Brevet FR2465345A1 — publié le 19810320

1,- L'invention concerne une génératrice électrique, notamment alternateur triphasé exempt de bague col- lectrice, pourvue d'un enroulement de sortie fixe et d'un-dis- positif de production d'un champ d'excitation tournant et comprenant un circuit magnétique ainsi qu'un enroulement d'exci- tation, le circuit magnétisable comportant, en dehors d'éléments à matériau magnétique doux également au moins un élément constitué en matériau magnétique dur. Dans des génératrices électriques avec auto-excitation, il intervient toujours la difficulté concernant l'établissement d'un champ d'excitation. Lorsque le matériau magnétisable utilisé dans le circuit d'excitation, est un maté- riau magnétique doux, l'induction rémanente est très faible, et après sa mise en marche, la génératrice ou bien ne s'excite pas du tout, ou bien ne s'excite que pour des vitesses de rotation élevées. Il est déjà connu de réaliser l'excitation d'alternateurs triphasés utilisés sur des véhicules automobiles grâce-au passage dans le circuit d'excitation, d'un courant de pré-excitation une fois l'interrupteur d'allumage actionné, et par l'intermédiaire d'une résistance ou de la lampe de contrôle de charge. Il est déjà connu également d'améliorer l'excitation, donc le comportement au démarrage, de la géné- ratrice, en introduisant encore dans le circuit d'excitation, en un endroit approprié, des aimants à oxyde, notamment entre les griffes d'alternateurs triphasés pourvus de rotors avec p8les à griffes. Ces agencements connus présentent cependant l'inconvénient d'une certaine complexité - et d'une dépense-de montage ou l'inconvénient d'une faible résistance mécanique. En tout cas les frais à supporter sont en rapport défavorable avec le résultat obtenu. La génératrice conforme à l'invention est caractérisée en ce que son arbre est utilisé comme élément à matériau magnétique dur. Vis-à-vis des réalisations connues, elle apporte l'avantage que le coût de sa fabrication est très faible et que l'excitation de la génératrice est assurée dans tous les cas. On n'a pas besoin de moyens4de montage en dehors de la 2.- génératrice elle-m9me. Un autre avantage est à voir dans le fait que la fabrication de la génératrice ne nécessite pas d'élément de construction supplémentaire pour le dispositif d'excitation. L'invention prévoit des modes d'agencements avantageuxet perfectionnements de la génératrice telle que définie ci-dessus. Il est particulièrement avantageux que le volume d'encombrement de la génératrice ne se trouve pas agrandi et qu'e l'on n'utilise pas d'éléments sujets à perturbations. On a en outre, la possibilité d'obtenir une résistance mécanique élevée et de bonnes propriétés magnétiques. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. - la figure unique de ce dessin est une vue schématique, partiellement en coupe, d'un alternateur triphasé exempt de bague collectrice, o se trouvent réalisés tous les agencements distincts mentionnés dans la description. Dans un carter de génératrice en forme de pot pourvu de deux flasques Il et 12, un arbre de rotor 15 est monté dans les paliers 13 et 14. L'arbre de rotor 15 comporte une partie médiane 16 représentant un plus grand diamètre. Cette partie médiane 16 porte une première roue polaire 17. A cette première roue polaire 17, est reliée, par l'intermédiaire d'une bague non magnétique 18, une seconde roue polaire 19, qui n'est donc pas fixée directement sur l'arbre de rotor 15. Le flasque 1l situé du côté de l'entraîne- ment porte un dispositif de maintien 21, auquel est fixé un enroulement d'excitation 22. Dans les parties du carter Il et 12 qui servent de flasques est inséré un stator-23, portant un enrou- lement de sortie 27. On a branché à la suite de cet enroulement de sortie 27, un redresseur 24 qui, en dehors du courant de charge, fournit également le courant d'excitation, en passant par l'intermédiaire d'un régulateur de tension 25. L'amenée de courant s'effectue par le câble 26. Les roues polaires 17, 19 sont pourvues de griffes 31. On voit d'après la figure du dessin que la partie médiane 16 en totalité et la partie restante de l'arbre de rotor 15 partiellement, se trouvent placées dans le flux magnéti- que en série avec les éléments à matériau magnétique doux que sont les roues polaires 17, 19. 3.- Trois matériaux se sont évérés particuliè- rement favorables en vue d'être utilisés pour constituer les éléments 15, 16, donc l'arbre de rotor 15 avec sa partie médiane 16, à savoir: - acier dur riche en carbone, travaillé et traité à la manière usuelle, - acier de cémentation allié, pauvre en carbone, par exemple au 15 MnCr 5 (alliage manganèse-chrome), durci par trempe sans subir de carburation et soumis à un traitement de revenu plus poussé qu'usuellement, - acier de cémentation nnn allié, par exemple C15, durci en étant cémenté et trempé. On a choisi comme exemple de réalisation un alternateur triphasé exempt de bague collectrice, tel qu'on en utilise pour fonctionner sur des véhicules automobiles. Les agencements décrits peuvent toutefois trouver aussi leur appli- cation sans autre dans le cas d'une génératrice pourvue de bagues collectrices. 4.- REVENDICATIONS 1.- Génératrice électrique, notamment alternateur triphasé exempt de bague collectrice, pourvue d'un enroulement de sortie fixe et d'un dispositif de production d'un champ d'excitation tournant et comprenant un circuit magné- tique (17, 18, 19) ainsi qu'un enroulement d'excitation (22), le circuit magnétisable comportant, en dehors d'éléments à matériau magnétique doux (17, 19) également au moins un élément constitué en matériau magnétique dur (15, 16), caractérisée en ce que l'arbre (15, 16) de la génératrice est utilisé comme élément en matériau magnétique dur (15, 16). 2.- Génératrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments à matériau magnétique dur (15, 16) se trouve placé dans le flux magnétique en série avec les éléments à matériau magn6tique doux (17, 19). 3.- Génératrice selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que l'arbre de rotor (15) comporte une partie médiane (16) de plus graid diamètre. 4.- Génératrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie médiane (16) est dimensionnée de manière à servir en même temps de noyau du dispositif d'excitation. 5.- Génératrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, du type comportant des p8les à griffes, caractérisée en ce que la partie médiane (16) porte les roues polaires (17, 19). 6.- Génératrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un acier riche en carbone est utilisé comme matériau magnétique dur. 7.- Génératrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un acier de cémen- tation &lié à l'état durci à blanc est utilisé comme matériau magnétique dur et l'un au moins des éléments correspondants (15, 16) est soumis à un traitement de revenu plus poussé qu'usuellement. 8.- Génératrice selon lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un acier de cémenta- tion non allié est utilisé comme matériau durci du point de vue magnétique et l'un au moins des éléments correspondants (15, 16) est durci en étant cémenté et trempé.