Brevet FR2569316A1 — publié le 19860221

La présente invention concerne les machines élec- triques, et notamment celles qui sont utilisées en alterna- teur et créent ainsi un courant électrique alternatif de sortie. Un alternateur peut être entraîné par un moteur principal et, avant la production d'un courant alternatif, il est nécessaire que le moteur principal commence à fonc- tionner. L'invention concerne une machine électrique qui comporte: (i) un stator, (ii) des bobinages électriques portés par le stator, (iii) un rotor à aimant permanent, (iv) un arbre porté par le rotor et destiné à être raccordé à un moteur principal, la machine, lorsque l'arbre est entraîné par le moteur principal, jouant le rôle d'un alternateur produisant un courant électrique alternatif, (v) un collecteur monté sur l'arbre, (vi) des balais destinés à transmettre le courant électrique et coopérant avec le collecteur, et (vii) un dispositif électriquement associé à des segments du collecteur et aux bobinages électriques du stator de manière que, lorsque les balais sont reliés à une source d'un courant électrique continu, la machine joue le rôle d'un moteur et l'arbre soit entrainé en rotation afin qu'il per- mette la mise en route d'un moteur principal raccordé à l'arbre. Selon une caractéristique de l!invention, ce disposi- tif comprend: (i) un collecteur supplémentaire, monté sur l'arbre et dont les segments sont reliés électriquement d'une manière appropriée aux segments du premier collecteur, et (ii) des balais supplémentaires de transmission d'un courant électrique, associés au collecteur supplémentaire et reliés électriquement aux bobinages du stator. Dans une variante, ledit dispositif peut comporter trois bagues collectrices convenablement raccordées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 256931-6 seront mieux compris à la lecture de deux modes de réalisa- tion de l'invention et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une perspective d'une machine élec- trique, avec des parties arrachées, selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale de la machine de la figure 1; la figure 3 est une coupe du stator de la machine ayant un bobinage triphasé; la figure 4 est un schéma de câblage du stator; la figure 5 est un schéma électrique du circuit de la machine; la figure 6 est une vue développée des deux collecteurs de la machine, représentant leurs connexions électriques mutuelles; et la figure 7 est un schéma d'une machine électrique selon un second mode de réalisation de l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 à 6 qui représen- tent un premier mode de réalisation des deux qui sont repré- sentés, comprenant un bottier 30, un stator 31 ayant douze pièces polaires régulièrement réparties, et un bobinage 32 de stator de type triphasé relié en étoile. Un arbre 33 est destiné à tourner dans le bottier et, à une première extrémité 34, il est destiné à être relié par exemple à un moteur à combustion interne (non représenté) qui provoque la rotation de l'arbre lorsque la machine électrique doit jouer le rôle d'un alternateur. Un rotor 35 à aimant permanent multipolaire est placé dans le stator 31 et il est fixé à l'arbre 33 afin qu'il tourne avec celui-ci. L'arbre 33 porte un premier dispositif collecteur 36 et un second dispositif collecteur 37 tous deux destinés à tourner avec lui. Les deux dispositifs collecteurs sont espacés mutuellement. Le premier dispositif collecteur 36 est associé à six balais 38, 39, 40, 41, 42 et 43 de transmission d'un courant électrique (ils ne sont pas tous visibles sur les figures i et 2). Il comporte aussi vingt-quatre segments de collecteurs lB, 2B,... 24B (voir figure 6). Le second dispositif collecteur 37 est associé à quatre balais 44, 45, 46 et 47 de transmission d'un courant électrique (ils ne sont pas tous visibles sur les figures 1 et 2). Il comporte aussi vingt-quatre segments de collec- teurs 1A, 2A,... 24A (voir figure 6). Le bobinage de stator de type triphasé connecté en étoile (représenté sur la figure 4) est relié à un circuit de sortie directement par l'intermédiaire des balais du premier dispositif collecteur. Lorsque l'arbre est entraîné par exemple par un moteur à combustion interne, le rotor 35 à aimant permanent tourne par rapport au bobinage 32 de stator de type triphasé. Un courant triphasé, ayant des phases A, B et C, est ainsi induit dans les bobinages du stator et la machine joue le 1ôle d'un alternateur. Comme l'indiquent les figures 5 et 6, la phase A est directement reliée au circuit de sortie par les bornes des balais 40 et 43, la phase B est directement reliée au circuit de sortie par les bornes desbalais 39 et 42, et la phase C est directement reliée au circuit de sortie par les bornes des balais 38 et 41. Le courant triphasé ainsi créé par la machine dans le circuit de sortie peut parvenir à un redresseur (non repré- senté) lorsque le courant nécessaire doit être redressé. Le rôle des deux dispositifs collecteurs est de per- mettre à la machine de fonctionner à la manière d'un moteur à courant continu destiné à mettre en fonctionnement le moteur à combustion interne afin que la machine électrique puisse ensuite fonctionner à lamanière d'un alternateur. Les segments 1A, 2A...24A du second dispositif collec- teur sont reliés aux segments lB, 2B,... 24B comme représenté sur la figure 6. Un premier pôle d'une alimentation en courant continu peut être relié aux balais 44 et 46 et l'autre pôle de cette alimentation peut être relié aux balais 45 et 47. Lorsque le moteur monté sur l'arbre 33 ne fonctionne pas et lorsqu'il doit être mis en route afin que la machine électrique puisse jouer le rôle d'un alternateur, si un courant continu est appliqué aux balais 44, 45, 46 et 47, ce - courant est transmis, par l'intermédiaire du premier disposi- tif collecteur 36, au bobinage du stator. Les courants élec- triques qui circulent provoquent la rotation du rotor à aimant permanent multipolaire. Cette rotation provoque la rotation du moteur principal et en conséquence sa mise en fonctionnement. On se réfère maintenant à la figure 7 des dessins annexés qui indique que la seconde machine électrique diffère de celle qu'on a décrit en référence aux figures 1 à 6 en ce que, à la place du premier dispositif collecteur, elle comporte trois bagues collectrices 51, 52, 53 convenablement connectées. Lorsque les machines électriques décrites précédemment sont destinées à être utilisées en coopération avec des mo- teurs à combustion interne ayant une durée de fonctionnement relativement longue et fonctionnent pendant de longues pé- riodes avant arrêt, un dispositif est destiné à éviter une usure superflue des balais et le dégagement de chaleur au niveau-des collecteurs surtout dans le cas o un fonctionne- ment à haute altitude est envisagé. Un tel dispositif peut comporter un mécanisme à embrayage destiné à isoler le rotor à aimant permanent du ou des collecteurs de l'ensemble rota- tif lorsque la vitesse dépasse une valeur particulière, inférieure à la vitesse minimale d'entraînement par le moteur lors du fonctionnement normal en alternateur. Dans une va- riante, un tel dispositif peut comporter d'autres organes, par exemples des dispositifs commandés par un électro-aimant ou par la force centrifuge, avec le phénomène nécessaire d'hystérésis, de tels dispositifs étant destinés à écarter les balais du ou des collecteurs lorsque la vitesse dépasse une valeur spécifiée, inférieure à la vitesse minimale d'en- trainement du moteur principal lors du fonctionnement normal en alternateur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être 2569316. apportées par l'homme de l'art aux machines électriques qui viennent d'être décrites uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine électrique, du type qui comprend: (i) un stator (31), (ii) des bobinages électriques (32) portés par le stator, (iii) un rotor à aimant permanent (35), (iv) un arbre (33) porté par le rotor et destiné à être raccordé à un moteur principal, la machine, lorsque l'arbre est entraîné par un moteur principal, jouant le rôle d'un alternateur qui produit un courant électrique alternatif, (v) un collecteur (37) monté sur l'arbre, et (vi) des balais (44-47) de transmission d'un courant électrique, associés au collecteur, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif associé électriquement aux segments du collecteur (37) et aux bobinages(32) portéspar le stator (31) de manière que, lorsque les balais (44, 45, 46, 47) sont reliés à une source d'un courant électrique continu, la machine joue le rôle d'un moteur et l'arbre (33) soit entraîné en rotation et assure la mise en route d'un moteur principal raccordé à l'arbre. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend: (i) un collecteur supplémentaire (36) monté sur l'ar- bre (33) et dont les segments sont reliés électriquement convenablement aux segments du premier collecteur (37), et (ii) des balais supplémentaires (38-43) de transmis- sion d'un courant électrique associés au collecteur supplé- mentaire et reliés électriquement aux bobinages électriques (32) portés par le stator (31). 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend trois bagues collectrices (51, 52, 53) convenablement connectées. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme à embrayage destiné à isoler le rotor à aimant permanent du collecteur ou des collecteurs. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif destine à écarter les balais du collecteur ou des collecteurs.