Brevet FR2279249A1 — publié le 19760213

L'invention concerne une machine synchrone a réluctance et particulièrement le rotor d'une telle machine. On connait les machines synchrones à réluctance, dans lesquelles le couple appliqué à la machine est essentiellement dA à la variation de perméance dtentrefer, entre l'axe direct et l'ase en quadrature. nans la construction de ces machines on s'force donc d'a1lgmenter au maximum cette différence entre ces deux perméances, ctest-d-dire, la perméance dans le sens de l'axe direct état maximum, à diminuer le plus possible la perméance selon l'axe en quadrature. Pour parvenir à ce résultat on marque des dents ou des piles dans le circuit magnétique constituant le rotor. Des perfectionnements ont été apportés à ce dispositif général en créant des barrières au flux transversal, barrières constituées par des fentes parallèles aux lignes de forces du flux direct et pratiquées dans la masse du matériau magnétique, le flux direct peut ainsi passer normalement le long du circuit magnétique, alors que le flux transversal doit parcourir un trajet à perméance plus faible. les circuits magnétiques constituant le rotor sont généralement formés par un assemblage d'éléments en tôle magnétique perpendiculaires à 11 axe de rotation. Ces éléments en tôle comportant ces dents, ou pâles, ainsi que des fentes parallèles aux lignes de force du flux magnétique, sont obtenus par découpe. Leur forme générale est telle que chaque pôle du rotor est réuni aux pôles voisins (au pôle opposé en cas de machine bipolaire) par une partie magnétique continue. Pour laisser un minimum de cohésion mécanique à ces éléments et leur permettre de supporter notamment la force centrifuge, on est obligé de modifier légèrement leur profil optimum, et de laisser en particulier, de placé en place, des parties métalliques destinées uniquement à améliorer la cohésion des différentes parties de ces éléments. dais ces ponts métalliques constituent des shunts magnétiques qui augmentent la perméance du circuit magnétique transversal, malgré la présence des fentes dont l'efficacité est ainsi réduite.Ceci est très sensible, malgré la dimension la plus faible possible donnée à ces shunts, car la perméance d'une table magnétique est erviron un millier de fois plus élevée que l'air. Pour des raisons de tenue mécanique des tôles magnétiques du rotor, le couple de ces machines, et par conséquent leur performance de poids et de prix, s'en trouve donc diminués. Ltobjet de l'invention est une machine synchrone à réluctance qui ne présente pas ces inconvénients. Selon une caractéristique de l'invention les éléments en t81e magnétique constituant le rotor ont une forme telle que les pôles qu'ils déterminent sont reliés chacun aux pôles voisins par une partie magnétique continue, la partie qui relie un premier pôle à un pôle voisin étant magnétiquement indépendante de la partie qui re J ledit premier p81e à l'autre p81e voisin. La séparation en plusieurs parties des circuits magnétiques parallèlement à la direction du flux direct diminue dans de grandes proportions la perméance transversale mais diminue également la perméance directe. Selon une autre caractéristique de l'invention les parties de tôles magnétiquement indépendantes ont un écartement tel que la différence entre la perméance directe et la perméance transversale est maximum. I1 en résulte que les éléments de tôle magnétiques sont en forme de secteurs, indépendants les uns des autres. Il est donc nécessaire de les fixer et de les rendre solidaires de l'axe du rotor. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, ces secteurs sont traversés par des tiges, qui peuvent être en matériau magnétique, fixées sur des flasques clavetés sur l'arbre, ces flasques étant en matériau non magnétique. D'autres caractéristiques apparaitront au cours de la description donne réalisation particulière donnée ci-après au moyen des figures qui représentent : - la figure 1 la demi-coupe transversale d'un moteur quadripôle selon l'invention - la figure 2 la coupe longitudinale du rot or. On a représenté un moteur synchrone quadripôle à réluctance. On voit l'inducteur avec ses encoches déterminant à un instant donné un pôle nord N et des pôles sud S dont la moitié est figurée. Ces pâles ont sur l'inducteur une ouverture de 90 degrés. On a tracé schématiquement sur la figure 1 en pointillés le chemin du flux magnétique avec indication de son sens par des flèches. Le rotor d'axe 2 est constitué principalement par un assemblage d'éléments de tôle magnétique 3 disposés à angle droit en correspondance avec les pôles de l'inducteur. Ces éléments ont la forme générale d'un secteur circulaire, percés de deux trous 6 et munis d'une encoche 7 destinée A accroitre encore la réluctance transversale. La figure 2 représente la manière dont sont assemblés ces éléments. Ils sont traversés par des tiges 8 rendues solidaires de l'arbre 2 du rotor par l'intermédiaire de flasques d'extrémités 9 sur lesquels elles sont fixées par des écrous ou tout autre moyen. Deux plateaux intermédiaires 10 ajustés sur l'arbre 2 renforcent la tenue de ces tiges 7 sur l'arbre 2. Les flasques d'extrémités 9 et les plateaux intermédiaires 10 sont impérativement en matière non magnétique alors que les tiges 8 peuvent entre magnétiques. On voit que de cette manière, les éléments magnétiques bien que ne se rejoignant pas et ne formant pas une pièce monobloc, sont cependant fermement tenus mécaniquement. Le rotor est représenté figure 1 en position de couple nul c2est-à-dire avec les masses magnétiques exactement en regard des pâles de lrinducteur. On voit, dans ce cas, qutil n'y a aucune matière magnétique en face de l'axe du pôle de l'inducteur et que les pôles induits dans les éléments magnétiques, sont constitués par les deux extrémités qui se font face des éléments 3. Le pôle induit dans lesélé çnta magnétiques du rotor est donc divisé en deux parties: l'écartement de ces deux parties étant fonction du rapport des réluctances transver recherchées sales et dirOna On a tracé par les lignes en pointillé 5 la direction du flux transversal qui prendrait naissance à la suite de l'application d'un couple au moteur. Le long de cet itinéraire, la longueur du circuit, que le flux transversal devrait suivre dans l'air, est consi dérable et la perméance est donc très faible. Dans les réalisations de l'art antérieur, où les deux parties, ici séparées, du p81e induit étaient reliées par un pont magnétique, la perméance était beaucoup plus forte. Les encoches 7, qui séparent deux pâles voisins de sens contraire, sont destinées à renforcer la variation de perméance recherchée entre les itinéraires des flux direct et transversal. Dans l'exemple de réalisation décrit ici les secteurs magnétiques reliant les pôles sont constitués par un assemblage de tôles magnétiques mais dans d'autres formes de réalisations ces secteurs étaient constitués par des pièces massives en matériau magnétique ayant une forme analogue. De mme on a décrit une machine à quatre pôles mais il est bien entendu que l'invention s'applique également aux machines ayant un nombre de pâles différents. La machine selon l'invention est donc dotée d'une variation de perméance élevée entre axe direct et axe en quadrature lui donnant un couple utile particulièrement élevé. Cette particularité est surtout intéressante dans le cas des moteurs auto-synchrones à vitesse variable : en effet, aux vitesses de rotation élevées le moteur doit fonctionner à flux total réduit, compatible avec la tension d'alimentation et le flux transversal créé par la réaction d1 induit doit toujous & re notablement inférieur à la valeur du flux total. R BTB N D I C A e I O N S 1. Machine synchrone à réluctance à n pôles dont la partie magnétique du rotor est constituée notamment par un assemblage d'éléments de tôles magnétiques dont la forme est telle qu'ils définissent des pâles, chaque pôle du rotor étant réuni aux deux pôles voisins par au moins une partie magnétique continue, caractérisée en ce que ladite partie magnétique reliant un premier pôle à un pôle voisin est magnétiquement indépendante de la partie magnétique continue reliant ledit premier pôle à l'autre pôle voisin. 2. Machine synchrone selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie magnétique continue reliant deux pâles voisins a la forme d'un secteur, chaque p81e étant constitué de deux demi-secteurs indépendants. 3. Machine synchrone à réluctance à n pôles, caractérisée en ce que la partie magnétique du rotor est constituée par des secteurs massifs en matériau magnétique en nombre égal au nombre de pâles du rotor, chaque pele étant constitué par deux demi-secteurs magnétiquement indépendants. 4. Machine synchrone à réluctance selon l'une des deux revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque secteur est maintenu par au moins une tige elle-meme fixée à au moins un flasque solidaire de l'axe du rotor. 5. Machine synchrone selon la revendication 4, caractérisée en ce que les tiges qui maintiennent les secteurs sont fixées à deux flasques solidaires de l'arbre ettraversent au moins un plateau intermédiaire entre les deux flasques. 6. Machine synchrone selon la revendication 3, caractérisée en ce que les tiges qui maintiennent les secteurs sont en matériau magnétique.