Brevet FR2005864A1 — publié le 19691219

î 2005864 La présente invention se rapporte à des macMnes électriques homopolaires. Une machine homopolaire comprend un disque ou tambour rotatif portant des trajets ou circuits conducteurs électriques ^ et un stator comportant un moyen servant à produire un champ magnétique homopomaire qui est coupé par les circuits conducteuns du rotor à mesure que ce dernier tourne. De telles machines fonctionnent à faible tension et a intensité élevée» Pour augmenter la tension et par suite réduire l'intensité pour une puissance de sortie donnée, on a proposé récemment de subdiviser le rotor en secteurs, chaque secteur comportant un circuit conducteur qui est connecté à ses extrémités à une lame de deux collecteurs. Chaque collecteur comporte un jeu de balais qui porte sur lui et l'espacement entre axes des balais dans 15 les deux 3eux est le même et il est égal à deux ou plusieurs fois l'espacement des lames des collecteurs* Les balais présentent des dimensions de manière à ponter les lames voisines en passant d'une lame à la suivante et les balais du premier jeu sont connectés électriquement ausjfàalaie du second jeu pour réa-20 liser une connexion en série entre les bornes extérieures des circtiits conducteurs dont les lames de contact associées sont à la fois en contact avec les balais, l'agencement étant tel que pour certaines positions du rotor, certains circuits conducteurs sont connectés en série tandis qu'entre deux de ces circuits en 25 série se trouve au moins un circuit qui n'est pas connecté à ce montage en série. Pendant le fonctionnement d'une machine telle que celle décrite ci-dessus, le courant ou intensité de chaque secteur du rotor passe par suite de la totalité du courant lorsque le sec-30 teur est monté en série à la moitié du courant lorsque lés balais pontent des lames voisines et ensuite à une valeur nulle lorsque le secteur n'est pas monté dans la connexion en série. Cette variation répétitive de courant induit dans les circuits conducteurs du rotor des tensions qui sont susceptibles de faire 35 amorcer des arcs entre les balais et les collecteurs, et la présente invention a pour but de fournir un modèle de rotor dans lequel ces effets d'induction sont réduits autant que possible. Suivant la présente invention, dans une machine électrique 69 10760 2 2005864 homopolaire du type dans lequel le rotor est subdivisé en secteurs en une série de circuits conducteurs séparés, les circuits conducteurs de chaque secteur sont couplés d'une façon magnétique avec les secteurs voisins, de chaque côté. 5 De préférence, chaque secteur comprend deux circuits conducteurs parallèles pour le courant qui tous les deux sont connectés à leurs extrémités à la même lame d'un collecteur et chaque circuit est couplé d'une manière magnétique à un circuit correspondant d'un secteur voisin en disposant les cir-10 cuits des secteurs voisins de façon à les juxtaposer les uns aux autres. On peut obtenir un couplage perfectionné en faisant en sorte que chacun des circtiits parallèles comprenne lui-même une ou plusieurs barres conductrices et que les barres conductrices d'un circuit d'un premier secteur «oient imbri-15 quées avec les barres conductrices d'un circuit d'un secteur voisin. Au lieu de former deux circuits parallèles dans chaque secteur, la région des conducteurs d'un secteur peut présenter elle-même une forme semblable à celle d'un secteur et on peut 20 obtenir alors tin couplage magnétique en agençant les secteurs voisins de manière à ce qu'ils se recouvrent. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent 25 à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, Les Fig. la, lb et le représentent le rotor d'une machine subdivisée en secteurs proposée antérieurement dans trois 30 positions différentes; Les Fig. 2a, 2b et 2c représentent le rotor d'une machine subdivisée en secteurs suivant la présente invention, à des positions semblables, et Les Fig. 3 et 4 représentent une construction perfection-35 née du rotor selon la présente invention. En se reportant à la Fig. 1, elle représente le rotor d'une machine homopolaire subdivisée en secteurs. Une telle machine comprend une série de circuits conducteurs s'étendant ra-dialement, la machine représentée sur la figure comportant huit 69 10760 3 2005864 de ces secteurs numérotés de la à lh , respectivement. Les extrémités radialement intérieures de chacun des circuits sont connectées aux lames d'un collecteur 2 et le collecteur comporte par suite huit lames numérotées de 2a à 2h, respective-5 ment. Les extrémités extérieures des circuits conducteurs sont connectées à un collecteur 3 qui comporte également huit lames numérotées de 3ja à 3h, respectivement. Un jeu de quatre "balais fixes 4-, 5» 6 et 7 porte sur le collecteur 2 et un autre jeu de quatre balais fixes 8, 9, 10 et 11 porte sur le collecteur 3« 10 Des liaisons conductrices sont formées entre les balais des deux jeux qui sont interconnectés de la manière représentée par la ligne en pointillé 12. Le balai 11 est connecté à une première borne de sortie 13 et le balai 6 est connecté à une autre borne de sortie 14. 15 La machine étant en fonctionnement, et les positions re latives du rotor et des balais étant telles qu'elles sont représentées sur la Fig. la, on voit que la totalité du courant I du rotor est reçue par un secteur sur deux du rotor et que les secteurs intermédiaires ne reçoivent aucun courant. Ainsi, les 20 secteurs la, le, le et lg reçoivent le courant I et les secteurs lb, ld, lf et lh ne reçoivent aucun courant. Lorsque le rotor tourne, les balais des deux jeux forment des ponts en travers des lames voisines des collecteurs pour faire recevoir le courant par tous les secteurs et la valeur de ce courant 25 pour la position représentée sur la Fig. lb est alors d'une manière idéale 1/2 dans chaque secteur. Le rotor continuant à tourner comme on le voit sur la Fig. le, le courant cesse complètement dans les secteurs la, le, le et lg et les secteurs lb, ld, lf et lh reçoivent alors le courant total I. 30 L'effet de la variation continue de la valeur du courant reçu par chaque secteur se traduit par une variation de la configuration de flux dans le rotor et par suite par l'induction dans les secteurs de tensions qui modifient le transfert du courant; et peuvent produire des étincelles aux balais. Pour 35 éviter ces effets d'induction, les circuits de transmission du courant dans chaque secteur sont agencés de la manière représentée sur la Fig. 2. Les balais et les lames des collecteurs sont semblables dans les Fig. 2a, 2b et 2c aux éléments correspondants de la Fig. 1 et portent les mêmes références, mais les 69 10760 4 2005864 secteurs comportent alors chacun deux circuits conducteurs parallèles. Il y a huit secteurs en tout, comme sur l'agencement de la Fig. 1, et ces secteurs sont numérotés de 21 à 28, inclusivement. Le secteur 21 comprend deux circtiits condue-5 teurs parallèles 21a et 21b qui sont montés entre les lames 2a et Ja, le secteur 22 comprend deux circuits conducteurs 22a et 22b montés entre les lames 2b et 3b , et ainsi de suite pour chaque secteur, le secteur 28 comportant deux circuits conducteurs 28a et 28b montés entre les lames 2h et $h, de 10 collecteur. Les circuits respectifs de chaque secteur se trouvent près des limites radiales des secteurs de telle sorte que le circuit d'un premier secteur se trouve juxtaposé à un circuit du secteur immédiatement voisin. Les circuits 11b et 12b sont juxtaposés, comme le sont les circuits 12b et 13a et 15 ainsi de suite autour du rotor jusqu'aux circtiits 18b et lia. Chaque circuit conducteur reçoit la moitié du courant d'un secteur, de sorte que lorsque le rotor tourne le courant dans l'un quelconque des circuits conducteurs passe de 1/2 à 1/4 à zéro et ainsi de suite de nouveau. Cependant, du fait qu'un 20 circuit conducteur d'un premier secteur se trouve au voisinage d'un circuit conducteur du secteur suivant, il est couplé magnétiquement à celui-ci et le courant résultant dans chacune de ces combinaisons couplées magnétiquement reste sensiblement constant lorsque le rotor tourne. Par suite, en dehors de l'ef-25 fet d'un flux de fuite quelconque, aucune tension n'est induite dans le rotor du fait de l'effet de commutation du courant des collecteurs et de ce fait il est possible d'obtenir un transfert du courant plus efficace. On voit que plus le -degré de couplage magnétique entre 30 les circuits conducteurs des secteurs voisins est important et moindre est la valeur des tensions induites, et à la place d'une simple juxtaposition des circuits qu'on voit sur les Fig. 2a, 2b et 2c, on peut obtenir un eouplage plus complet de la manière représentée sur les Fig. 3 et 4. Sur ces figures, à 35 la place de circuits conducteurs constitués par un seul conducteur, chaque circuit conducteur peut comprendre une série de barres conductrices telles que les barres 31 et 32 d'un premier circuit et les barres 33 et 34 qui constituent un circuit con 69 10760 5 2005864 ducteur d'un secteur voisin. Les barres 31 et 32 sont imbriquées par rapport aux barres 33 et 34 de sorte qu'on obtient un couplage magnétique élevé. Un autre agencement permettant d'obtenir un couplage 5 magnétique entre les secteurs est de donner aux circuits conducteurs de chaque secteur eux-mêmes une forme de secteur ou d'éventail et de faire recouvrir par chacun de ces secteurs les secteurs voisins se trouvant de chaque côté. Il va de soi que la présente invention n'a été repré-10 sentée et décrite qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 10760 6 2005864 BEVEHDIOAÎDIONS 1. Machine électrique homopolaire du type dans lequel le rotor est subdivisé par secteurs en plusieurs trajets conducteurs séparés, caractérisée en ce que les trajets conducteurs de chaque secteur sont couplés d'une manière magné- 5 tique avec les secteurs voisins de l'un ou de l'autre> 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque secteur comporte deux trajets conducteurs parallèles (21a, 21b et ainsi de suite) qui tous les deux sont connectés à leurs extrémités à la même lame d'un collecteur, 10 chaque trajet étant couplé d'une manière magnétique à un trajet correspondant d'un secteur voisin. 3« Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des trajets conducteurs comprend lui-même deux barres conductrices ou davantage, (par exemple 31 et 32) et 15 qu'un couplage magnétique est réalisé en imbriquant les barres conductrices d'un trajet de l'un des secteurs avec les barres conductrices d'un trajet d'un secteur voisin. 4. Machine suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les régions conductrices de chaque secteur chevauchent, les 20 régions conductrices des secteurs voisins de chacun des deux côtés afin d'obtenir tin couplage magnétique.