotorique (7) d'une même rangée d'entrefers (8) d'une parité telle qu'impaire est en contact avec une première face polaire telle que N d'un aimant permanent individuel (37) et en ce que chaque pôle rotorique (7) de parité opposée paire de la même rangée d'entrefers a une polarité opposée S. 1 3.Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les entrefers sont cylindriques, caractérisée en ce qu'un aimant permanent individuel (41) a ses faces polaires qui sont en contact avec les faces latérales de deux pôles rotoriques (7e,7u) voisins.

1 4.Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les entrefers sont cylindriques, caractérisée en ce qu'un aimant permanent global à aimantation axiale (40gz) a une forme en tore et est positionné entre deux couronnes (39g) qu'il polarise, la première couronne d'un coté tel que gauche (39g1u) d'une polarité telle que N réunissant des pôles rotoriques tels qu'impairs (7u) et la deuxième couronne droite (39gre), de polarité S, réunissant les pôles pairs (7e).

15.Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'un enroulement rotorique global (41g) d'axe Z est disposé contre une face non polarisée de l'aimant permanent (40gz).

1 6.Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fonctionnement est principalement en mode moteur et dans laquelle une alimentation délivre aux circuits électriques statoriques (2 4) des courants en forme de créneaux, caractérisée en ce que le nombre des phases (q 1,q2..) simultanément excitées est varié de façon à produire une variation du facteur de marche à ampère-tours constants.

2 5 1 7.Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les entrefers sont cylindriques et dans laquelle chaque stator élémentaire (26) comporte, sur sa face opposée à la rangée d'entrefers (8), des encoches (48) destinées à recevoir des dents d'un moyeu (49) d'immobilisation, caractérisée en ce qu'une des encoches (48) reçoit deux conducteurs d'alimentation (50) de la phase q concernée, ces conducteurs étant dirigés à travers 3 0 les autres circuits vers une extrémité axiale de la machine (1) où ils sont raccordés d'une manière amovible à une alimentation extérieure.

18.Machine selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce que le rapport cyclique de denture statorique est supérieur à 1/2, en ce que le rapport cyclique de denture rotorique est supérieur au rapport cyclique de denture statorique et en ce que, pour un nombre donné de phases q, ces rapports cycliques sont tels que la durée de coupure d'une phase pour la marche à puissance nominale soit voisine de la durée séparant d'une part la fin de la constance de réluctance d'un entrefer fermé, et d'autre part, le début de la fermeture de l'entrefer suivant.

1 9.Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de phases q est impair et supérieur à trois.

2876231 20 2 O.Procédé pour fabriquer une machine dynamo-électrique polyphasée tournante (1) à réluctance variable selon l'une quelconque des revendications précédentes, cette machine comprenant un rotor (3) faisant face à au moins un stator (2), le rotor se déplaçant par rapport au stator (2) par rotation d'axe (9) de direction Z, avec une direction locale de déplacement X, le stator (2) comportant des pôles statoriques saillants (5), le rotor (3) comportant des pôles rotoriques à pas constants et saillants (7), et ce rotor (3) comprenant des moyens de polarisation magnétique créant des conditions de polarisation des pôles rotoriques de façon à avoir une circulation alternative de flux entre des pôles statoriques (5) faisant face, par au moins une rangée (8) d'entrefers, à des pôles rotoriques (7), les phases q de la machine étant axialement ou angulairement réparties en formant des circuits électriques statoriques élémentaires (2 4) logés dans des circuits magnétiques statoriques élémentaires (2 0) pour constituer des stators élémentaires monophasés (26) comprenant chacun, sur une seule rangée (8) d'entrefers, un nombre pair de pôles statoriques (5) faisant face à un même nombre de pôles rotoriques (7) d'un circuit rotorique élémentaire (2 1), le circuit électrique (2 4) réalisant une inversion de polarité entre pôles statoriques (5) angulairement voisins appartenant à une même phase q, des méandres (23) contournant alternativement un pôle statorique (5) d'un coté puis le pôle voisin de l'autre coté de façon à réaliser un circuit électrique statorique élémentaire global à pôles conséquents (24g), caractérisé en ce qu'il comprend une étape de bobinage d'un fil à émail thermo-adhérent (3 1) en forme de tore (32) sous faible tension, ainsi qu'une opération de mise 2 0 en forme et de compactage des méandres (2 3).

2 1.Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de pliages d'un méplat de cuivre isolé (27) à angle sensiblement droit sur chant périodiquement, une première fois en quatre pliages formant un premier créneau U 1 correspondant au contournement intérieur d'un pôle statorique (5) et une deuxième fois en deux autres pliages formant avec le premier créneau un deuxième créneau U 2 et ayant une branche commune avec le premier, correspondant au contournement extérieur du pôle (5), en ce que ces pliages de paires inversées de créneaux U 1,U 2 sont poursuivis sur une première longueur partielle de bande correspondant à un nombre d'U égal au nombre de pôles statoriques (5), et en ce que le rapport des largeurs des fonds d'U d'une paire est modifié pour les longueurs 3 0 partielles de bande suivantes jusqu'à arriver à un rapport inverse pour la dernière longueur partielle de bande en formant au total une bande de méplat plié (3 4) . 2 2.Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un cintrage de la bande de méplat (3 4) dans une direction (3 5) située dans le plan du méplat (3 4) grâce à un léger pliage intermédiaire (3 6) qui est fait légèrement hors chant sur les fonds des U, 35 puis un enroulement de ladite bande de méplat autour d'un axe de direction Z et perpendiculaire à l'axe des pliages des U pour former un circuit électrique statorique global monophasé en forme d'U successifs pour des entrefers cylindriques (24gûc).

2 3.Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la bande (3 4) est cintrée dans une direction perpendiculaire au plan du méplat, en faisant jouer les angles des pliages, puis est 2876231 21 enroulée autour d'un axe de direction Z et parallèle à l'axe des pliages des U pour former un circuit électrique global statorique monophasé en forme d'U successifs pour des entrefers plans (24gûp).

2 4.Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape découpage par un outil (28) d'un méplat de cuivre isolé (27) découpé en forme de créneaux (30a,30b) en faisant apparaître une suite de méandres (23), une étape d'adaptation du pas des créneaux (30a,30b) après avoir découpé un nombre de méandres (23) correspondant au nombre de pôles (5) à équiper et une étape d'enroulement de ce ruban plat à méandres, conformé et isolé de façon à constituer un circuit électrique statorique élémentaire monophasé global en bande plate pour des entrefers cylindriques (24gfc).

25.Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 24, mis en oeuvre pour la fabrication d'une machine dans laquelle les entrefers sont cylindriques et dans laquelle un stator élémentaire monophasé (2 6 g) comprend un circuit magnétique statorique élémentaire global (20g) et un circuit électrique élémentaire global (24g), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'enroulement d'un des dits circuits sur l'autre de façon à imbriquer lesdits circuits.