Brevet FR2517896A1 — publié le 19830610

Dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu La présente invention ooncerne un dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu fonctionnant en moteur dans les deux sens de rotation, que l'excitation soit série, séparée, ou shunt. On sait que la commutation est un phénomène résultant de l'inversion du courant dans les enroulements d'induit lorsque ces derniers sont court-circuités par les balais appliqués au collecteur. Les conducteurs en commutation passent dans une zone en face de laquelle est disposé un pôle auxiliaire. Une bonne commutation se traduit par l'absence d'étincelles entre les balais et le collecteur. Le but à atteindre dans les machines classiques est une commutation linéaire, de façon que le courant varie dans la section court-circuitée de maniere linéaire en fonction du temps. La répartition du champ auxiliaire le long de la zone dans laquelle des enroulements sont en commutation conditionne dans une large mesure le caractère linéaire de la commutation.Or la répartition du champ auxiliaire d'un pôle auxiliaire est influencée par chacun des pôles principaux disposés de part et d'autre de ce pôle. Afin de rendre le champ auxiliaire adapté à une commutation linéaire, il est connu de rendre l'épanouissement du pôle auxiliaire dissymétrique (l'épanouissement étant l'extrémité du pôle en regard de l'induit). Cette dissymétrie consiste par exemple à enlever un prisme triangulaire de matière magnétique sur 11 extrémité du pôle auxiliaire du côté où il est voisin du pôle principal de polarité de même nom dans le but de rendre le champ magnétique moins important dans la zône considérée, pour un fonctionnement en moteur. Mais cette dissymétrie de l'épanouissement du pôle auxiliaire ne peut être adaptée que sur des moteurs ayant un seul sens de rotation. Le dispositif selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet il est effectué une correction de la forme du champ magnétique sous les pôles auxiliaires pour obtenir une commutation linéaire, la correction étant fonction de la vitesse et du courant, quel que soit le sens de rotation de la machine. La présente invention a pour objet un dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu comportant une pluralité de pôles principaux et une pluralité de pôles auxiliaires disposés autour d'un induit tournant, les pôles auxiliaires étant soit d'une première polarité soit d'une deuxième polarité parce que munis chacun d'un enroulement de pôle auxiliaire et les pôles principaux disposés de part et d'autre d'un pôle auxiliaire étant respectivement d'une première polarité et d'une deuxième polarité pouvant s'inverser par suite d'enroulements de pôles principaux parcourus par un courant soit dans un sens soit dans le sens inverse selon le sens de rotation de la machine, caractérisé par le fait qu'au moins une spire complémentaire est disposée dans une partie de l'extrémité dudit pôle auxiliaire en regard dudit induit cette partie étant proche du pôle principal adjacent, cette spire complémentaire étant parcourue par un courant de telle sorte qu'elle tend à créer dans cette extrémité de pôle auxiliaire une polarité de nom contraire à celle desdites première ou deuxième polarités du pôle principal adjacent à ladite partie du pôle auxiliaire. Selon une particularité de la présente invention lesdites spires complémentaires sont au moins au nombre de deux, créant des champs d'une première polarité et d'une deuxième polarité et qu'elles sont disposées en série ou en parallèle. Selon une autre particularité de l'invention lesdites spires complémentaires sont alimentées par une source commune avec lesdits enroulements de pôles principaux. En se référant aux figures schématiques 1 à 7, ci-jointes on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur toutes ces figures portent les mêmes références. La figure 1 représente schématiquement une vue développée d'une machine à courant continu dans le cas d'un moteur à sens de rotation des aiguilles d'une montre. La figure 2 représente schématiquement la même vue dans le cas d'un moteur à sens de rotation inverse des aiguilles d'une montre. La figure 3 représente une vue en perspective schématique des spires complémentaires disposées sous un pôle auxiliaire. Les figures 4 à 7 représentent des schémas électriques de liaison des spires complémentaires aux enroulements des pôles principaux. La figure 8 représente une vue en coupe des spires complémentaires disposées sous un pôle auxiliaire. La figure 9 représente une vue en coupe de spires complémentaires disposées entre une encoche du pôle auxiliaire et les parties latérales du pôle auxiliaire. La figure 10 représente une vue en coupe d'une variante de disposition des spires complémentaires. On voit sur la figure 1 une vue développée en coupe d'un moteur à courant continu dont des pôles principaux 1 comportent une corne polaire 11 et des pôles auxiliaires 2 qui en sont démunis (pour la clarté du dessin seulement, les cornes polaires pouvant être présenteSou absentes dans la réalité) . Les pôles principaux 1 en nombre pair et les pâles auxiliaires 2 de même nombre généralement que les pôles principaux 1 sont solidaires d'une carcasse fixe. L'induit 3 ou rotor est séparé des pôles 1 et 2 par un entrefer. La flèche 4 sous l'induit 3 indique le sens de rotation de l'induit dans le sens des aiguilles d'une montre. Les pôles principaux 1 sont munis d'enroulements 12 des pôles principaux dont le sens de parcours est tel que les pôles principaux ont une polarité N et S, déterminée par la règle du tire-bouchon de Maxwell. Les pôles auxiliaires 2 sont munis d'enroulements 22 de pôles auxiliaires dont le sens de parcours est tel que les piles auxiliaires ont une polarité N et S déterminée par la même règle. Selon un procédé classique, les enroulements 22 des pôles auxiliaires sont disposée en série avec des enroulements 31 d'induit 3 dont le sens de courant est inversé en passant devant les pôles auxiliaires 2. Selon l'invention sous les piles auxiliaires 2 sont disposées des spires complémentaires 21 et/ou 23 parcourues par un courant en sens inverse de façon à créer-une polarité renforçant le champ magnétique sur un bord de l'épanouissement du pôle auxiliaire 2 et le diminuant sur le bord opposé. Le but recherché est de diminuer le champ magnétique du pôle auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pôle principal 1 de même nom que le pale auxiliaire 2 et de renforcer le champ magnétique du pôle auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pôle principal 1 de nom contraire au pôle auxiliaire 2 considéré. On voit sur la figure 1 que dans le fonctionnement en moteur les spires complémentaires 21 et 23 sont telles qu'elles renforcent le champ à la périphérie du rotor à la sortie du pôle auxiliaire et l'affaiblissent à l'entrée. Sur la figure 2 la même vue que précédemment présente un fonctionnement en moteur dans le sens inverse des aiguilles d'une montre selon la flèche 41. On remarquera que les pales auxiliaires 2 conservent la même polarité que dans la figure 1 avec le meme sens de courant dans les enroulements 22 de pôle auxiliaire. Par contre les pôles principaux 1 et le courant dans les enroulements 12 de pales principaux changent respectivement de polarité et de sens. Les spires complémentaires 21 et/ou 23 changent de sens de courant par rapport à la figure 1, afin d'obtenir le meme effet de compensation par rapport aux pales principaux 1 adjacents qui ont changé de polarité. Sur la figure 3 est représenté un cas de deux spires complémentaires 21 et 23 créant chacune une polarité inverse l'une de l'autre et disposées en série. Les spires 21 et 23 peuvent être aussi branchées en parallèle. Sur la figure 4 les spires complémentaires 21 et/ou 23 sont branchées en série avec les enroulements 12 de pôles principaux dans le cas d'une machine à excitation série. On obtient ainsi un effet de correction qui s'inverse automatiquement suivant le sens de rotation et varie en importance avec la vitesse et le courant parcouru. Cette inversion peut être aussi réalisée avec un contacteur ou tout autre dispositif, pour tout type de moteur ou de génératrice. Dans les figures 5, 6, 7, une résistance de shuntage RS est dispose en parallèle sur le circuit de façon à dériver une partie de courant ondulé et/ou à affaiblir le champ magnétique dans les inducteurs traversés par du courant continu pur. Dans les figures 5, 6 et 7 on règle ainsi la vitesse de rotation de la machine par la tension. Dans la figure 7 les spires complémentaires 21 et/ou 23 ainsi que la résistance RS sont en parallèle avec les enroulements- 12 de pôle principal étant alimentées par une source d'alimentation commune. Cet exemple de figure 7 permet de régler la vitesse par le champ ; en effet on corrige la dissymétrie de champ parce qu'à l'accroissement de la vitesse correspond une diminution du champ de commutation nécessaire. Les spires complémentaires 21 et/ou 23 peuvent être alimentées aussi par une source d'alimentation séparée et peuvent être groupées en parallèle ou en série. Sur les figures 8, 9 et 10 sont représentées des exemples de réalisation mécanique des spires complémentaires. Dans la figure 8 les spires 21 et 23 sont réalisées sous forme de bandes plates par exemple, isolées du noyau magnétique du pole auxiliaire 2 et soutenues par des supports tels que 24. Dans la figure 9 les spires complémentaires 21 et 23 sont disposées entre les bords du pôle auxiliaire 2 et une encoche centrale 25 ouverte ou semi-fermée avec une cale 26 magnétique ou une cale 26 non magnétique. -Dans la figure 10, le conducteur de retour des spires complémentaires 21 et 23 est disposé sous le pôle auxiliaire, les autres conducteurs étant placés dans une encoche telle que dans la figure 9. Les expériences ont prouvé que l'influence des spires complémentaires est importante ce qui permet d'avoir un champ faible à l'entrée en commutation. Les applications peuvent être du domaine des moteurs de traction de véhicule de transport. REVENDICATIONS 1/ Dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu comportant une pluralité de pôles principaux (1) et une pluralité de pôles auxiliaires (2) disposés autour d'un induit tournant (3), les pôles auxiliaires (2) étant soit d'une première polarité soit d'une deuxième polarité parce que munis chacun d'un enroulement (22) de pôle auxiliaire et les pôles principaux (1) disposés de part et d'autre d'un pôle auxiliaire (2) étant respectivement d'une première polarité et d'une deuxième polarité pouvant s'inverser par suite d'enroulements (12) de pôles principaux parcourus par un courant soit dans un sens soit dans le sens inverse selon le sens (4, 41) de rotation de la machine, carae- térisé par le fait qu'au moins une spire complémentaire (21 ou 23) est disposée dans une partie de l'extrémité dudit pôle auxiliaire (2) en regard dudit induit (3), cette partie étant proche du pôle principal (1) adjacent, cette spire complémentaire (21 ou 23) étant parcourue par un courant de telle sorte qu'elle tend à créer dans cette extrémité de pôle auxiliaire (2) une polarité de nom contraire à celle desdites première ou deuxième polarités du pôle principal (1) adjacent à ladite partie du pôle auxiliaire (2). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites spires complémentaires (21, 23) sont au moins au nombre de deux, créant des champs d'une première polarité et d'une deuxième pola rité et qu'elles sont disposées en série. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites spires complémentaires (21, 23) sont au moins au nombre de deux, créant des champs d'une première polarité et d'une deuxième pola rité et qu'elles sont disposées en parallèle. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 et 3 caractérisé par le fait que lesdites spires complémentaires (21, 23) sont alimentées par une source commune avec lesdits enroulements (12) de pôles principaux (1). 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites spires complémentaires (21, 23) sont disposées en série avec lesdits enroulements (12) de pôles principaux (1). 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites spires complémentaires (21, 23) sont disposées en parallèle avec lesdits enroulements (12) de pôles principaux (1). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que lesdites deux spires complémentaires (21, 23) ainsi qu'une résistance de shuntage (RS) sont disposés sous le pôle auxilaire (2) face à l'induit (3). 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que lesdites deux spires complémentaires (21, 23) sont disposées entre une encoche centrale (25) dudit pôle auxilaire (2) ouverte pouvant être fermée par une cale magnétique ou non, ou semi-fermée en direction de l'induit (3) et les côtés du pôle auxiliaire (2) en regard des pôles principaux adjacents (1).