Brevet FR2616980A1 — publié le 19881223

La présente invention concerne une machine à induction magnétique génératrice de réceptrice de courant électrique continu et alternatif spécialement conçue pour la conversion et la distribution de toutes formes d'énergie naturelle, en rapport avec les exigences actuelles d'économie, de fiabilité et de sécurité de l'industrie moderne. Les machines connues de ce genre produisent un courant électrique alternatif qu'il est nécessaire de redresser par des moyens auxiliaires pour obtenir du courant continu. Ces machines sont connues eous le nom d'alternateurs et de dynamos. D'une façon générale elles ont pour inconvénients de nécessiter des éléments auxiliaires tels que régulateurs de vitesse, réducteurs de vitesse, collecteurs, redresseurs de courant en tous genres, mécaniques statiques, semi-conducteurs, solides, liquides, gazeux... dont dépend principalement leur fiabilité,pour produire des courants alternatifs de fréquence constante ou 6i- plement du courant continu. La présente invention a pour objet de supprimer tous ces inconvénients en produisant directement les courants électriques désirés par simple rotation des p8les ragnétiques inducteurs. Les machines construites selon la présente invention sont caractérisées en ce que l'action inductrice des p8les inducteurs ne produit aucune phase négative. On comprendra vieux les caractéristiques et avantages de l'invention en se référant au dessin annexé, dans lequel s La figure 1 représente une vue schématique de face d'une forme d'exécution d'une machine construite selon l'invention et donnée a titre d'exemple non limitatif ,tandis que la figure 2 en représente un détail. L'induit de Ia machine comprend quatre armatures de forme circulaire dont deux sont visibles en 1 et 2 les deux autres étant situées symétriquement â celles-cur la face gostérieure non visible de la machine. Ces armatures sont en fer doux et comportent des encoche 3 prévues pour le logement de l'enroulement d'induit 4. Elles sont fixes et concentriques autour de l'arbre 5 de la machine,sans que leurs extrémités telles que 6 et 7, 8 et 9 se touchent. D'autre part, ces armatures d'induit sont solidaires les unes des autres par l'intermédiaire des queues d'aronde 10 et de la carcasse 11 de la machine en matériau magnétique, constituant ainsi sur chaque face un circuit magnétique ouvert par les entrefers tels que 12 et 13. Dans l'exemple représenté, l'inducteur est mobile et solidaire de l'arbre 5 de la machine. I1 est composé de deux jeux de trois pôles dont l'un qui porte la référence 16 est visible sur la figure, l'autre étant disposé symétriquement à celui-ci sur 1'arbre 5 sur la face postérieure non visible. Les pôles sont espacés entre eux de 1200. Ces deux jeux de pôles 16 sont aimantés par une bobine excitatrice commune creuse disposée entre eux, entourant l'arbre 5 en le laissant libre de rotation. Cette bobine creuse est solidaire de la carcasse 11 par ses flasques en matière isolante dont l'un 17 est visible sur la figure. La machine comporte d'autre part deux "éléments neutres 14 et 14' identiques,représentés en coupe longitudinale sur la figure 2. Ces "éléments neutres" font bloc avec la carcasse 11 de a machine, au moyen des vis de fixation 15. Ils sont constitués de matériaux magnétiques doux tels que fer doux, ferrites doux, et usinés en forme d'U par tournage ou emboutissage , dont la partie inférieure est alésée pour entre concentrique à l'arbre SfCGx armatures d'induit 1 et 2, 3gxe de meilleure conductibilité magnétique étant longitudinal Ceséléments neutres" 14ss14' enveloppent sans les toucher , l'un 14 les extrémités 6 et 7 des armatures 1 et 2 ainsi que les prolongements de l'enroulement 4 et également les extrémités et enroulement correspondants symétriques des armatures d'induit situées sur la face postérieure , no:l visibles sur la figure, l'autre 14' envelop les le6 extrémités 8 et 9 des armatures 1 et 2 ainsi que leurs prolongements et celles non visibles des armatures d'induit et leurs prolongements placés sur la face arrière de la machine. Le fonctionnement de la machine est le suivant s L'arbre 5 est couplé à celui d'une source d'énergie mécanique habituelle s machine à vapeur, hydro-électrique, thermique ,etc... fl entraille par rotation les piles inducteurs 16 qui se déplacent dans le ohamp des armatures telles que 1 et 2. Initialement ces p8les possèdent une aimantation rémanente subsistant d'un fonction nement antérieur.Ils provoquent donc en se déplaçant une variation de flux inducteur dans les enroulements d'induit et cette variation engendre dans les dits enroulements une force électromotrice induite dont l'expression est e = & conformément à l'électrodynamique. t On constate que ce phénomène d'induction électrique ne se produit qu'au voisinage des encoches 3 du fait que les "élément6 neutres" 14,14' dévient le flux inducteur dans une direction perpendicu laire à celle du champ des armatures d'induit et d'autre part court circuitent les pôles inducteurs qui passent devant eux, éliminant ainsi toute phase négative dans la production de courant électrique induit et, en raison de la réversibilité de l'électrodynamisme, toute production énergétique lorsque la machine fonctionne en moteur. La continuité de la production du courant est assurée du fait que le nombre de piles inducteurs 16 est tel par rapport au nombre d'armatures d'induit qu'un pôle inducteur n'est court-circuité que lorsqu'un autre p8le est actif. C'est la raison pour laquelle l'inducteur -comporte trois piles qur chaque face de la machine quand les armatures d'induit correspondantes sont au nombre de deux. Pour obtenir du courant alternatif il suffit d'alimenter la bobine creuse dont on aperçoit le flasque isolant en courant alternatif de se fréquence que celle du courant alternatif que l'on veut obtenir. En effet , lorsque les piles inducteurs changent de polarité le courant induit produit par leur rotation change de sens à la mssme cadence. On notera que les enroulements d'induit 4 peuvent être indifféremment branchés en "série" ou en parallèle", ce qui justifie un gain rortat de force électro motrice ou d'intensité de courant par tour d?arère, ajonc de puissance massique. On remarque également que la machine ne comportant aucun bobinage tournant, ni de contacts glissants, les limites de tolérance de la vitesse de rotation se trouvent en conséquence reculées. L'invention présente les avantages suivants - Universalité d'emploi et unicité de fabrication - Les machines construites conformément à l'invention ne comportent aucun contact glissant,ni collecteur,ni commutateur électrique, mécanique ou électronique,ni redresseur statique. - Ces machines ne comprennent aucun contact précaire dans leur circuit électrique extérieur les empêchant d'être groupées en série, en élévateurs de tension. - Leur puissance massique est améliorée. - Leur force électromotrice est augmentée. - Les limites de tolérance de vitesse de ces machines étant reculées, et d'autre part, dans le cas du courant alternatif, l'indépendance de la fréquence du courant produit ou reçu,de leur vitesse de rotation, permet de supprimer les régulateurs et réducteurs de vitesse des moteurs ou des turbines qui les entraînent (hydrauliques, à vapeur ou gaz). - - Ces machines constituent des moteurs à couple de- démarrage élevé et à vitesse variable présentant tous les avantage des moteurs à courant continu. - L'invention permet en outre de supprimer les dynamos excitatrices. - Elle permet également de supprimer l'utilisation des champs tournants qui imposent le transport à distance des courants polyphases. - Elle permet de faciliter les interconnexions et d'éliminer les"ratu6 de couplage fl. Il résulte que l'ensemble des avantages procurés par ces machines permet de les utiliser pour les groupes électrogènes,les centrales de distribution électrique, ,thermique, hydraulique, nucléaires, terrestres, aéronautiques, marines, électro-chimiques, et tous moteurs à vitesse vqriable et couple de démarrage important,de propulsion, de traction électrique, de distribution d'énergie mécanique , etc... On notera que toute modification apportée au nombre de pièces représentées à leur disposition, ne sortirait pas du cadre de l'invention. C'est ainsi que le nombre des piles peut être différentsuivant la taille des machines. De plus, les attaches 1O en forme de queue d'aronde pourraient avantageusement être disposées par exemple, l'une à l'extrémité 6 de l'armature 4, l'autre à l'extrémité opposée 9 de l'armature 2 , respectivement sous les éléments neutres ,respectivement 14 et 1x', sur la face antérieure et sur la face postérieure non visible de la machine. R V E N D I C A T I 0 N S 1. Machine à induction réversible universelleEgénératrice et réceptrice de courant électrique alternatif et de courant continu, destinée à satisfaire aux exigences actuelles d'économie, de fiabilité et de sécurité de l'industrie moderne pour la conversion et la distribution de :: toutes formes d'énergie naturelle, caractérisée en ce qu'elle comprend disposés symétriquement et de façon identique sur deux plane parallèles un jeu d'au moins trois piles inducteurs mobiles (16 ) solidaires de l'arbre de rotation (5)-, concentriques à ce dernier et aimantés par une bobine d'excitation fixe située sur un plan intermédiaire entre chaque Jeu de pâles, les dits pales agissant par induction électrique sur un enroulement d'induit (4) réparti sur un jeu de deux armatures (1 et 2) concentriques à l'arbre (5) ,solidaires de la carcasse (11) et formant deux circuits magnétiques ouverts par les entrefers respectivement (12 et 13) , la dite machine comprenant en outre deux "éléments neutres " (14) et (14') enveloppant respectivement sans le6 toucher , l'un (14), lescxtrémités (6 et 7) ainsi que l'entrefer (12) correspondant des armatures (1 et 2), l'autre (14') , les extrémités (o et 9) ainsi que l'entrefer (13) correspondant des armatures (t et 2), et ce, sur les faces antérieure et postérieure parallèles de la machine. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine d'excitation est creuse, fixe et solidaire de la carcasse (11) de la machine par des flasques isolants (tels que 17), entourant librement l'arbre de rotation. -3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les "éléments neutres" (14 et 14') fixés à la carcasse (11) sont constitués par un matériau magnétique doux et usinés en forme d'U dont la partie inférieure est alésée en forme d'arc de cercle et concentrique à l'arbre (5) comme les armatures en forme d'arc (1 et 2). 4 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enroulement d'induit (4) est-prolongé sur chaque armature au-delà des encoches (3) sur les extrémités respectives des armatures et 2),sur les faces antérieure et postérieure identiques de la machine. 5. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'un des éléments neutres en forme d'U (14) recouvre l'extré- mité des armatures (1 et 2) et l'entrefer correspondant (12) tandis que l'autre élément neutre (14') recouvre les extrémités opposées des dites armatures et l'entrefer correspondant (1j) sur un secteur de 600 au plus. 6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les armatures (1 et 2) de la face antérieure sont respectivement reliées aux armatures identiques symétriques de la face postérieure par l'intermédiaire de la carcasse (11) et de pièces (10) en forme de queue d'aronde. 7. Machine selon la revendication 6,caractérisée en ce que les pinces en queue d'aronde (10) sont fixées respectivement aux extrémités opposées (6 et 9) des armatures (1 et 2) sous les éléments neutres (14 et 14')sur la face intérieure et sur la face postérieure de la machine