Brevet FR2139101A1 — publié le 19730105

L'invention concerne une machine de genre dynamo pour courant électrique alternatif monophasé ou polyphasé du type comprenant au moins un stator à corps cylindrique, des enroulements de champ ayant des parties engagées dans des fentes du corps de stator, au moins un rotor, monté sur un arbre et pourvu d'enroulements ou de portions conductrices disposées pour passer prés des enroulements de champ lorsque le rotor tourne, l'arbre et le rotor ainsi que le stator ayant un axe commun, le corps de stator étant réalisé entièrement ou en majeure partie en matière magnétique. Une telle machine-dynamo sert à délivrer une puissance comme moteur à partir de l'arbre lorsque les bobines de champ sont excitées électriquement. Elle peut servir également de génératrice délivrant un courant électrique à partir des bobines de champ lorsque le rotor est entraîné en rotation par une puissance extérieure appliquée sur son arbre. Dans une machine de ce genre, le corps de stator est creux, le rotor étant disposé à l'intérieur de ce corps de stator, et les fentes dans le corps de stator, ainsi que les fentes de réception des bobines d'armature et portions conductrices dans le corps de rotor, sont essentiellement parallèles à ltaxe de la machine. Généralement, le corps de stator est constitué en anneaux minces qui sont assemblés ensemble par rivetage ou soudage. La présente invention a pour but de réaliser une machine du type décrit ot dessus qui offre des avantages dans certaines circonstances, par exemple d'économie de construction et de facilités d'installation dans un espace restreint. La machine de l'invention est caractérisée en ce que les fentes prévues dans le corps de stator s'étendent radialement par rapport à l'axe dans une ou deux faces d'extrémité du corps de stator perpendiculairement à l'axe. S'il est prévu seulement un rotor et un stator, l'attraction magnétique entre le rotor et le stator a pour effet une poussée dirigée axialement qui peut agir sur l'arbre et ses paliers et limiter de manière désavantageuse l'application de la machine dans la pratique. En vue d'éviter cet inconvénient, la machine conforme à l'invention peut etre pourvue d'un ou plusieurs rotors et d'un ou plusieurs corps de stator disposés de telle manière que les attractions magnétiques se balancent entre elles et qu'il n'y ait pas de poussée axiale résultante sur l'arbre.De préférence, il est prévu un rotor unique disposé entre les stators. l'arbre peut être mobile dans sa direction axiale, ou encore un ou plusieurs rotors peuvent être montés avec une possibilité de déplacement axial sur l'arbre, par exemple en étant chargés par ressort dans une direction et déplaçables par l'attraction magnétique dans la direction opposée. les déplacements dans la direction axiale peuvent alors être utilisés pour actionner diverses opérations, par exemple, l'application et le relâchement d'un freinage. Dans une variante de réalisation, on peut prévoir un stator disposé entre deux rotors calés sur l'arbre, de telle sorte que les attractions magnétiques ne produisent pas de force résultante en direction axiale sur 11 arbre. Il est encore possible de disposer plusieurs rotors calés sur l'arbre, et plusieurs stators disposés de telle manière que les attractions magnétiques ne produisent pas de force résultante dans la direction axiale sur l'arbre. S'il est prévu deux ou plusieurs stators, au moins l'un d'entre eux peut être pourvu d'enroulements de champ et au moins un autre stator ne pas comporter d'enroulements de champ et etre constitué en totalité ou en majeure partie en matière magnétique. Pour certains buts, il est avantageux de prévoir au moins un rotor ayant un corps de rotor cylindrique en matieremagnétique, avec des fentes s'étendant radialement par rapport à l'axe et, dans une des deux faces d'extrémité du corps de rotor, perpendiculairement à cet axe, pour recevoir des enroulements de bobines d'induit ou des conducteurs. Pour certains autres buts, il est préférable de prévoir au moins un rotor constitué en majeure partie de matière électriquement conductrice avec peu ou pas de matière magnétique, ce rotor pouvant avantageusement avoir la forme d'un disque consistant en un corps de cuivre ou d'aluminium ou de laiton ou autre matériau électriquement conducteur, non magnétique, avec des insertions de fer doux ou d'acier ou d'autre matière magnétique. Il est facilement possible de choisir un nombre d'insertions égal au nombre de pôles magnétiques dans l'enroulement de champ, avec un espacement égal, de sorte que la machine agit comme un moteur à effet inverse qui tourne à une vitesse synchrone.Par exemple pour une machine à quatre pôles, les insertions sont disposées à intervalle angulaire de 900 et pour un moteur à six pôles, elles sont disposées à intervalle angulaire de 60 Il est également avantageux que les insertions soient de forme arquée avec centre de courbure sur l'axe. Dans ce cas la matière non magnétique peut former deux portions annulaires interconnectées par des portions qui s'étendent, entre les extrémités des insertions, radialement par rapport à l'axe. La description ci-après se rapporteà des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'un stator, un rotor et un arbre; la figure 2 est une vue en direction de la flèche A, une partie du rotor étant supposée brisée et enlevée pour montrer les enroulements de champ les figures 5, 4 et 5 sont des vues en élévation latérale, partiellement en coupe, montrant différents arrangements de stators et rotors dans des machines conformes à l'invention 2 la figure 6 est une vue en direction axiale d'un rotor modifié, et la figuré 7-est une vue en coupe par la ligne VII-VII de-la figure 6. les dessins montrent des parties de machines du type mentionné au début et conformes à l'invention. Chaque machine comprend au moins un corps de stator cylindrique 10, des enroulements de champ tt ayant des portions logées dans des fentes du corps ou des corps de stator 10. Au moins un corps 12 (figures 1 à 5) ou t9 (figures 6 et 7) est monté sur un arbre JI au moyen d'un moyeu.21. Des enroulements d'induit ou connecteurs 14 sont engagés totalement ou en partie dans le ou les corps de rotor 12 (figures 1 à 5), ou encore des insertions 2o de matière magnétique sont insérées dans le corps J9, de manière à passer près des enroulements 11 lorsque le rotor est en rotation. Les corps de rotor 12 et les corps de stator 10 sont cons~ titués entièrement ou en majeure partie en matière magnétique et ils ont un axe dé rotation commun coïncidant avec ltaxe de 11 arbre 13. Ils peuvent être réalisés en construction stratifiée. les corps de rotor 12 sont montés sur leurs arbres respectifs au moyen de moyeux 2t et de disques pleins ou à rayons 15. Les fentes dans les corps de stator 10 et les fentes dans les corps de rotor 12 s'étendent radialement dans les faces d'extrémité qui sont essentiellement pependiculaires à 11 arbre t3. tes figures 1 et 2 montrent une machine avec seulement un stator et un rotor, dans laquelle l'attraction magnétique crée une poussée axiale sur ltarbre Ji en direction de la flèche A. les figures 3 et 5 montrent chacune une machine avec deux rotors 12 disposés l'un près de chaque extrémité d'un corps de stator unique 10 ayant des fentes et des enroulements 11 dans chacune de ses faces d'extrémité. La figure 4 montre une machine avec deux corps de stator 10 disposés l'un près de chaque extrémité d'un corps de stator unique 12 ayant des fentes et des conducteurs 14 dans chacune de ses deux faces d'extrémité. La figure 5 montre l'un des corps de rotor 12 monté de manière à permettre un déplacement axial mais immobilisé contre une rotation relative par un disque 15 monté sur l'arbre 13 et chargé par un ressort de compression 16 qui s'appuie contre une bride 17. le ressort 16 pousse le disque 15 vers un autre disque de friction stationnaire 18 fixé sur le bâti de la machine -non représentéou de toute autre manière.Lorsque l'enroulement de stator est excité les pièces mobiles axialement sont tirées par l'attraction magnétique vers la position limite représentée qui est déterminée par une butée (non représentée) calée sur l'arbre 13, le rotor étant libre de tourner avec l'arbre 13. lorsque l'enroulement de stator n'est pas excité, le ressort 16 pousse le disque 15 axialement mobile contre le disque de friction 18, de sorte que la rotation du rotor et de l'arbre 13 est freinée. il est évident que, dans chacun des arrangements représentés aux figures 3, 4 et 5, les attractions magnétiques entre les corps de rotor 12 et les corps de stator 10 s'équilibrent entre elles, de sorte qu'il n'existe pratiquement pas de poussée axiale résultante sur l'arbre Ji. Le rotor représeilté dans les figures 6 et 7 a la forme d'un disque. il comprend un corps 19 de cuivre, d'aluminium ou de laiton, ou autre matériau électriquement conducteur mais non magnétique avec quatre insertions 20 de fer ou acier doux ou autre matériau magnétique0 Ce rotor est destiné à l'emploi dans une machine à quatre pôles, le nombre des insertions 20 étant égal au nombre de pôles magnétiques dans l'enroulement de champ espacés angulairement de 900, de sorte que la machine agit comme un moteur à résistance magnétique à vitesse synchrone. les insertions 20 sont de forme arquée et ont leurs centres de courbure sur l'axe de rotation. la matière non-magnétique du corps 19 forme deux portions annulaires interconnectées par des portions qui s'étendent entre les extrémités des insertions 20 radialement par rapport à l'axe. Un moyeu 21 est prévu pour le montage du rotor sur l'arbresnon représenté aux figures 6 et 7). le nombre, la dimension et la forme des insertions peuvent être variés en accord avec les caractéristiques exigées pour le moteur.Par exemple, pour une machine à six pôles on peut prévoir six insertions identiques entre elles et espacées à intervalles égaux de 60O. Suit une autre variante, les insertions peuvent être relativement petites et même etre supprimées, de telle sorte que le moteur est constitué entièrement ou substantiellement de matière électriquement conductrice avec peu ou pas de matière magnétique. S'il y a deux corps de rotor 10 dans la machine, tous les enroulements de champ Il peuvent être prévus sur l'un d'eux et l'autre etre constitué dans son ensemble en matière magnétique. Bien entendu le nombre de stators et de rotors peut être supérieur à celui des exemples représentés. l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et représentées et diverses modifications restent possibles sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICAIONS- 1. Machine du genre dynamo pour courant électrique alternatif monophasé ou polyphasé, comprenant un stator pourvu d'enroulements de champ engagés dans des fentes, un rotor monté sur un arbre rotatif et pourvu d'enroulements, l'arbre, le rotor et le stator ayant un axe commun, machine caractérisée en ce que les fentes prévues dans le corps de stator s'étendent radialement par rapport à l'axe dans une ou deux faces d'extrémités du stator, perpendiculairement à taxe. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul rotor et un seul stator. 3. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comprend un rotor disposé entre deux stators de sorte que les attractions magnétiques ne produisent pas de force résultante dans la direction axiale sur le rot or. 4. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un stator disposé entre deux rotors fixés sur l'arbre de telle manière que les attractions magnétiques se compensent et ne produisent pas de force de poussée résultante en direction axiale sur l'arbre* 5. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs rotors fixés sur l'arbre et plusieurs stators disposés de telle manière que les attractions magnétiques se compensent, sans force résultante en direction axiale sur l'arbre. 6. Machine suivant l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisée en ce quelle comprend au moins un stator pourvu d'enroulements de champ et au moins un autre stator n'ayant pas d'enroulements de champ et constitué en majeure partie de matière magnétique. 7. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un rotor ayant un corps cylindrique entièrement ou substantiellement en matière magnétique avec des fentes s'étendant radialement par rapport à l'axe dans une ou dans deux faces d'extrémité du corps, perpendiculairement à l'axe et mcevant les enroulements ou conducteurs d'induit. 8. Machine. suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un rotor constitué en majeure partie ou complètement en matière électriquement conductrice avec peu ou pas de matière magnétique. 9. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un rotor en forme de disque constitué avec un corps de cuivre, aluminium, ou laiton, ou autre matière non magnétique conductrice de l'électricité et avec des insertions en fer ou acier doux ou autre matière magnétique. 10. Machine suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le nombre des insertions est égal au nombre des pôles magnétiques présents dans l'enroulement de champ à espacement angulaire régulier, de sorte que la machine agit comme un moteur à résistance magnétique tournant à vitesse synchrone. 1 Machine suivant llune quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que les insertions sont de forme arquée avec leurs centres de couriure/sur l'axe. 12. Machine suivant la revendication 11, caractérisée en ce que la matière non magnétique forme deux portions annulaires interconnectées par des portions qui s'étendent entre les extrémités des insertions radialement par rapport à l'axe.