Brevet FR2521796A1 — publié le 19830819

La présente invention concerne les machines électriques à courant alternatif et a notamment pour objet un moteur électrique asynchrone linéaire L'invention trouve application notamment dans-les commandes de moyen de transport terrestres à grandes vitesses et dans d'autres appareils de transport. A l'heure actuelle des travaux importants sont en cours dans les pays industriels développés du monde entier pour mettre au point une commande de traction de moyen de transport assurant un effort de traction sans contact gracie à l'interaction électromagnétique d'éléments de moteurs électriques linéaires. Dans une commande électrique de traction on utilise plus particulièrement des moteurs électriques asynchrones linéaires de différentes constructions. On connais un moteur électrique asynchrone linéaire (voir, par exemple, le certificat d'auteur URSS N0425277, cl.H02 K 41/04 du 25.04.74), comportant un inducteur à enroulement polyphasé et un élément secondaire constitué par une bande ferromagnétique le long de laquelle, suivant toute sa longueur, est disposée une plaque conductrice de courant non ferromagnétique, dotée dtun enroulement auxiliaire réalisé sous forme de bobines distinctes. L'enroulement auxiliaire est prévu pour le réglage de l'effort de traction du moteur par fermeture ou ouverture du circuit de l'enroulement auxiliaire au-cours du mouvement de va-et-vient de la commande L'inconvénient du moteur électrique asynchrone linéaire considéré réside dans ses performances énergétiques de traction relativement basses, ce qui est dû à la puissance réactive importante et à l'action de désaimantation exercée par le courant secondaire, lorsqu'il est en retard de phase par rapport à la force électromotrice secondaire, ainsi qu'à l'effet de bord transversal. On connait un moteur électrique asynchrone linéaire (voir, par exemple, la demande de brevet RFA NO 2316679, cl. H02 K 41/02 du 13.04.78) comportant un inducteur avec un enroulement se trouvant sur la voie, et un élément secondaire feuilleté ayant des encoches transversales dans lesquelles se situe au moins un enroulement polyphasé à résistance réglable. L'inconvénient de ce moteur électrique asynchrone linéaire réside lui aussi dans ses performances énergétiques basses, dues à la forte puissance réactive, à l'action de désaimantation du courant secondaire et à l'eff et de bord transversal. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés. L'invention' vise à améliorer les performances énergétiques des moteurs électriques asynchrones linéaires en modifiant le déphasage du courant secondaire par rapport à la force électromotrice secondaire. Ce problème est résolu du fait que le moteur électrique asynchrone linéaire comportant un inducteur avec un enroulement à m phases couplé magnétiquement à un élément secondaire réalisé sous la forme d'un circuit magnétique à encoches transversales dans lesquelles est disposé au moins un enroulement à m phases isolé, est caractérisée, selon l'invention, en ce que ltenroulement à m phases de l'élément secondaire est divisé en sections électriquement indépendantes, dans chaque phase desquelles est inséré au moins un condensateur. Une telle conception de l'enroulement de l'élément secondaire du moteur électrique asynchrone linéaire améliore les performances énérgétiques dudit moteur, car elle permet la compensation, par l'élément secondaire,de la puissance réactive du moteur électrique asynchrone linéaire, par un choix rationnel de la longueur des sections de l'élément secondaire entrant en interaction avec l'inducteur, ainsi qu'une augmentation de l'induction dans l'entrefer grâce à l'effet d'aimantation auxiliaire dt à la composante réactive du courant secondaire, en avance de phase par rapport à la force électromotrice secondaire. Il est avantageux de réaliser dans le circuit magnétique de l'élément secondaire, sur son c8té opposé à celui orienté vers l'inducteur, des encoches longitudinales dans lesquelles sont disposées les parties frontales de l'enroulement, et de réaliser la connexion de ces dernières aux parties actives de l'enroulement à travers des ouvertures pratiquées dans le fond des encoches transversales. Une telle réalisation de I'élément secondaire améliore les performances énergétiques du moteur. électrique asynchrone linéaire, car elle permet d'exclure l'apparition, dans la zone active, de l'effet de bord transversal, de réduire la longueur des parties frontales de l'enroulement, et, d'autre part, d'améliorer la fiabilité de l'enroulement secondaire grâce à la réalisation protégée des parties frontales de l'enroulement. L'invention sera mieux comprise et dtautres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un moteur électrique asynchrone linéaire selon l'invention - la figure 2 est le schéma axe principe des connexions des enroulements des sections de l'élément secondaire et des condensateurs, selon l'invention - la figure 3 montre la construction de l'élément secondaire, selon l'invention - la figure 4 est une vue suivant la flèche B de la figure 3 - la figure 5 est une vue en perspective de l'élément secondaire - la figure 6 représente une barre conductrice isolée de.l'enroulement de l'élément secondaire, selon l'invention - la figure 7 est le schéma de principe d'un enrou- lement triphasé de l'élément secondaire, selon ltinvention. Le moteur électrique asynchrone linéaire selon l'invention comporte un inducteur 1 (figure 1) avec un enroulement à m phases, couplé électromagnétiquement à l'élément secondaire 2, réalisé sous la forme d'un circuit magnétique 3 à encoches transversales dans lesquelles est posé un enroulement isolé 4 à m phases. L'enroulement 4 de l'élément secondaire 2 est divisé en sections électriquement indépendantes 5 de longueur nécessaire (optimale), dans chaque phase desquelles sont insérés des condensateurs 6 (figure 2). Aux débuts C1, C2, C3 de l'enroulement 4 sont raccordés les condensateurs 6, tandis que Ies extrémités C4, C5, C6 de l'enroulement 4 sont raccordées entre elles directement.La flèche A de la figure 1 indique le sens du mouvement de l'inducteur 1 iorsque l'élément secondaire 2 est fixe, mais on peut aussi envisager une construction inversée du moteur électrique asynchrone linéaire (inducteur immobile). Le moteur électrique asynchrone linéaire fonctionne de la façon suivante. Lorsque l'enroulement à m phases de l'inducteur 1 du moteur électrique asynchrone linéaire est branché sur la source d'alimentation, une force électromotrice est induite dans les sections 5 de l'enroulement 4 de l'élément secondaire 2 couplées électromagnétiquement, au moment considéré, à l'inducteur 1, et dans ces sections apparaissent des courants dont l'interaction avec le flux magnétique résultant crée un effort de traction qui met en mouvement l'inducteur 1. Vu l'entrefer important (15 à 35 mm), le moteur électrique asynchrone linéaire possède une puissance réactive importante, mais les condensateurs 6 insérés dans le circuit de l'enroulement 4 de l'élément secondaire 2 (figure 2) compensent la puissance réactive et déphasent en avant le courant secondaire par rapport à la force électromotrice, ce qui entraine un effet d'aimantation auxiliaire de la composante réactive de ce courant, en améliorant ainsi les performances énergétiques et de traction du moteur électrique asynchrone linéaire. La réalisation de l'enroulement 4 de l'élément secondaire 2 (figure 1) sous forme d'un enroulement concentré ou réparti dégrade les performances énergétiques du moteur électrique asynchrone linéaire à cause de l'influence de l'effet de bord transversal sur la répartition du champ magnétique suivant la largeur de l'inducteur 1, et réduit en outre la fiabilité de l'en- roulement 4 à cause de la disposition ouverte des parties frontales. Pour cette raison, il parait avantageux d'utiliser un élément secondaire 2 dans les encoches transversales du circuit magnétique 3 (figure 3) duquel sont posées des barres conductrices isolées 7, tandis que sur le côté opposé à l'inducteur 1 sont exécutées des encoches longitudinales 8 (figure 3). Dans ces encoches 8 sont logées les parties frontales 9 (figure 4) de l'enroulement 4 de l'élément secondaire 2. Les extrémités des barres isolées 7 sont recourbées et passent à travers des ouvertures 10 ménagées dans le fond des encoches transversales. Toutes les ouvertures 10 débouchent dans les encoches longitudinales 8 à trois niveaux différents. Le circuit magnétique 3 (figures3, 4 et 5) peut entre réalisé soit feuilleté, soit plein, à partir d'une poudre ferromagnétique avec des additifs amagnétiques, ou à partir d'un alliage faiblement magnétique. Chaque barre conductrice isolée 7 possède une isolation Il (figure 6)~sur toute sa longueur, sauf sur ses extrémités de montage de dimension "but'. L'enroulement 4 (figure 7) de l'élément secondaire 2 en barres est triphasé (on peut concevoir un enroulement à m phases) et possède une barre 7 dans chaque encoche. Les parties frontales 9 (figure 4) de l'enroulement 4 se présentent sous la forme de raccords isolés se situant dans les encoches longitudinales 8, sur la surface "c" (figure 5). L t élément secondaire représenté sur les figures 3, 4 5, 6, 7 fonctionne de la façon suivante. Lorsqu'un courant parcourt ltenroulement 4 de l'élément secondaire 2, des flux de dissipation se créent suivant les parties frontales 9 du côté de l'élément secondaire qui est opposé à celui orienté vers l'inducteur 1, de sorte qu'à la surface de l'élément secondaire 2 qui est orientée vers l'inducteur, la composante transversale du champ magnétique est absente, et sa forme de distri bution suivant la largeur devient trapézoidale, sans qu'apparaisse le phénomène (caractéristique des éléments secondaires de construction ordinaire) de chute de l'induction dans la zone médiane et d'accroissement de ladite induction suivant les bords. L'égalisation de la forme du champ magnétique suivant la largeur et la diminution de la longueur des parties frontales 9 de l'enroulement 4 améliorent les caractéristiques énergétiques du moteur électrique asynchrone linéaire. Les solutions techniques proposées examinéès plus haut améliorent les caractéristiques de traction et énergétiques du moteur électrique asynchrone linéaire, et améliorent également sa fiabilité. Selon les calculs effectués, l'indice énergétique du moteur électrique asynchrone linéaire (le produit du rendement par le facteur de puissance) peut atteindre 0,7-0,8 au lieu des 0,3-0,4 existants, tout en augmentant l'effort de traction spécifique jusqu'à 4 à 6.104 N/m2, au 42 lieu de 1,0 à 1,5.104N/m2. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATLONS 1. Moteur électrique asynchrone linéaire, du type comportant un inducteur (1) avec un enroulement à m phases couplé électromagnétiquement à un élément secondaire (2) réalisé sous la forme d'un circuit magnétique (3) à encoches transversales dans lesquelles est disposé au moins un enroulement isolé à m phases (4), caractérisé en ce que l'enroulement isolé (4) à m phases de l'élément secondaire (2) est divisé en sections (5) isolées électriquement et dans chacune des phases desquelles est inséré au moins un condensateur (6). 2. Moteur électrique asynchrone linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit magnétique -(3) de l'élément secondaire (2) comporte sur son côté opposé à celui orienté vers l'inducteur (1) des encoches longitudinales (8) dans lesquelles sont posées les parties frontales (9) de l'enroulement (4), le raccordement de ces dernières aux parties actives de l'enroulement (4) étant réalisé à travers des ouvertures (10) ménagées dans le fond des encoches transversales.