Brevet FR2660810A1 — publié le 19911011

La présente invention est relative à un générateur ou moteur électrique d'un type nouveau,suceptible de produire des courants alternatifsou d'être utilisé en moteur électrique aussi bien en vitesse constante qu'à vitesse variable. On connait des generateursqui sont réversible,qui tous comportent un rotor bobiné classique,à bagues ou collecteur;un stator bobiné multi-p6laires. En genérateur,les variations du ou des courants et tensions sont obtenues par diverses modifications des charges,autrement dit par le biais de différents rheostats ou des circuits électriques à alimenter. En utilisation motenr,qui tous comportent un rotor en court circatt,ou bobiné,dont les variations des vitesses de rotation sont obtenues par diverses commutations des cicuits,ce qui entraîne notament une variation du rendement en fonction des vitesses choisies. La présente invention à pour but d'éviter ces inconvenients,en réalisant un générateur électrique réversible,d'une structure entiérement nouvelle;dont les performances offrent des possibilités d'utilisation plus large que les gné- -rateurs/moteurs de type connu. Un genérateur électrique selon l'invention,est caractérisé en ce que sa structure est symétrique ou push-pull;ctest à dire que touts les éléments élec -triques et magnétiques sont doublés, cependant les bobinages pourront être de différentes sections suivant les utilisations de la machine. Autre particularité de l'invention;dont le stator,l'ensemble A-D est com -posé de deux types d'excitation,l'une constitué par différents bobinages, l'autre d'aimant permanent P L'ensemble statorique A-D,est constitué de 6 bobinages,dit,de puissance U-U' ,V-V' ,W-W';de 6 bobinages d'excitation : X-X',Y-Y',Z-Z';de 6 pales d'exci -tation en aimant permanent P. L'ensemble rotorique E-C,est constitué de 12 bobinages,dont les couplages de celle-ci se font soit en étoile ou en triangle entre les éléments E et C,par les séries A-B-C-D. Chaques éléments rotoriques comportent 6 pales magnétiques en aimants permanents P. Les dessins annexés,donnés à titre d'exemple non limitatif,permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1,vue coupé de la génératrice reversible Figure 2,vue du stator Figurez 3,vue du rotor Figure 4,vue d'ensemble des différentes parties de la machine Figure 5,vue des circuits magnétiques et électriques de la machine Figure 6,schéma électrique des différents couplages du rotpr On a représenté sur les dessins un générateur réversible qui, présente par sa forme un cône tronqué ; ce qui permet un assemblage aisé des éléments A-D et E-C,ce qui evite l'insersion à chaud de l'élément A. La jonction mécanique J-J',permet au besoin différents calages entre les éléments A-D-E-C,pour modifié à volonté les valeurs des champs inductifs par dispersion. De type symétrique ou push-pull à excitation statorique,oui com -porte deux ensembles rotoriqueset statoriquesconstitués chacun de deux élé -ments E-C et A-D. Les éléments E-C,sont ensembles en rotation gracie à une jonction mécanique J. Les bobinages de l'élément E sont aux nombres de 6 :At-S2-A3,B1- B2-B3,tous sont intercalés par des pales magnétiques en aimants permanents P. Les bobinages de ltélément rotorique C, comme ci-dessus,aux nombres de 6 : C1-C2-C3,D1-D2-D3, tous intercalés par des pôles magnétiques en aimants permanents P. la jonction mécanique J, permet les calages à volonté des champs inductifs,cependant dans la présente figure 5,les bobinages de l'élément rotorique E,se trouvent en alignement des piles magnétiques en aimants perma -nents P de l'élément rotorique C. La jonction mécanique J' permet les calages des champs inductifs statorique A-D,tout comme les élément du rotor,les bobinages de ltélément stP -torique A se trouvent en alignement des piles magnétiques en aimants perma -nents P de l'élément statorique D. Les circuits magnétiques des bobinages du stator: I-X',Y-Y',Z-Z', U-U',V-V1,W-W';du rotor : A1-A2-A3-B1-B2-B3-C1-C2-C3-D1-D2-D3; sont en toles feuilletées. La présente invention ne présentera aucunes nouveautées,dans le cas ou le rotor serait extérieur,ctest à dire,le stator serait centré dans le rotor. Génératrice reversible,pouvant être exempt de roulement à bille, seul l'arbre du rotor pourra reposé sur des paliers,le centrage de celle-ci est magnétique. La génératrice réversible peut produire plusieurs courants alter -natifs,qui sont aux nombres de 6,déphasés par groupe de 2 à 120 , soit: U,U', V,V','ff,W'ou 3phases décalés entres elles de 1200,dans le cas ou les bobinage sont couplés par paires,tel que: UU',VV',WW'; les fréquences des courants générés seront fonctions de la vitesse de rotation du rotor E-C,cependant une modification des déphasages peut être obtenu par décalage des jonctions mécaniques J-J'. Par un entrainement mécanique de l'arbre du rotor E-C,qui effectue ses rotations;la génératrice étant raccorder à la charge à alimenter par les enroulements W',W',fW',les aimants P des éléments E-C,A-D,vont in -duires tours à tours les énroulements du stator et du rotor. Quand une induction est produite par un aimant P du stator,le cir -cuit Ai du rotor E,il se produit une force électro-motrice dans les enroulements :A2,A3,C1,C2,C3,qui va s'opposé aux champs magnétiques pro -duit par le circuit magnétique P du stator,et ce produire un glissement magnétique sur les circuitsXX',YY',ZZ' ;les circuits P du rotor E-C se trou -veront face aux circuits P du stator A-D,un glissement magnétique se produit et les circuits P du rotor E-C se retrouveront face aux enroulements :UU', VV',W'# XX'YY'ZZ' du stator qui vont générés une F.E.M. Cependant,le contrôle de cette F.E.M sera possible par la modification des valeurs électriques sur les enroulements statoriques :IX',YY';ZZ';soit par leurs couplages,soit rhéostats,en modulant les tensions et courants. Bien sur,compte tenu des enroulements du rotor:B1B2R3,D1D2D3 et la disnosition des enroulements du stator suivant figure 5;création de plusieurs courants alternatifs déphasés entre eux de 1200. Autrement dit ,le présent montage est basé sur des inductions mutuelles qui sont défini par le quotient de la force magnéto-motrice d'un circuit magnétique,par le flux d'induction qui le traverse Cette reluctance relative dont les utilisations en générateur comme en moteur,ne permettent pas un cycle de rotation régulier, sans "à coups";aussi l'avantage des dispositions des éléments E-C,A-D,dont l'élément du rotor C permet le comportement en volant moteur,et de ce fait de réduire les moments d'inerties àbas régime de rotation. Enfonctionnement moteur,envoi de trois phases en courants périodiques sur les enroulements UU',VV';WW'; dont les couplages seront fonctions de l'uti- -lisation de la machine suivant les vitesses de rotation et couple mécanique à obtenir. Le rotor tourne au même titre qu'un moteur asynchrone,les enroulements statoriques : UU',VI","NV';XX',YY,,ZZ'produiront des intensités magnétiques toujours supérieures aux piles P;en exemple:ce qui permet au p81es électro -magnétiques;tel que AI de se décaler face à U,et D1 face à UI,à ce moment tous les pales P se trouvent en face;le courant périodique changeant de sens il se produit un glissement magnetique par opposition,qui tendra à décaler D1 face à Y',et Ai face à Y. En considérant la présente invention,les moments moteurs sont 3 par phases et 3 par glissements magnétiques par seconde. Autre~avantage,par auto-induction mutuelle des éléments statoriques et rotoriques qui permettent des vitesse de rotation qui peuvent être appério -diques des charges électriques. En alimentation en courant redressé,envoi sur UU',W ',\TW',les champs inductifs produits par les enroulements :W',VV',WW',XX',YY' ,ZZ',sont supé -rieurs aux pales P. Rotation de Ai,positionnent face à U;D1 face à Y',sur cetglissement magnétique par opposition des p8les P se trouvant faces à faces;puis Y' face à C2 et ainsi de suite. Les auto-inductions des enroulements statoriques et rotoriques permet -tront des vitesses de rotation synchrone. Les "à coups" à bas régime de rotation en courant alternatif ou redressé,seront ammoindrit par la disposition de l'élément rotorique C en tambour. Les différents calages JJ' permettront les valeurs zbsolues des champs inductifs souhaités. Les variations des régimes de rotation sont obtenus par modification des valeurs électriques,soit par couplage ou par rhéostat des enroulements: XX',YY',ZZ';en modulant les tensions et courants électriques;les glissements manétiques seront d'autant moins important aux valeurs des pôles P. REVENDICATIONS 1- Génératrice réversible caractérisé en ce que sa structure mécanique est symétrique,que touts les éléments rotoriques et stntoriques sont doublés. 2- Génératrice réversible caractérisé en ce que l'élément C est dis -posé en tambour,pour 2pn-ui n'tîon en volant moteur,afin de reduire les momentsdtinertie du rotor E-C. 3- Génératrice réversible caractérisé en ce que sa structure mécani -que permet des calages magnétiques entres les éléments A-D,E-C;par des jonc -tions mécaniques JJ'. 4- Génératrice réversible caractérisé en ce que sa structure électro -magnétique comporte un rotor constitué de 2 éléments E-C;un stator contitué de 2 éléments A-D. 5- Génératrice réversible caractérisé en que chaque s éléments A-D-C-E comportent 6 bobinages et 6 pôles en aimant permanent P ; A:U-V-W-X-Y-Z; D:U'-V'-W'-X'-Y'-Z';C:C1-C2-C3-D1-D2-D3;E:A1-A2-A3-B1-B2-B3. 6- Génératrice réversible caractérisé selon une quelquonque revendi -cation précédente en ce que touts les bobinages des éléments E-C-A-D,sont intercalés par les polies magnétiques en aimant permanent P. 7- Génératrice réversible earactérisé en ce que ensemble rotorique E-C est constitué de 12 bobinages,dont les couplages de celle-ci se font soit en étoile ou triangle,entre les éléments E-C,la section des enroulements des bobinages pourra être différente. 8- Génératrice réversible caractérisé en ce que le stator A-D est constitué de 12 bobinages,dont les enroulements peuvent être de section diffé -rentes.Les bobinages U-U'-V-V'-W-W' sont de puissances,c'est à dire,les points d'alimentations,ou point de connexion des circuits à alimenter. Les bobinages X-I'-Y-Y'-Z-Z'sont des des circuits d'excitations,qui suivant leurs couplages modifiront les valeurs magnéto-électriques des éléments E-C-A-D. 9- Génératrice réversible caractérisé en ce que,le rotor peut être extérieur,c'est à dire,le stator serait centré dans le rotor. 10- Génératrice réversible caractérisé en ce que la présente invention peut être exempt de roulement à bille,seul durrotor pourra reposé sur des paliers par centrage magnétique. 11- Génératrice réversible caractérisé en ce que la production de plusieurs courants périodiques,aux monbres de 6,déphasés par groupe de 2 à 1200;ou 3 phases décalé à 1200 par couplage en paire UU'-VV'-WW';une modifica -tion de ces déphasages sont obtenus par les décalages des jonctions JJ'. 12- Génératrice réversible caractérisé en ce que les moments moteurs sont de 3 par phases et 3 par glissement d'opposition magnétique à la seconde pour un courant alternatif de 1 cycle/seconde et par phase.Ce qui permet des vitesses de rotation synchrone. 13- Génératrice réversible suivant une quelquonque revendication précédente en ce que les courants électriques générés par la génératrice,les fréquences seront fonctions de la rotation du rotor E-C 14- Génératrice réversible'suivant une quelquonque revendication précédente en ce que les courant produits seront uniquements alternatifs ou périodiques en 6 ou 3 phases : 15- Génératciblo réversible caractérisé en ce que;est moteur électrique à courant alternatif ou redressé ou continu 16- Génératrice réversible caractérisé en ce que les éléments statoriques:UU'-VV'-WW'-XX'-YY'-ZZ', produiront des intensités magnétiques toujours supérieures aux pôles magnétiques P. 17- Génératrice réversible caractérisé en ce que les circuits magnéti -aues du stator et du rotor sont en tôles feuilletées. 18- Génératrice réversible caractérisé en ce que sa forme permet un assemblage aisé et évite l'insertion à chaud de l'élément A. 19- Génératrice réversible caractiérisé en ce que sa forme conique tronqué,permet la disposition des éléments statoriques et rotoriques.