Brevet FR2406333A1 — publié le 19790511

La presente invention concerne des machines à enroulemento en disque parfois dénommées machines à entrefer axial. Une telle machine comporte un stator séparé d'un rotor par un entrefer axial. Des machines à enroulements en disque ont été déJA décrites dans le brevet américain 3.261.998, en référence aux Figs. 9 et 10 de celui-ci,et sont pourvues d'un stator ayant des dents saillantes axialement,d'un rotor espacé axialement du stator, d'un enroulement à courant alternatif enroulé à travers les encoches entre les dents statoriques et d'un enroulement à courant continu entourant le stator. Le circuit magnétique est complété par un élément cylindrique entourant le rotor et par le cheminement du flux, en partie radial, entre le stator et le rotor. Cette machine présente le désavantage que, à cause du logement de l'enrollement à l'intérieur des dents, elle doit avoir un grand rayon en vue de réduire sa vitesse de fonctionnement permise.A la Fig. 12 du brevet améicatn précité est montrée une machine dans laquelle le courant continu traverse le stator du type à ruban toroïdal et dans laquelle la circulation du flux s'étend à travers un élément magnétique central du stator. A cause du flux axial régnant entre le stator et le rotor, la présence de forces axiales entre le stator et le rotor n'est pas particulièrement souhaitée. enroulements enroulements La présente invention a pour but de fournir une machine à/en disque améliorée. enroulements en A cette fin, une machine à/disque comprenant un stator ayant des dents saillantes axialement, un rotor formant un entrefer axial avec les dents, un enroulement à eourant alternatif enroulé à travers les encoches entre les dents statoriques et un enroulement à courant continu coopérant avec le stator, est caractérisée, conR- mément à l'invention, en ce que le stator possède un bossagecentrtl saillant parallèlement aux dents statoriques et en ce que le rotor est monté à rotation et possède un orifice central à travers lequel passe ledit bossage. Un enroulement dit à courant alternatif est propre à une excitation en courant alternatif tandis qu'un bobinage dit à courant continu est propre à une excitation en courant continu. L'enroulement à courant continu produit un champ magnétique qui excite le rotor, lequel, par suite, n'a pas besoin d'un enroulement excité par courant continu à travérs des anneaux de gli emen; Grâce au bossage traversant l'orifice, le cheminement du flux entre le stator et le rotor est partiellement radial et, par suite, réduit les forees axiales entre le stator et le rotor Notamment à cause de l'enroulement à courant continu entourant le bossage et périphérie disposé à la interne des dents, le diamètre de la machine peut titre réduit en augmentant la vitesse du rotor admissible de la machine. La puissance de sortie de la machine varie en fonction du carré de la vitesse du rotor.En outre,le cheminement du flux est relativement court, ce qui réduit le coût de la machine. La machine conforme à l'invention peut être "latérale", c'està-dire que la machine présente un rotor disposé uniquement en regard d'une face du stator et, par eonséquent, une force axiale du flux magnétique régnant dans l'entrefer est produite sur le rotor. Dans ce cas, bien que le flux magnétique entre le bossage et le rotor soit en direction radiale et ne crée aucune force axiale, le flux magnétique cheminant entre les dents et le rotor produit encore une force axiale. De préférence, le stator est construit par lamellation sur laquelle ledit enroulement à courant alternatif est enroulé; ceci confère un coût relativement faible de la construction du rotor. Le stator dtune machine à enroulements en disque, telle qu'un moteur ou un générateur, est construit classiquement en enroulant un ruban lamellé sur un noyau annulaire et, ensuite, en usinant des encoches dans ce noyau annulaire en vue de former des dents comme montré à la Fig. 1. Dans cette figurez 1 indique le noyau, 2 les dents et 3 les encoches ou fontes. Ce procédé de construction est onéreux à cause du nombre élevé d'opération d'usinage coûteuses0 Le stator peut comprendre un empilage circulaire de lamelles auquel sont fixés une pluralité de noyaux radiaux formant les dents, lesdits noyaux radiaux étant lamellaires. Les noyaux radiaux sont de préférence en forme de L et leurs branches centrales sont bridées entre deux plaques recouvrant les faces opposées de l'empilage circulaire. Selon cette réalisation, llempilaoe circulaire est de préférence cylindrique. Selon une autre variante, le stator est réalisé à partir de noyaux lamellés en forme de L, les extrémités des branches centrales de ces noyaux étant centrales et solidaires les unes des autres autour du bossage central. Lesdites branches centrales, selon cette variante, appaz1ssoezt comme des rayons issus d'un point central. D'autres caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description qui suit de ssusieurs exemples de réalisation et à l'examen des dessins annexés correspondant, dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective du stator d'une machine à enroulements en disque classique qui a été décrite précédemment - la Fig. 2 est une vue de cbté schématique d'une machine à enroulements en disque conforme à l'invention - la Fig. 3 est une vue en perspective du stator d'une machine à enroulements en disque selon une première variante de l'invention - la Fig. 4 est une vue en perspective d'une seconde réalisation du stator conforme à l'invention , - la Fig. 5 est une vue en perspective d'une troisième réalisation du stator conforme à l'invention - la Fig. 6 est une vue en coupe de côté de la machine montré à la Fig. 2 montrant certains organes complémentaires ; et - la Fig. 7 est une vue de dessus du rotor 6 montré à la Fig. 6. En se référant à la Fig. 2, un moteur homopolaire à enroulements en disque présente un stator composé d'un cylindre 1 dont la périphérie est formée par des dents 2 saillantes et dont le centre est formé par un bossage ou cylindre coaxial 3, plus long que les dents 2. Un enroulement à courant alternatif 4 est enroulé à travers les encoches entre les dents 2 tandis qu'un enroulenent à courant continu 5 est enroulé autour du bossage 3. Un rotor 6, en forme de bar eau, ayant à ses extrémités des pôles similaires, possède un orifice ou alésage central 8 au moyen duquel le rotor 6 est monté à rotation autour du bossage 3 et est positionné adjacent aux dents 2 de manière à former un entrefer axial 7 entre le rotor et les dents. Le rotor 6 est magnétisé au moyen de ltenroulement à courant continu 5 ayant à ses extrémités deux pôles similaires et, par suite, le moteur est une machine homopolaire. Aucune force axiale n'est produite par le flux passant entre le bossage 3 et le rotor 6 et sulement une force axiale est produite par le flux circulant entre les dents et le rotor 6. Comme montré à la Fig. 6, le rotor 6, qui est en acier doux, est fixé par l'intermédiaire d'une entretoise 9 en acier inoxydable amagnétique à un arbre 10 en acier doux qui tourne dans despaBinsl1. En se référant à la Fig. 3, le stator comprend un empilage de lamelles 4, Cette construction est quelque peu idéale et, en pratique, ne sera pas utilisée. Le bobinage de la machine est enroulé sur les dents selon un cheminement normal défini par les espaces entre les nqyaux radiaux 5 aussi bien que par les encoches oii fentes de la machine. La Fig. 4 représente une disposition plus pratique selon laquelle l'empilage cylindrique axial 4 est associé à des noyaux radiaux 5, constituant les dents, qui sont en forme de L et qui sont composés par la juxtaposition de lamelles en forme de L. Les branches des noyaux 5, prolongeant l'empilage cylindrique 4, sont bridées entre deux plaques 7 et 8 qui enserre également les faces opposées de l' empilage cylinjrique central 4. Le stator représenté à la Fig. 5 est composé de noyaux lamellés en forme de L, 15, dont les branches radiales correspondantes 16 forment une mitre et sont fixées les unes aux autres centralement. Les noyaux ne sont pas lamellés radialement comme selon la Fig. 4. Ce type de lamellation, à lamelles superposées perpendiculairement à ltaxe du stator, tel que montré à la Fig. 5, est préféré à celui de la Fig. 4. Dans les figures, les encoches sont représentées radialement, bien qu'elles puissent être également obliques. Les machines à enroulements en disque confornses à l'invention sont destinées à être utilisées comme moteurs d'entratnement de véhicules alimentés par batterie. Dans ce cas, le moteur à enroule mentis à disque peut être une machine synchrone excitée par une batterie à travers un inverseur. Selon les réalisations représenl;ees, le rotor est un élément passif en acier avec excitation du primaire, de sorte que 1' enroulesent primaire, ctest-à-dire le stator, peut être remplacé rapidement lors d'une panne en laissant en place le rotor robuste avec son système de paliers. L'utilisation d'un moteur synchrone présente l'avanta-e, comparativement à ltutilisation d'un moteur d'induction tel que divulgué dans le brevet britannique 1.402.321, ue lorsqu'un moteur synchrone est utilisé, 1' inverseur pourra caler en fréquence la vitesse du rotor ai moyen de capteurs de position du rotor disposés sur le stator et commandant 1' inverseur. Dans ce cas, la conu;utation peut être commandée pour définir on angle de torque dc 90 degrés électriques entre les pales du stator et les pôles du rotor; ceci entrain une force axiale réduite et un torque maximum. L'inverseur peut être relativement simple et, notamment, puisqu'une machine synchrone peut être adaptée à fonctionner avec un facteur de puissance relativement satisfaisant par rapport à une machine d'induction, le courant comr,:uté par les dispositifs de commutation de puissance de l'inverseur peut être relativement faible, ce qui presente un avantage considérable. REVENDICATIONS 1 - Machine à enroulements en disque comprenant un stator ayant des dents saillantes axialement, un rotor formant un entrefer axial avec les dents, un enroulement à courant alternatif enroulé à travers les encoches entre les dents statoriques et un enroulement à courant continu coopérant avec le stator, caractériséeen ce que le stator possède un bossage central (3) saillant parallèlement aux dents statoriques (2), et én ce que le rotor (6) est monté à rotation et possède un orifice central à travers lequel passe ledit bossage (3). 2 - Machine à enroulements en disque conforme à la revendication 1, caractérwéeen ce que le stator (2) est formé par lamellation sur laquelle ledit enroulement à courant alternatif (4) est enroulé. 3 - Machine à enroulements en disque conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que le stator (2) comprend un empilage circulaire (4) de lamelles auquel sont fixés une pluralité de noyaux radiaux (s) formant les dents statoriques, lesdits noyaux radiaux étant lamellés. 4 - Machine à enroulements en disques conforme à la revndieeeon 3, caractérisée en ce que les noyaux radiaux (s) sont en forme de L, les branches de ces noyaux, côté du centre du stator, étant bridées à des plastes (7,8) s'étendant sur les faces opposees dudit empilage circulaire (4). 5 - Machine à enroulements en disque conforme à la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'empilage circulaire (4) est cylindrique. 6 - Machine à enroulements en disque conforme à la revendica- tion 2, caracterisée en ce que le stator (2) est formé par des noyaux lamellés en forme de L(15), les extrémités des branches (16) des noyaux, cbté du centre du stator, étant centrales et fixes les unes aux autres.