Brevet FR2224912A1 — publié le 19741031

Les machines électriques synchrones de type homopolaire comportent habituellement un rotor denté exempt d'enroulement, le stator portant à lui seul les enroulements de travail et dexcita- tion. Cela permet de faire fonctionner lesdites machines à de très grandes vitesses et par conséquent avec un degré d'exploitation ou une puissance volumique très élevés0 leur rotor denté présente, il est vrai, l'inconvénient d'engendrer pendant la marche, du fait de sa grande vitesse périphérique, des bruits intenses gagnants. Pour améliorer le comporimentacoustique d'un tel rotor non bobiné, on donne à ce dernier une surface cylindrique fermée en comblant ses espaces interpolaires au moyen de corps de remplissage en une matière isolante, c'estzà-dire non magnétique (voir "Conti Elektro Berichtell 1959, page 301). les machines synchrones homopolaires de ce genre ont primitivement été utilisées exclusivement comme machines excitatrices ou comme génératrices de courant à moyenne fréquence. Elles ont trouvé récemment un nouveau domaine d'application, en corré- lation avec un convertisseur statique de courant constitué par des thyristors. On met là particulièrement à profit 19avantage connu de leur fonctionnement sans collecteur à de grandes vitesses. L'intérêt économique d'une telle machine à convertisseur de courant dépend essentiellement de la bonne exploitation non plus de la seule machine, mais aussi du convertisseur de courant qui lui est associé. Or, la réactance de commutation est décisive pour la spécification de celuiwc; Mais, dans les machines syn chrones homopolaires à rotor denté non bobinés ), comme ci-dessus, cette réactance de commutation est relativement importante. L'invention a donc pour objet une telle machine synchrone dont la réactance de commutation soit réduite par une modification simple de structure. Cette machine électrique synchrone de type homopolaire comportant un rotor denté sans enroulement qui, par l'addition de corps de remplissage en matière non magnétique, présente une surface cylindrique continue est caractérisée par le fait que, la machine étant utilisée conjointement à un convertisseur de courant à thyristors, la surface de son rotor est constituée, dans la zone des dents, par une enveloppe cylindrique continue appliquée par projection à flamme et faite d'une matière non magnétique bonne conductrice de l'électricité.Les courants de Foucault qui se forment dans cette enveloppe cylindrique en matière non magnétique de bonne conductibilité électrique influencent dans le sens d'un amortissement prononcé le circuit de commutation lors du transfertde courant, à l'intérieur du convertisseur, d'un thyristor à l'autre, de sorte que la réactance de commutation se trouve bien réduite. I1 en résulte une bonne exploi- tation du convertisseur de courant, qui peut ainsi entre calculé au plus juste. La matière projetée à la flamme pour former l'enveloppe cylindrique adhère à toute la surface du rotor0 Dans le fono+ícn- nement, elle est soumise principalement aux sollicitations radiales de la force centrifuge, lesquelles peuvent Btre absorbées par la liaison à ladite surface du rotor0 Aussi l'enveloppe peut-elle avoir une épaisseur de paroi plus faible que ne l'exigerait wne enveloppe cylindrique formée d'un anneau emmanché à force.De même, l'anneau projeté à la flamme , dont la matière constitutive a, par suite des pores formés lors de cette application, une rigidité mécanique certes plus faible que la m8me matière sous forme laminée peut néanmoins être utilisé à de fortes vitesses de rotation par suite de la minceur de sa paroi. l'application d'une matière par projection à la flamme offre en outre l'avantage d98tre facile à réaliser. Comme matière recommandée, on peut citer le cuivre et ses alliages, par exemple des alliages de béryllium et du bronze, ou des alliages d'aluminium, par exemple avec du titane, le croix s'exerçant d'un cas à l'autre d'après la conductibilité et la rigidité mécanique recherchées. Il a en fait déjà été proposé, dans le modèle d'utilité allemand n 1 962 987, de réaliser sous la forme d'une enveloppe cylindrique fermée entourant le rotor l'enroulement amortisseur habituel d'une machine synchrone normale à piles saillants Mais cette réalisation ne visait qu'à améliorer l'effet de refroidissement de l'enroulement amortisseur sans qu'intervint aucune modification du comportement électrique de la machine. Une machine selon l'invention, pouvant fonctionner avec très peu de bruit et n'ayant, du fait de sa bonne exploitation, qu'un faible azcombrement malgré une forte puissance disponib'eg est particulièrement bien utilisable n moteur à convertisseu sans collecteur, à alimentation par thyristors et vitesse réglable sur des véhicules de traction, par exemple des locomotives auto- motrices électriques. L'utilisation en génératrice est cependant également possible, puisque l'on peut alors obtenir à peu de frais de bons cosy des courants engendrés. l'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip tion détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé9 sur lequel la figure 1 est une coupe longitudinale du rotor d'une machine synchrone homopolaire selon ladite invention la figure 2 est une coupe transversale suivant IIf de la figure 1. le rotor 1 d'une machine synchrone de type homopolaire utilisées pour des véhicules de traction, en moteur à convertiseur alimenté par thyristors et tournant à grande visse consiste en un corps en fer massif pourvu de dents rotoriques 2 séparées par des espaces interpolaires 3o le stator, non représenté, étant divisé en deux paquets de tales entre lesquels une bobine excitatrice annulaire est disposée en position médiane, les dents 2 et leurs intervalles 3 ne sont découpés sur le rotor que dans les parties placées sous chaque paquet de tales dudit stator, de sorte qu'il subsiste une partie médiane 4 en décrochement, ou retrait, dans la région de la bobine excitatrice.En outre, de l'une à l'autre des deux zones de rotor séparées par le décroche- ment 4, les dents 2 et intervalles interpolaires 3 sont décalés. Selon l'invention, les espaces interpolaires 3 du rotor sont entièrement comblés par des corps de remplissage de forme correspondante faits d'un métal non magnétique, par exemple un métal léger, de sorte que ledit rotor acquiert ainsi une forme cylindrique continue dans la zone des dents 2. Dans cette m8me zone2 abstraction faite du décrochement 4, ladite surface est ensuite munie d'une enveloppe cylindrique continue 5 apportée par projection à la flamme.La matière utilisée à cet effet est par exemple du cuivre. le métal ainsi projeté à la flamme adhérant à la surface du rotor et étant princIpalement sollicité par les forces centrifuges radiales pendant le fonctionnement, il suffit que l'enveloppe 5 ait une faible épaisseur de aro, Cette enveloppe 5 offre tout deabord l'avantage d'empêcher l'émission de bruits très intenses pendant la marche très rapide de la machine. En outre, du fait des courants de Foucault qui prennent naissance dans ladite enveloppe, la réactance de commutation se trouve diminuée pour le convertisseur coopérant avec la machines de sorte que celui-ci geut 8trie calculé au mieux. lies pertes par frottement superficiel sont elles aussi réduites par l'enveloppe 5. De plus, les faces frontales du rotor sont dotées d'une surface lisse gracie à la fermeture des espaces interpolaires par les corps de remplissage 6o On obtient de la sorte un corps de rotor en forme de tambour fermé, forme la plus favorable à un fonctionnement silencieux, et exempt de pertes par frottementS de la machine tournant à grande vitesse. REVENDICATIONS 1. Machine électrique synchrone de type homopolaire comportant un rotor denté sans enroulement quiS par l'addition de corps de remplissage en matière non magnétique, présente une surface cylindrique continueS caractérisée par le fait que, cette machine étant utilisée conjointement à un convertisseur de courant à thyristors, la surface du rotor est constituée, dans la zone des dents par une enveloppe cylindrique continue appliquée par projection à la flamme et faite dQune matière non magnétique bonne conductrice de leélectricité 2. Machine électrique synchrone de type homopolaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait que lrenveloppe cylin drique est constituée par du cuivre. 3. Machine électrique synchrone de type homopolaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait que lfenveloppe cylindrique est constituée par un alliage dnaluminium ou de cuivre0 4. Machine électrique synchrone de type homopolaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les corps de remplissage qui ferment 'oes espaces interpolaires sont consti tués par un métal léger non magnétique. 5. Machine électrique synchrone de type homcpolaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait quelle est utilisée en moteur à convertisseur de courant, sans collecteur9 à alimentation par thyristors et vitesse réglable9 sur des véhicules de traction0