FR 2232861 A1 19750103 FR 7321799 A 19730608 La présente invention est relative aux perfectionnements apportés aux enroulementes à plusieurs polarités,dont le but est de rendre possible le chan genent de polarités des chames magnétioues établis dans l'entrefer d'une machine éllectrique.Appliquésaux mechines à induction synchrones et ou asynchrone l'invention permet le fonctionnement à plusieurs vitesses avec une seule machine. On connait depuis fort longtemps de nombreux schémas d'enroulements à plusieurs vitesses ainsi que diverses méthodes pour les réaliser,mais ces méthodes et schémas correspondent souvent à des cas narticuliers,donc à chaque méthode il lui correspond un type de schéma bien défin.La plupart des méthodes permet de résoudre de manière satisfaisante les enroulements à 2 polarités, mais s'applique avec difficultés lorsque le nombre de polarités dépasse 3,conduisant à des solutions compliquées à performances médiocres. Par ailleurs ces méthodes rencontrent des difficultés d'annlication dans les cas où une des polarités à combiner 3e trouver- multiple de m si l'on est dans le cas dlune alimentation m-phasée, elles conduisent alors à des solutions compliquées (changement du nombre de phases),ou peu satisfaisantes (déséquilibre du phase entre les f. é. m.). Enfin ces méthodes ne donnent pas des caractéristiques de bobinage satisfaisants pour des enroulements à 2 polarités dont le rapport est grand,dépassant 8 par exemple. Les schémas et solutions obtenus par la technique décrite dans la présente invention permettent de répondre à tous les problèmes des enroulements à polarités multioles et quelconques, le nombre de polarités est quelconque, La technioue selon l'invention permet de résoudre avec facilité les enroulements à n polarités quelconques tout en conduisant à des solutions simples et à performances optimales.L'avantage de l'invention réside dans le fait ou'à un problème donné,elle permét de trouver plusieurs solutions possibles donc plusieurs schémas possibles. La technique de réalisation des enroulements combinés décrite dans l'invention est caractériséepar le fait qu'il y a correspondance bi-univoque entre un schéma de bobinage,constitue par un ensemble d'éléments de ase d'odre n'et un tableau de phase d'ordre n'déduit dtun diagramme étoilé d'ordre n pour faciliter la compréhension de I'invention,les conventions et notations suivantes seront adoptées On représentera une bobine n k par un vecteur orienté k, appelê vecteur bobine,dont le sens indique le sens de bobinage allant de l'entrée àla sortie.On appelle élément d'enroulement de base d'ordre n,ou élément de base d'ordre n,un ensemble de vecteurs bobines disposés les uns a la suite des autres (le nombre de ces vecteurs étant 2n)selon les côtés d'un poly- gone a 2n côtés(ou structure tonologiouement polyonale), ledit polygone peut être fermé ou ouvert en un endroit;;l'élément de base d'ordre n comporte 2n ensembles de points définissant ainsi n paroours.Chaque parcours est défini par l'ensemble de points entrée et par l'ensemble de points sortie, à chaque parcours ( AA') on définit un sens positif de parcours allant de l'entrée(A) à la sortie (A').En suivant ce parcours dans le sens positif, on affectera la lettre(a)à tout vecteur orienté dans le sens positif,et la lettre(a) (a barre) à tout vecteur orienté dans le sens négatif;;de la même faQon,pour un parcours dont les ensembles entrée et sortie sont(XX'],les vecteurs orientés seront affectés des lettres(x)ou(x)Selon leur sens vig à vis du sens pesitif du parcours AX'.Si un parcours est déterminé par deux points constituant le point d'entrée et le point de sortie,ces deux points se trouvent en général diamétralement opposés sur le schéma en polygone; dans le cas d'une polygone ouvert,les 2 points d'entrée et sortie de ce polygone peuvent être choisis pour définir un parcours particulier qui n'est autre que le polygone ouvert lui même.Un parcours peut être défini par 4 points situés à 90 l'un de l'autre,les 2 points opposés seront réunis pour constituer l'ensemble,ce qui donne ainsi l'ensemble entrée et l'ensemble sortie,de ce fait 2 points consécutifs ne peuvent appartenir à un m8me ensemble.D'une maniere générale,si un parcours est défini par s points (s est une puissance de 2), ces s points seront décalés l'un de l'autre de 360/s degrés,les s points seront répartis en 2 ensembles, ensembles entrée et sortie de manière que deux points consécutifs n'appartiennent jamais au m8me ensemble,les points d'un même ensemble seront réunis et seront désignés gar la même lettre.Les dispositions relatives des vecteurs orientés et les 2n ensembles,extrémités de n parcours,seront telles que pour chaque parcours, les vecteurs orientés puissent être affectés de 2 fanons différentes de sotte que leurs états soient complémentaires.Dans le cas d'une structure en polygone ouvert, un des parcours peut être défini par les 2 points d'entrée et de sortie du polygone,pour les autres parcours,ces deux points seront réunis afin de former le polygone.Il apparait ainsi ciue l'élément de base d'ordre n se détermine de façon simple,et outil existe un grand nombre de schémas possibles pour l'élément de base d'ordre n. Les figures 1 à 4 montrantqueloues structures d'éléments de base d'ordre2 parmi toutes les structures possibles et imaginables. Pour les figure s3, 4, la structure est un polygone ouvert,les points I'et A seront réunis pour réaliser le point I'.Sur ces figures on a indiqué les 4 affectations possibles des vecteurs, qui sont sur ax ax Les figures 5 et 5 indiquent deux structures nossibles d'éléments de base d'ordre % 3 aveo 8 vecteurs et 3 parcours indépendants.Sur ces- figuras,on a indiqué comme précédemment les 8 états d'affectation possibles pour les 8 vecteurs.La figure 7 est relative à un exemple de structure d'élément de base d'ordre 4 avec 16 vecteurs et 4 parcours indépendants, pour des raisons de clarté de dessin, on n'a pas indiqué sur cette figure les 16 états d'affectations possibles des 16 vecteurs. On considère N bobines numérotés de 1 à N, réguliérement réparties sur l'inductenr, pour une polarité 2p, des fém de oes bobines sont décalées l'une de l'autre d'un angle égal à p360/N degrés, ces fém seront représentées en grandeur et en phase par des vecteurs orientés ayant même origine, dont le module est égal à l'amplitude des fém,on obtient ainsi un diagramme étoilé d'ordre relatif à une seule polarité, comme le montre en exemple la figure 8,dans le cas où E=36 et 2p=6. Dans le cas de 2 polarités, on aura un diagramme étoilé d'ordre 2,dont un exemple est donné sur 1? figure 9, (N=36 polarités : 5 et 8 poles), il s'obtient en superposant les 2 diagrammes étoilés d'ordre l,en supposant les rayons des cercles différents.D'une manière générale un diagramme étoilé est constitué de n diagrammes étoilés d'ordre 1 superposés, en supposant différents les rayons des n cercles. Pour des raisons de clarté de figure, dans certains dessins de diagramme étoilé, on ne notera pas tous les numéros de bobines. Se rélérant an diagramme étoilé d'ordre 1 de la figure 8, qui est divisé en 6 sones égales, l'enroulement triphasé à 6 poles s'obtient de facon immédiate et,en désignant par a,b,c les 3 phases d'alimentation,on déduit le tableau des phases suivant(tableau I), appelé tableau des phases d'ordre l,compor- tant N-1 colonnes et 2 lignes : Tableau I 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .......... K ..........@(36) I a a c c b b a a c .......... . .............. On définit de la même facon le tableau dér pnases d'ordre n,relatif à n polarités : c'est untableau à N+1 colonnes et n+1 lignes ; la premiàre ligne nert à numérôter les bobines de 1 à N,la première colonne de numéro 0 sert à indiquer les polarités P1 P2 .... Pn. La dème ligne est relative à la loi de distribution des hases des N bobines pour la ième polarité. Pour un système d'alimentation triph@@@, on désianera par a,b,c les phases pour la première polarité, par x,y,z les 3 pheres de la dourième polarité, ainsi de suite, on suppose sue les 3 phases de la ième aplarité sort u,v,w .,que les 3 phases pour la nième polarité cont d,e,f dang cen conditions, on voit que d'après le tableau des phases d'ordre n ci dessous (atbleau 2) la kième bobine a un étét de phases, vie à vis des n polarités, déterminé bar la kieme colonne cet état de phases est,dans l'exemple du tableau 2, (ax...u...e). Tableau 2 0 1 2 3 4 5 ......... k ............... V P1 a c b a c b ....... a ............... P2 x x z z y y ....... x ............... ......................................... Pi u u u w v v ....... u ............... ......................................... Pn d d e e f f ....... e ............... La Ici d'affectation des phases de 7a ième ligne sera déduite du diagramme étoilé d'ordre 1 correspondant à la ieme polarité.On verra par la suite connent déterminer cette loi. Si l'on considère maintenant l'élément de base d'ordre n à 2n vecteurs, comnortant les n parcours AA',XX',......UU'....EE' on voit qu'il existe un seul et unique vecteur correspondant à un état de phase (ax....u...e), ce vecteur occune une position bien déterminée sur le schéma de l'élément de base d'ordre n.Par conséquent, en utilisant un ensemble d'éléments de base d'ordre n,on fait borreapondre de faon bi-univoque les bobines du tableau des phases d'ordre n et les vecteurs bobines des éléments de base d'ordre n.On montre aisément oue,nour un système d'alimentation triphasé,à un tableau de phase d'ordre n,en général il faut utiliser 3n éléments de base d'ordre n,mais dans la pratique, étant donné le nombre limité de N et nar un choix judicieux des lois de distribution des phases, le nombre d'éléments de base d'ordre n peut être considérablement réduit. Dans l'opération correspondance tableau-éléments de base,si un vecteur de l'élément ne correspond pas à une bobine du tableau,ce vecteur sera éliminé du schéma en le remplaçant par un court circuit ; par contre si à un veoteur de l'élément il lui correspond une ou plusieurs bobines du tableau, on affectera à ce vecteur le ou les numéros des bobines correspondantes, ce vecteur peut être décomposé en vecteurs élémentaires orientés dans le même sens que le vecteur principal. Il reste l'opération la plus importante de la méthode qui est la détermination des lois de distribution des phases aux N bobines. On considère d'aboud le cas de 2 polarités, dans lequel un les polarités sont multiples de 3. (système d'elimentation triphasée) On considère le diagramme étoilé d'ordre 2 de la figure 11 relatif à 54 bobines, 6 et 18 poles.Le diagramme intérieur,relatif à 6 poles,est partagé en 3 régions égales.On affectera donc la première phase x aux 3 groupes de 6 bobines (1,2,3,4,5,6),(19,20,21,22,23,24,),(37,38,39,40,41,42) ; la deuxième phase Y sera attribué aux 3 groupes de 6 bobines de la deuxième région: (7,8,9,10,11,12),(25,26,27,28,29,30),(43,44,45,46,47,48) et enfin la phase aux anqY trois groupes de 6 bobines restantes,on a ainsi défini la loi de répartition à 6 peles.Pour la polarité 18 poles,on remarque les 6 bobines de chaque groupe sont 2 à 2 opposées en phase comme le montre le diagramme étoile d'ordre 1 à 18 poles,par conséquent à partir de ces 9 grounes il est facile d'en réaliser un enroulement triphasé. Dans l'exemple de la fig. 10, on a attribué la première phase "a" aux bobines 1,2,3, et a aux bobines 4,5,6, la deuxième phase "b" aux bobines 19,23,24 et "b" aux bobines 20, 21,22, la troisième phase "c" aux bobines 39,40,41 et "c" aux bobines 37, 38,42 , ainsi de suite,toujours en se servant du diagramme étoilé, ce oui conduit au tableau de phases d'ordre 2 suivant: (Tableau 3) ~~~~~~~~~~~~~~ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 18 a a a a a a b b b b b b c c c c c c b b b b b b a a 6 x x x x x x y y y y y y z z z z z z x x x x x x y y Ce tagbleau 3 ne représente que 26 bobines au lieu de 54, mais il est olair ondre que le tableau entier s'obtient sans difficulté.Ce tableau peut corresp â 9 éléments de base d'ordre 2 dont la structure est celle de la @ ainsi,avec l'élément à 2 parcours AA' et XX', le vecteur bobine d'état ax est composé de 3 vecteurs de n 1,2,3 tandis que le vecteur d'état ax sera composé de 3 vecteurs de n 4,5,6 ; les vecteurs bobines d'états as et ax n'ont pas de bobines équivalentes dans le tableau,ils seront donc éliminés du schéma par court circuitage.0n procède de la même façon ponr les autres éléments, enfin les 9 éléments sont couplés sous forme de 3 étoiles en parallèle à 9 sorties comme le montre la figure l0.0n vérifie ou'il y a correspondance bi univoaue entre ce schéma-et le tableau de phase précédent. Les points A,B,C sont les points d'alimentation pour 18 poles, tandis que les points X,Y,Z sont ceux pour 6 poles. Le pas étant choisi égal à 9 encoches (pas 1-10), les coefficients de bobinage sont 2/3 à 18 poles et 0,831 à 6 poles, dont la moyenne est 0,749. Les figures 1? et 13 sont relatites à un exemple 18,24 poles, 54 encoches. La figure 12 donne le diagramme étoilé d'ordre 2 pour 54 boboines, 18 et 24 poles ; partant du diagramme à 24 poles, on voit Immédiatement que la première phase sera attribué aux 6 groupes de 3 bobines (1,3,8),(10,12,17)... la deuxième phase aux bobines (7,5,9),(14,16,18) etc... Les trois phases pour 24 poles seront désignés par R,B,C. En ce qui concerne la polarité 18 noles,on constate comme précédemment ë le bobines de 2 groupes conséoutives tels que (1,3,8) (10,12,17),(5,7,9)(14,16,18) sont 2 à 2 opposéss,comme le montrent le diagramme étoilé à 18 poles, il est donc aisé d'en déduire l'enroulement triphasé à 18 polos.Dans l'ex emple,on a attribué la phase x aux bobines 1,3,8 et x- aux bobines 10,17,12 pour les 6 bobines des 2 premiers grounes,on a attribué la phase y aux bobines 5,9,16 et y aux bobines 14,18,7 gour les 6 bobines des 2 groupes suivants;;en procédant ainsi on aboutit au tableau des phases suivant Tableau 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 24 a c a c b c b a b a c a c b c b a b a c a c b c b a b 18 z z x z y z y x y x z x z y z y x y y x y x z x z y z ~ 28 29 301 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 24 a c a c b c b a b a c a c b c b a b a b a c b c 18 y x y x z x z y z z y z y x y x z x z y z y x y o 52 53 54 24 b a b 18 x z x La figure 13 donne le schéma final d'enroulement où les 9 éléments de hase d'ordre 2, dont la structure est celle de la figure 3,sont couplés de façon à former trois triangles montés en parallèle à 24 goles(alimenter A,B,C), tandis que pour 18 poles il y a couplage à trois étoiles en parallèle (il faut reunir A,B,C, puis alimenter X,Y,Z).En choisissant un pas de 3 encoches les coefficients de bobinages sont 0,B316 à 24 poles et 2/3 à 18 noles, dans ces conditions,les inductions sont dans le rapport B18/B24=1,08 Remarque :Si dans la figure 10 on ne considère que la première étoile relative aux 18-premières bobines,on a ainsi le schéma d'enroulement combiné pour 2 et 6 poles dans 18 encoches.De la même facon,le premier triangle relatif aux 18 premières bobines de la figure 13 donne le schéma pour 6 et 8 poles dans 18 encoches. Il apparaît d'après ce oui précède ,que lorsqu'une des polarités est multiple de 3 (dans le cas du triahssé), il faut commencer par déterminer la loi de distribution des phases pour la polerité non aultinde de 3.On re marquera ensuite que les bobines d'une phase de cette polarite forment un syetème polyphasé -à nombre de phases multinle de pour la seconde polarité.Done en se servant des trois grouses de de bobines des trois phases précédemment pbtenus,il est facile de réaliser un enrou lement triphasé et parfeitement équilibré pour la polarité multiple de 3. A titme d'exemple, les figures 14 et 15 sont relatites au ca- de 4 et 6 poles dans 72 encoches. En commencant par la polarité 4 poles, on partagerg le diageamme éteilé à 4 poler en é zones égales, ce qui normets d'attribuer la première phenex X aux bobines 1,2,3,4,5,6, 37,38,39,40,41,42 et x aux bobines 19,20,...24,55,36,...60 ; de la même facon on attribue la dexuième phase y aux bobines 13, 14,... 18, mm 49,50,...54, et y aux bobines 31, 32... enfin la trisième phase x aux bobines 25,26,...30 etc... On remarrue alors que les 24 bobines de la phare x fonpent ur système à 24 phases à 6 poles, on attribue donc la première phase à ces 24 bobines en affectant a aux bobines 1,2,3,4, 5,6,19,20,21,22,23,24, et a are 12 bobine restantes soient 7,..42,55,..60. De la neume fason on attribuera la deuxieme phase aux 24 bobines de la phase y et y précédemment obtenues, ce qui donne l'affectation b aux bobines 31,...36 ; 13,14,51,...54, et l'affectation b aux bobines 15,..18,67,...72. on procède de la même facon pour la ptroisième phase C,ce qui donne lo tableau des phases suivant (tableau 5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18.... 6 a a a a a a c c c c c c b b b b b b.... 4 x x x x x x z z z z z y y y y y y y.... Cé tableau 5 ne représente oue le tiers des bùbines,le reste du tableau s'établit facilement,à ce tableau il correspond 3 éléments de base d'ordre 2 que l'on cheisira parmi les structures possibles. Si l'on choisit la structure de la figure 3,nn aboutit au type de schéma bien connu obtenu per la méthode pole amplitude modulation (p.a.m.).La figure 15 donne une autre variante de schéma final en choisissant comme élément de base la structure de la figure l,ce schéma conduit un couplage étoile,2 voies parallèle à 6 poles et un couplage étoile parallèle à 4 voies pour A poles, en adontant un 7as de 14 encoches, les coefficients de bobinage sont 0,898 à 4 poles et 0,616 à 6 poles, ce qui donne le rapport des inductions B/4/B6-0,915 enviren, le coefficient de bobinage moyen est 0,757. Comme autre exemple pour illustrer le cas où une polarité est multiple de 3,les figures 16 et 17 sont relatives au cas 6 poles et 8 poles, 72 encoches, dont le tableau des phases d'ordre 2,obtenu de façon analogue oue précé- demment en partant d'abord de la polarité 8 poles, est le suivant : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ...... 8 a a a c c c b b b a a a c c c b b b ...... 6 x x x z z z y y y x x x z z z y y y ...... Tableau 6 Le schéma final de la figure 17 utilise 3 éléments de base d'ordre 2 dont la structure est celle de la figure 2. En choisissant un pas de 10 encoches, les coefficionts de bebinapes sont 0,945 à 8 poles et 0,616 à 6 poles, dont la soyerne est 0,78, et la rapport des inductions a pour valeure B6/R8=1,1 ouviron ; per coptre si l'on choisit un pas de 11 ercoches, les coefficents de bobinages sont 0,902 à 8 poles et 0,634 à 6 poles, dont la xoyoppo est 0,768 et les inductions sont dans le rapport D6/B8=1,065. Le schéna de la figure 17 nécessite 12 sorties, il a l'avantage de permettre le fonetionnement à 8 tensions différentes. (couplage étoile triangle). L'exemple qui suit traite le cas de 2 polareités quelconques non maltiples de 3,comme exemple on a choisi le cas 8 et 10 poles, 72 ancoches, dont le dingramme étoilé d'erdre 2 est indiqué sur la figure 19. Pour sélectionner les bobines de la première phase aur deux polaritée, on procède la facon suivante ; on partage le diagramme étoilé d'ardre 2 en 6 zones égales comme le montre la figure 19, ces 6 zones sont I.II,III,IV,V,VI. On définit les bobipes pessibles qui sont les babines se trouvent à l'intérieur des zones I et II d'ure part et les zones IV et V d'autre part, cocé pour chaque polarité. Ainri les bobines poesibles à 10 poles sont 31 38 57 14 43 72 29 58 15 44 1 30 59 16 45 2 51 60 17 46 3 32 61 18 47 35 64 31 50 7 36 45 22 51 8 37 66 23 52 9 38 67 24 53 10 38 68 35 54 11 et es es bobines possibles â P voles sont: 3 21 2 20 1 19 18 36 17 35 16 34 12 30 11 29 10 28 9 27 8 26 7 25 39 57 38 56 37 55 54 73 53 71 52 70 48 66 47 65 46 64 45 63 44 62 43 61 on extrait de ces deux groupes les bobines communes qui l'on anpellera bobines probales, lesquelles sont ; 71 28 57 43 72 29 44 1 30 16 45 2 17 46 3 61 18 47 35 64 21 7 35 65 8 37 66 52 9 38 53 10 39 35 54 11 De ces 36 bobines probables, il faut en cheisir 24 définitives constituant la première phase, pour cela on commence Par éliminer les bobines 25 et61 qui appartiennent à uen autre phase.En se servant du diagramme éteilé. on constate nue les bobines l 2 3 16 17 18 44 45 46 47 37 38 39 52 53 54 8 9 10 11 sont représentées par des vecteurs bien groupes pour 8 poles comme nour 10 noles,ce qui nermettrait d'obtenir de bons coefficients de bobinage aux deux polarités, il reste enfin 4 bobines à déterminer.Si l'on favorise la polarité 10 poles pour laquelle il fa-t avoir un meilleur coefficient de bobinage, la consultation du diagramme étcilé montre qu'il faudrait prendre les bobines suivantes : 31 60 24 et 67, ceci conduit alors au tableau de phase suivant : Tableau 7 0 44 1 16 45 2 31 60 17 46 3 38 47 8 37 52 9 38 67 24 53 10 39 54 11 10 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 8 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Ce tableau de phases d'ordre 2 n'indique que les bobines relatives aux premières phases AA' et XX' des polarités 10 et 8 poles, pour obtenir les autres phases,il suffit de faire une translation de 24 encoches peur avoir les bobines de deuxièmes phases,et une translation de 48 encoches pour les bobines de troisièmes phases.Si l'on fait correspondre à ce tableau 7 l'élément de base d'ordre 2 dent la structure est celle de la figure 3,on on obtiendrait un schéma à 6 sorties, avec un couplage en triangle (1 voie d'enroulement) à 10 poles et un couplage étoile(2 voies d'enroulement)à 8 poles,dens ce cas-on choisira un pas d'enroulement égal à 9 encochos,ceci montre qu'on retrouve le schéma obtenu par la technique pam,dont les per forlances sont : coefficients de bobinage 0,855 à 10 poles,0,781 à 8 poles, dont la moyenne est 0,818, et B10/B8 = 0,991. Par contre si l'en choisit comme élément de base d'ordre 2 celui de la figure 2,on aboutit alors au schéma de la figure 18 à 12 sorties;pour ce schéma on adoptere un pas de 8 encoches,ce qui conduit aux performances suivantes: coefficients de bobinage 0,922 à 10 poles et 0,777 à 8 poles, soit une moyenne de 0,8495 , et B10/B8-1,05. On constate que ce schéma donne des performances meilleures que celles obtenues par la technique p.a.m. ; bien que nécessitant 12 sorties, le système de comumutation est simple puisqu'il se réduit à 2 inverseur tri phasé au lieu d'un inverseur et un contacteur triphasés dans le cas du schéma à 6 sorties,par ailleurs on remarquera que le schéma à 6 sorties ne permet pas l'aiementation sous 2 tensions différentes dans un rapport de racine de trops,alors que le schéma de la figure 18 le permet (couplages triangle étoile), ceic est un point intéressant pour réduire le courant d'appel an démarrage des moteurs d'induction à cage(démarrage étoile/triangle) On remarquera en outre que,si les deux polarités sont 2p et 2p+2,et que si p est grand devant 1,il est alors préférable d'adopter comme élément de base d'ordre 2 celui de la figure 2,afin d'avoir des performances optimales. Un autre cas important d'enroulements 2 2 polarités est celui où les 2 polarités sont très différentes, dont le rapport dépasse 8 Comme exemple, on traite ci après le cas de 4 et 32 poles dans 72 encoches, dont le diagramme étoilé d'ordre 2 est donné par la figure 21. En consultent le diagramme étoilé de la figure 21,il est immédiat que les les bobines des premières phases aux 2 polarités sont 1,3,8,10,12,.... et le tableau des phases s'en déduit de facon évidente attribuer phase a aux bobines 1,1O,lc,28,37,46,55,64. attribuer phase a aux bobines 3,8,12,17,21,26,30-,35 attribuer phase x aux bobines 35,1,3,8,10,12,71,37,39,44,46,48 attribuer phase z aux bobines 17,21,26,... d'où le tableau des phases suivant(limité aux premières phases des 2 pola- rités) Tableau 8 I 1Q 19 28 37 46 55 64 3 8 12 17 21 30 35 39 44 48 53 57 62 66 71 26 32 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 4 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Comme précédemment, pour avoir les autres phases,faire une translation de 24 encoches (deuxièmes phases) et de 48 encoches (troisièmes phases). Etant donné le grand écart entre les polarités, on adopte l'élément de bases déduit (dn supprimant 1 parcours). d'ordre 2 de la figure @ où il y a couplage en série à une voie pour 32 poles et couplage à 4 voies parallèle à 4 poles, la figure 22 montre une phase AA' à 32 poles et une phase XX' à 4 poles,pour 4 poles il faut relier AA'X' pour constituer l'ensemble sortie les antres phases s'en déduisent sans diffioulté.Si l'on adopte un pas de 16 encoches, et un couplage en étoile à 32 poles et à 4 poles, alors les performances sont coefficients de bobinage : 0,902 à 32 poles et 0,637 à4 poles,B4/B32=0,707 mais si l'on adopte un couplage en étoile à 32 poles et triangle à 4 poles alors les inductions sont B4/B32=1,732x0,707 @ 1,225.On remarque que si ---- a choisi l'élément de base d'ordre 2 de la figure 3,les performances sereont, pour le même pas de 16 encoches, couplage étoile à 32 poles (une voie d'enroulement) et couplage trsangle à 2 voies d'enroulement,on-obtient les mêmes coefficients de bobinage que précédemment, mais le rapport des inductions devient B4/B32=1,225/2 = 0,6125.A titre de conpareison La figure 23 donne le schéma, pour les premières phases, des connexions pour 32 poles(AA') et pour 4 poles @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ p.am) (bornes XX')dans le cas d'élément de base de la figure @@(selon technique Avant de. passer-aux cas d'enroulements à 3 polarités et nlus,on va traiter ci après un axemple d'enroulement à 2 polarités alimenté en bi-phasé, relatif à 10 poles et 12 poles, 24 encoches.Selon l'invention on commence par établir le digramme étoilé d'ordre 2,oui est indiqué sur la figure 24 où le diagramme extérieur est relatif à 12 poles.3n consultant ce diagramme étoilé d'ordre 2,il vient immédiatement que les bobines pour les premières phases des 2 polarités sont 1,2,5,6,n,10,...21,22.,en se référant au diagramme étoilé,on voit outil faut attribuer la phase "a" à toutes ces bobines pour 12 polos,et qu'il faut attribuer la phase z aux bobines 1,5, 21,6,210 et x aus bobines 9,13,17,14,18,22, ce qui donne le tableau des phases d'ordre 2 suivant: Tableau 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 12 a a b b a a b b a a b b a a b b a a b b a a b b 10 x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y n choisissant comme élément de base d'ordre 2 de la figure 3,il faut 2 de ces éléments pour traduire de fa?on biunivoque le tableau 9,en remarquent eue les vecteurs dont les états sont ax et ax n'ont pas de bobines corres fondantes dans le tableau 9,ils sont donc éliminés,ce qui conduit finalement au schéma de la figure 25 à 5 sorties.Si l'on choisit un pas de 2 encoches, les coefficients de bobinage sont 0,707 à 12 poles et 0,6327 et avec un couplage étoile aux deux polarités,les inductions sont B10/B12=1,865. Mais si l'on adopte comme élément de base d'ordre 2 celui de la figure 2, on obtient alors le schéma final de a figure 26 - 8 sorties, correspondent bi-univoquement au tableau 9.Le pas étant toujours choisi égal à 2 encoches, les coefficients de bobinage ne changent pas, par contre pour un même mode de couplage aux 2 polarités, les inductions sont dans le ranport B10/B12=0,93 Le schéme de la figure 26 donne donc des performances meille de la figure 25 moyennant un nombre de bornes de sorties plus grand. (12 noles : alimenter A,B, #'B' réunis - 3 fils)isoler X,Y,X',y'.) (10 poles : alimenter X,Y, X'Y' réunis - fils, isoler A,B,A',B'.) Les figures 27 et 28 sont relatives à un exemple d'enroulement à 3 polarités 2,4,16 poles-28 encoches-dans le cas d'une alimentation triphasée. La figure 27 indique lei diagramme étoilé d'ordre 3 relatif à ces 3 polarités, sur ce diagramme on a omis de représenter an certaine nombree de bobines pour des raisons de elarté de dessin.Le diagramme extérieur est relatif à 16 pèles, celui du milieu à 4 poles et celui intérieur à 2 poles.En consul tant le diagramme étoilé de 'a figure 27,il vient immédiatement oue les 48 bobines peuvent être réparties en trois groupes de 15 bobines tels cue toutes les bobines de chrome grouse appartiennent s une infrie phase quelle que soit la polarité considérée.Les bobines du premier groupe sont évidem ment,d'après le diagremme étoilé d'ordre 1 à 16 poles, 1,4,7,10,13,...46. On voit que, pour 16 poles, il faut attribuer la première phase "a" aux be bines 1,7,11,19,25,26,37,43 et la phase "a" aux bobipes 4,10,16,...46. Pour la polarité 2 poles on attribuera la phase u aux bobines 1,4,7,10,13, 16,19,22 et la phase u aux 8 autres bobines restantes du groupe. De la même fason,d'après la diseramme éteilé élenbre 2 le la figure 27, on voit qu'il faut attribuer la phare - aux 9 bobiner quivuertes:1,4,7,10,23, 28,31,34 et la phase x aux 8 autres bobine postinten du groupe. Les dont autres phases des 8 polarités siobtionnont dincctement en feisetn une translation de 16 encoches pour aveir les deunièmen phases et de 32 encoches pour avoir les troisième phases.On concigne dans le tableau 10 suivant, qui est le tableau des phases d'ordre 3,les lois de distribution des phases relatives aux 16 bobines du premier groune : Tableau 10 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 16 a a a a a a a a a a a a a a a a 4 x x x x x x x x x x x x x x x x 2 u u u u u u u u u u u u u u u u A ce tableau 10 d'ordre 3,on fait correspondre l'élément de bases d'ordre 3 de la figure 6,1 passage du tableau à l'élément de base s'effectue sans dissiculté et sans ambiguité comme dans le cas de 2 polarités, on remarque que chaque vecteur de @@ @@ l'élément représente 2 bobines,donc en décomposant chacue vecteur en deux vecteurs élémentaires, on aboutit au schéma final de la figure 28 à 15 sorties.Pour cet exemple on choisit un nas de 15 encoches,on adopte un couplage en étoile pour 4 et 16 soles et un couplage en triangle Dour deux poules: 16 poles : alimenter A,B,C, réunir A'B'C'-isoler XX'YY'ZZ'UU'VV'WW' 4 poles : alimenter X,Y,X, réunir AA'BB'CC' ; isoler UU'VV'WW' 2 poles : alimenter U,V,W, réunir AAA'BBB'CCC'-U'V',V'W',W'U, réunir AA',BB', CC', isoler X, Y, Z, X,', Y', Z'. Dans ces oonditions,les performances sont : coefficients de bobinage. l'unité à 16 poles,0,603 à 4 poles et 0,533 à 2 noles,soit un coefficient moyen de 0,712 tandis que les inductions sont dans les rapports suivants B2/0,813 = B16/1 Enfin les figures 29 et 30 illustrent à-titre d'esemple un enroulement à 4 polarités 2,4,8,16 poles -48 encoches-alimentation triphasée La figure 29 indique donc le diagramme étoilé d'ordre 4 relatif à ces 4 polarités.0n choisit les 15 bobines du premier groupe en partant du diagramme étoilé d'ordre 1 à 8 poles,dloù les 16 bobines: 1,2,7,8,13,14, 19,20;25,26,31,32,37,38,43,44. En se référant au diagramme étoilé d'ordre 4 de la figure 29,on établit immédiatement le tableau des hases d'ordre 4, pour des raisons de place,on n'indique eue les bobines du premier groupe dans ce tableau(tableau 11): - Tableau ll 0 1 2 7 8 13 14 19 20 25 26 31 32 37 38 43 44 16 a a a a a a a a a a a a a a a a 8 r r r r r r r r r r r r r r r r 4 u u u u u u u u u u u u u u u u 2 x x x x x x x x x x x x x x x x Pour avoir les astres phases,il suffit de faire une translation de 16 encoches pour passer d'une phase à une autre. Au tableau des Phases d'ordre 4 ci dessus,on lui fait correspondre l'élément de base d'ordre 4 de la figure 7 selon la méthode indiouée dans d'invention.On obtient finalement le schéma d'enroulement à 4 polarités indiqué dans la figure 30: pour cet ezemple,pn ponura adopter un couplage triangle aux polarités 2, 4,et 16 poles et un couplage étoile à 8 poles,dans ces conditions,les connexions sont: 16 poles alimenter A,B,C, réunir A'B',B'C,C'A, isoler les autres bornes 8 poles : alimenter R,S,T, réunir AA', BB', CC', réunir R'S'T, isoler UU'VV WW'XX'YY'ZZ' 4 Poles : alimenter U,V,W, réunir (AA'V) (BB'W), (CC'U),isoler RR'SS'TT', isoler XX'YY'ZZ' 2 Poles : alimenter X,Y,Z, réunir (AA'Y) (BB'Z), (CC'X),isoler RSTE'S'T'UVW Si l'on adopte un pas de 8 encoches (1-9) on obtient les résultats suivants coefficients de bobine: 0,75 à 16 poles; 0,8365 à 8 poles, 0,606 à 4 poles et 0,325 à 2 poles,ce qui conduit aux rapports d'inductions: B2/0,575 = B4/1,23 - B8/1,03 ; coefficient de bobinage moyen est de 0,629. Les quelques exemples décrits dans la présente invention montrent et illustrent les divers etapes successives pour réaliser d'une façon génerale les enroulements combinés à polarités multiples,ces étapes sont: - 1) Si 1e nombre de polarités est n,on définit plusieurs structures possibles d'éléments de base d'ordre n comme il a été indique à la page 2. 2)Tracer le diagramme étoilé d'ordre n relatif à ces polarités et aux N bobines données ; en partageant le diagramme étoilé en 2m zones si l'alimen- tation est à m phases,en déduire successivement les bobines possibles, probables et bobines définitives pour chaque groupe de phases,on peut alors définir les lois de distribution des phases de ces-n polarités. 3)Consigner ces lois dans le tableaudes phases d'ordre n. 4) raire la correspondance bi univoque entre le tableau des phases d'ordre n ainsi obtenu et ensemble des éléments de base d'ordre n adoptés, simplifier le schéma en éliminant éventuellement les vecteurs qui n'ont pas de bobines correspondantes dans le tableau des phases; déeomposer en vecteurs élémentaires les vecteurs qui correspondent à plusieurs bobines du tableau des phases. 5)Après avoir affecté les numéros des bobines aux différents veoteurs des éléments d'ordre n,on regroupe les- éléments pour en faire un constituer l'enroulement final à m phases. I) Si l'ensemble des éléments de base d'ordre 2 comporte m2 éléments, l'enoulement final peut être défini de 2 façons : (cas de 2 polarités) a)en s'inspirant de la structure de la-figure les mS éléments sont répartis en m étoiles comportant chacune m éléments, les étoiles sont déterminées de sorte que les m phases d'alimentation des 2 polarités sont présentes dans chaque étoile, par ailleurs chaque branche de l'étoile est un élément de base d'ordre 2 dont la structure est un polygone ouvert. b)en s'inspirant de la structure de la figure 13,on répartit les m2 éléments de base d'ordre n à structure en polygone ouvert, en m polygones à m cotés, de sorte que chaque coté du polyone est un élément de base d'ordre 2, et que les m phases d'alimentation de chaque pelarité soient présentes dans chaque polygone.Dans les deux das a) et b) la stracture de l'élément de base est telle qué le nombre de bobines mises en série par phase drune Dolarite est le double de celui de l'autre polarité Dans le cas b) on a un couplage en parallèle des m polygonen à une seule voie d'enroulement pour une polarité, et un étoiles à 2 voise d'enroulement pour l'autre polarité Dans le cas a), il y a couplage en parallèle de m étoiles polarités, I 'ensemble des éléments de base d'ordre n comporte m éléments, dans ce cas chaque élément constitue une phase d'alimentation quelle que soit la polarité considérée, il est bien évident que ces m éléments peuvent être couplés soit en étoile à m branches, soit en polygone à m cotés. Il apparait ainsi que tous les exemples qui ont été traités précédemment en triphasé(ou en bi phasé)-peuvent être généralisés dans le cas d'un système à m phases. Il est bien entendu que l'invention n'est nullement limitéé aux modes de réalisations décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'â titre d'exemple et d'illustration, et l'on nourra en particulier,sans sortir du cadre de l'invention,modifier certaines structures ou certaines dispositions pars des équivalences. Les figures suivanter 31 à 42 montrent les quelques formes de schémas d'enroulements combinés à plusieurs polarités que l'on peut obtenir en appliquant la méthode décrite dans l'invention. Les figures 31 et 32 illustrent ce qui a été dit à la page 14, lignes 10 à 26 ; sur ces figures, en raison de manque de place, on n'a pas représenté toutes las m phases ni les m étoiles ou polygones. Les peints A,B,C,.... correspondent aux peints d'alimentation de la prenière polarété, poun la deumième polerité, il faut péueir A,B,C,... et alimenter X,Y,Z,... Ces @ figures traduisent d'une fason générale les eremples des figures 10 et 13 dans le cas du m phasé. La figure 33 est l'épuivalent srmbelique de l'enroulemont de l'exemple de la figure 15 ; tandig que la figure 34 est une variante de 33 en medifiant le couplage étoile à triangle. Les figures 35 et 36 sont 2 variantes des figures 33 et 34, où les points XX,YY,ZZ, peuvent être réunis s'ile sont équipotentiels vis à vis de la polarité alimentée par A,B,C. tes filtres 7 et 39 représente d'une fa-on générale et symbolique le schéma de l'exemple de la figure 18, eur ces doux figures on montre les modes de couplage possibles étoile et/ou triangle aux deux polarités, ainsi on peut aveir 4 possibilités étoile éteile, triangle triangle, etoile triangle, triangle àtoile. Les figures 40, 41, 42 sout relatives à des cas géméraux à m phases pour plusieurs polarités. les figures 40 et 41 cormespondent à 3 polarités combinés, utilisant m éléments de base d'ordre x 3;dans le cas de la figure 40, il y a couplage série 1 voie à la première polarité*A,B,C), parallèle à 2 voies à la deuxième polavité (U,V,W,. réunir ABC) et parallèle à 4 voies à la troisième polarité (XX, YY, ZZ, réunir ABC, réunir UVW). Sur la figure 41, il y a counlage série 1 voie à la première polarité (AA',BB',CC'), pour les deux autres polarités le couplage est parallèle à 2 voiex, pour ces 2 cas, il faut réunir(AA'), (BB'), (CC')... La figure 42 indique le schéma d'un enroulement à 4 polarités et m phasé utilisant m éléments de base d'ordre 4 à structure en polygone ouvert avec : couplage série une voie à la première polarité (A,B,C,...K), parallèle 2 voie à la deuxième polarité (U,V,W..T), parallèle à 4 voies pour la troisième polarité(X,Y,Z,...J) et parallèle à 8 voies pour la quatrième polarité (M.V.O,...R), et de cette façon, dans, le cas dtenroulement z n polarités, le couplage sera parallèle à 2@@@ voies à la nième polarité. connexions: 1ère polarité : alimenter A,B,C,...K 2ème polarité : alimenter U,V,W,...T, réunir ABC...K 3ème polarité : alimenter X,Y,Z,...J, réunir(ABC..K)(IVN...T) 4ème polarité : alimenter M,N,O,...R, réunir(ABC..)(UVW..)(XYZ..) nième nolarite: alimenter les noints corresnondant à la nième polarité, et réunir le points d'alimentstion des autres polarités de façon à forger n-l ensembles ou points reutres Par ailleurs les figures telles que 40,41,ou 42,peuvent représenter les cas d'enroulements à deux polarités dont le rapport est élevé dépassant 8 nar exemple pour ces cas partiouliers, on ne coservera que deux parcours parmi les parcours possibles qu'offre le schéma à n polarités multiples, ces deux parcours seront cheisis de façon que le rapport entre des nombre des bobines en périe par voie - - - aux deux polarités est aussi proche que possible du rapport des polarités. R E V E N D I C A T I O N S Revendication 1 : Enroulements combinés à plusieurs polarités pour machines électriques permettant de controler et ou changer successivement 1 polarité du champ magnétique établi dans l'entrefer de la machine, Caractérisés nar le fait que le schéma général de l'enroulement i n polarités est constitué d'un ensemble d'éléments d'enroulement rie base d'ordre n, traduisant de facon bi univoque un tableau de phases d'ordre n déduit d'un diagramme étoilé d'ordre n relatif à ces n polarités. Revendic?tion 2 Enroulements combinés à plusieurs molarités selon la revendication l, Caractérisés par le fait cue l'élément de base d'ordre n'avant toute implification, est un suite de 2n vecteurs orientés au moins, appelée vecteurs bobines, disposés les uns à la suite des, autres selon les cotés d'un structure topologiquement polygonalc à 2n côtés,ledit polygone peut être fermé ou ouvert en un endroit, et comporte n ensembles "sortie" et n ensembles "entree" d'finissant ainsi n parcours différents et inde- pendants;;les dispositions relatives des sens des 2n vecteurs et des 2n ensembles "entrée" et "Sortie" sont déterminées comme il a été expliqué à la pege 2, de sorte que les états de phases des 2n vecteurs sont tous différents et indépendants les uns des autres. Revendications 3; Erroulerents combinés à plusieurs potarités selon les revendications 1 et 2, Garactérisée par le fait que, dans la cas où le pombre de polarités est égal à 2, et pour un système d'alimentation polyphasé à m phases, le schéma d'enroulement est constitué de m2 éléments de base d'ordre 2 répartis en m structures étoilées couplées en parallèle de fanon nue les m phases de chaque polarité soient présentes dans chaoue étoile ; chaque branche de l'étoile à m branches est un élément tic base d'ordre 2,dont la structure est en polygone ouvert, de sorte que le nombre de bobines en série par phase et par voie d'enroulement d'une pelarité est double de celui de l'autre polarité.Le couplage est étoiles parallèles à une voie pour une polarités et ni étoiles parallèles b 9 voies d'enroulement pour l'autre polarité. (figure 31) Revendication 4 Enroulements combinés à plusieurs polarités selon les revendications 1 ET 2,Caractérisés par le fait que,dans le cas de 2 nolarités,et pour une 2 alimentation à m phases,le schéma d'enroulement est constitue de m éléments de barre d'ordre 2, structure polygonale ouverte,répartis en m polygones de m côtés, chaque cote du polygone est un élément de base d'ordre 2 grécedent,de sorte que les ni phases d'alimentation de chaque polarité soient présentes dans chaque polygone,les polygones sont couplés en parallèle, avec une voie d'enroulement,ceci pour une polarité, tandis que pour l'autre polarité,le couplage est étoiles parallèles à 2 voies dlen- roulement de sorte que le nombre de bobines en série par phase et par fig. 32 voie d'enroulement d'une polarité est double de celui de l'autre polarité. Revendication 5 Enroulements combinés à plusieurs polarités selon les revendications 1 et 2,Caractérisés- par le fait que, pour un système d'alimontation à m phases schéma d'enroulement m phase est constitué de m éléments de ou ouvert base ordre n à structure en polygone fermé,de sorte que chaque élément de base dtordre n constitue une phase d'alimentation quelle pue soit la polarité considérée, l'enroulement de la plus grande polarité correspond à celui oui coporte le plus grand nombre de bobines en serie par phase et par voie d'enroulement.Ces m éléments sont couplés en polygone ou étoile indiffésemment pour chaque polarite. (figures 40,41,42) Revendications 6 : Euroulements à plusieurs polarités selon les revendications 1,2 et 5, Caractérisés par le fait que, dans le cas de deux polarités - - voisines telles que 2p et 2p+2 ,avee p assez grand devant l,I'élément de base d'ordre 2 est une structure en polygone fermé de sorte que le nombre de bobines en série Par phase et par voie d'euroulement ne change pas quand on passa d'une polarité à une autre,Ies m éléments de base d'ordre 2 ainsi définis peuvent entre couplés en étoile ou polygone indifféremment pour constituer l'enroulement combiné à m phases (figures 37 ,39) Revendication 7 : Enroulemens à plusieurs polarités selon les revendications 1,2 et 5, Caractérisé par le fait oue,dans le cas de deux polarités peu différentes, I '-élément de base d'ordre 2 peut avoir une structure en polygone fermé, dont les deux parcours sont tels qpe le nombre de bobines en série par voie d'un- - parcours est double de celui de l'autre parcours,de ce fait, pour chaque élément de base,il y a couplage des bobines à 2 voies pour une polarité et couplage à 4 voies pour l'autre polarité ; l'enroulement utilisant le parcours où il y a couplage à 2 voies peut' avoir une structure étoilée ou polygonale,tandig rue l'enroulement à 4 voies a une structure étoilée. (figures 33 à36) Revendication 8 Enroulements à plusieurs polarités selon les revendications l,2,et 5, Caractérisé par le fait que, pour deux polarités ifférentes quelconoues, l'élément de base d'ordre 2 peut avoir une structure en polygone fermé tel que le couplage est à deux voies d'enroulement pour une polarité, et est à 4 voies d'enroulement pour l'autre polarité,et que le nombre de bobines en série par phase et par voie d'enroulement d'une polarité est double de celui de l'autre polarité,les m eléments de base d'ordre 2 ainsi définis peuvent être regroupés en polygone ou en étoile, pour l'une polarité comme pour l'autre polarité,constituant le schéma d'enroulement m phase Revendication 9 Enroulements à plusieurs polarités selon les revendications 1,2,et 5, Caractérisé par le fait que, dans le cas de deux polarités très différantes, l'élément de base d'ordre 2 a une structure en polygone ouvert déduit de celle d'un élément de base d'ordre supérieur à 2,dont on ne garde que 2 parcours définis tels que le a ranport des nombres de bobines mises en série par phase et par voie d'enroulement des deux polarités est proche du rapport despolarités considérées.Le couplage se fait en étoile ou en polygone,pour l'une ou nour l'autre polarité, selon les contraintes imposées. (figures 40,41,42) Revendication 10 Enroulemnts combinés à plusieurs polarités selon les revendications 7 et 8, Caractérisé par le fait que si(pour chaque branche) pour chaque élément de base d'ordre 2,les deux points d'alimentation d'une polarité sont des points équipotentiels vis à vis de l'autre polarité,ces deux points peuvent être réunis, de ce fait il y aura couplage série parallèle à une polarité et couplage parallèle parallèle à l'autre polarité (figures 35, 36).