Brevet FR2603433A1 — publié le 19880304

La présente invention concerne des machines génératrices de courants électriques d'applications industrielles, réversibles en génératrices mécaniques à régime variable utilisant les phé nomènes d'induction, du genre de celle faisant l'objet de la demande de Brevet Français No 86 11073 déposé le 30 Juillet 1986 au nom du demandeur. Cette machine présente les particularités suivantes : - Un induit comprenant deux ou plusieurs armatures ferromagnétiques semblables, décalées angulairement sur des plans pa rallèlles séparés et d'axe d'alignement commun. - Les armatures ferro-magnétiques sont des secteurs de cylindre creux, un peu plus longs que leurs ouvertures. - Armatures ferro-magnétiques encochées et bobinées alternativement en sens inverse selon leur plan respectif. - Ces armatures sont reliées d'un plan à l'autre par des éléments ferro-magnétiques de liaison transversale, par leurs extrémités, de telle façon que leur ensemble constitue un circuit ferro-magnétique continu. - Un inducteur mobile, de type homopolaire,- comportant autant de paires de pôles que d'armatures d'induit. - Pôles inducteurs pouvant être des aimants permanents , pour les usages en courant continu. - Enroulement d'excitation fixe et solidaire du bâti de la machine,constitué par une bobine creuse entourant librement l'arbre de rotation et intercalée entre les pôles inducteurs en les laissant libres de rotation. - Le bâti de la machine est en matériau non magnétique, tel que cuivre, aluminium, alliages connus, matière plastique,fonte non magnétique (fonte Normag) , nickel ,cuivrd, chrome ou nickel manganèse Pour désrire les éléments constitutifs de la machine on se référera au dessin annexé qui représente à titre d'exemple non limitatif une forme la plus simple de réalisation d'une machine conforme à l'invention. La figure 1 est une vue schématique d'une des faces de la machine représentée sans ses flasques de support de l'arbre de rotation. La figure 2 en est une coupe longitudinale schématique présentée également sans flasque ni coussinet de sustentation de l'arbre. On a représenté en 1 (figures 1 et 2) une des armatures ferromagnétiques d'induit en forme de cylindre creux encochée et bobinée. En 2 (figures 1 et 2, l'armature d'induit semblable décalée, légèrement plus long et située sur le plan parallèle postérieur de 1. En 3 (figures 1 et 2), une encoche de l'armature 1. En 4, une encoche de l'armature 2 . Comme il est visible sur la figure les encoches 3 et 4 sont taillées profondément. En 5, le fil du bobinage d'induit de l'armature 1 et en-6, le fil du bobinage dtinduit de l'armature 2. En 7 (Figures 1 et 2), est représenté un élément ferro-magnétique de liaison transversale entre l'armature d'induit 1 et l'armature d'induit 2, et en 8 (Figures 1 et 2) ,est représenté un autre élément ferro -magnétique de liaison entre 1 et 2. En 9 ,les ples.inducteurs agissant sur l'armature 1. En 10, les pales inducteurs de polarité opposée aux pôles 9 agissant sur l'armature2. La référence 11 (figure 2) désigne un manchon ferro-magnétique assurant le retour du flux magnétique inducteur,des pôles 9 aux pôles 10. On a représenté en 12 (Figure 2) l'enroulement d'excitation de l'inducteur. En 13(figures 1 et 2) , les joues isolantes de l'enroulement d'excitation 12, solidaire du bâti de la machine. En 14, le bâti en matériau non magnétique de la machine. En 15, l'arbre de rotation de la machine. Le fonctionnement de la machine est le suivant: l'arbre 15 étant accouplé à un moteur, les pales inducteurs 9 et 10 sont entraînés dans un mouvement de rotation. D'autre part, on s'assure que les bobinages d'induit 5 et 6 et la bobine d'axcitation 12 sont reliés, en série par exemple. Par suite de l'aimantation rémanente qui subsiste naturellement dans les piles inducteurs 9 et 10, la machine s'amorce comme dans les machines à courant continu conventionnelles. Le déplacement des pales inducteurs provoque donc pendant un demi-tour une variation de flux magnétique dans les bobinages 5 et 6, et selon les lois d'induction électrique, un courant électrique prend naissance simultanément dans ces bobinages d'induit. Les bobinages 5 et 6 étant de sens inverse, leur connexion étant réalisée en série et d'autre part les pôles 9 et 10 étant de polarité opposée, les courants produits dans chaque bobinage s'ajoutent dans le circuit électrique extérieur de la machine. D'autre part, on remarque également que les armatures d'induit 1 et 2 se trouv nt aimantées en sens inverse l'une par rapport à l'autre, par les courants produits. I1 en résulte que le circuit ferromagnétique d'induit 1, 7, 2 , 8 bien que continu est cependant un circuit magnétique largement ouvert, dont les éléments de liaison 7 et 8 en deviennent les pôles Nord et Sud. Par ailleurs, on remarque aussi, et l'expérience le confirme, que les pales inducteurs qui se trouvent dans le vide pendant un demitour de l'inducteur, n'ont pratiquement aucune action antagoniste, en raison entre autres de l'étroitesse de leur largeur par rapport à la distance entre les éléments 7 et 8, de la valeur presque infinie de la réluctance du milieu, et du fait que les lignes de force principales du champ d'induit entre les éléments 7 et 8 sont de direction diamétrale et non de direction circulaire. Le trajet du flux inducteur est pendant chaque demi-tour, celui de la plus faible réluctance. Par exemple Figure l,partant d'un pôle N, 9, l'armature 1, la liaison 7, l'armature 2, un pôle S, lO(Fig.2), le manchon 11 (Fig.2) puis le retour au pôle de départ 9. Le fonctionnement de la machine est évidemment le même lorsque l'enroulement d'excitation 12 est alimenté par une source de cour courant extérieure séparée. Si cette source extérieure fournit du courant alternatif,il est évident que le courant produit par la machine est du courant de même nature, dont la fréquence est absolument indépendante de la vitesse de rotation des pôles inducteurs ainsi alimentés. Enfin, il est évident que cette machine est réversible,c'est-àdire qu'elle devient génératrice d'énergie mécanique, selon la réversabilité des lois de l'électrodynamique, lorsque ses enroulements induits et inducteurs sont mis sous tension d'une source de courant extérieure. Elle fonctionne de cette façon,aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif, tout en conservant dans les deux cas les avantages des moteurs à courant continu classiques, bien que dépourvus de balais et de collecteur. Suivant une variante de réalisation les tôles superficielles empilées des paquets constituant les armatures d'induit 1 et 2 peuvent être prolongées de manière à se croiser de part et d'autre d'un même paquet. Parme les résultats avantageux procurés par cette machine on citera tous ceux déjà obtenus par l'utilisation de la machine électrodynamique objet de la demande de Brevet Français No 86 11073 déjà citée, auxquels il faut ajouter une ouverture plus grande du circuit magnétique d'induit, la suppression des armatures non bobinées, un codt de fabrication moins élevé , une plus grande légèreté. REVENDICATIONS 1. Machine électrodynamique prévue pour générer des courants électriques continus et alternatifs, à vitesse variable et fréquence constante (SVCF) et de l'énergie mécanique à régime variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble d'au moins deux armatures d'induit (1 et 2 Figures 1 et 2) à encoches profondes(respectivement 3 et 4h situées sur des plans parallèles d'axe d'alignement commun et décalées angulairement l'une par rapport à l'autre ,et un inducteur mobile et de type homopolaire incluant des pôles (9 et 10) formant un nombre de paires de pôles égal à celui des armatures d'induit. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les armatures d'induit sont reliées d'un plan à l'autre par des éléments de liaison (7 et 8) pour former un ensemble ferromagnétique continu. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les armatures d'induit sont assez longues pour se croiser l'une par rapport à l'autre sur leurs plans respectifs. 4. Machine selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les armatures(l et ')sont bobinées en sens inverse l'une par rapport à l'autre. 5. Machine selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le bâti de la machine est en matériau non magnétique.