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DANS
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CHAMP
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Cou
(1)
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Rptor
(1)
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Est-a
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Appa
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Molecule
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DES
(5)
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boron
(2)
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copper
(1)
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Generic
(1/ 1)
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CATIONS
(1)
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Disease
(1/ 1)
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Tic
(1)
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Organism
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precis
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Physical
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510832A1
Family ID 7973824
Probable Assignee Od Polt Institut
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MOTEUR ELECTRIQUE A STATOR HELICOIDAL
EN Title ELECTRIC MOTOR WITH SCREW-SHAPED STATOR - HAS ROTOR, WITH
PROTRUSIONS FORMING BASIC MAGNETIC FIELD, LOCATED IN STATOR boron
Abstract
_________________________________________________________________
LE MOTEUR ELECTRIQUE COMPREND UN STATOR AU CIRCUIT MAGNETIQUE
HELICOIDAL 1 DANS DES ENCOCHES 2 DUQUEL EST PLACE UN ENROULEMENT
D'INDUIT ET UN ROTOR SITUE DANS L'ALESAGE DU STATOR. LE ROTOR POSSEDE
DES SAILLIES SERVANT A FORMER LE CHAMP MAGNETIQUE PRINCIPAL ET
DISPOSEES AUTOUR DUDIT ROTOR SUIVANT UNE LIGNE HELICOIDALE, LA
LONGUEUR DES SAILLIES ETANT EGALE A ADT ET LA DISTANCE ENTRE ELLES
ETANT EGALE A (2 - AD)T, AD DESIGNANT LE COEFFICIENT DE L'ARC POLAIRE
THEORIQUE ET T LE PAS POLAIRE DU MOTEUR. LE CIRCUIT MAGNETIQUE EST
POURVU D'UNE ENCOCHE SUPPLEMENTAIRE 4 DANS LAQUELLE EST PLACE UN
ENROULEMENT D'EXCITATION, LES SECTEURS DE CHACUUNE DES SPIRES DU
CIRCUIT MAGNETIQUE, QUI SUPPORTENT L'ENROULEMENT D'INDUIT, ET
L'ENROULEMENT D'EXCITATION AYANT UNE LONGUEUR TELLE QUI ASSURE LA
COAXIALITE DES ENCOCHES 2 RECEVANT L'ENROULEMENT D'INDUIT DANS TOUTES
LES SPIRES DU CIRCUIT MAGNETIQUE.
An electric motor with a helical magnetic circuit (1) on the stator -
specially for use in industrial robots where a straight-line motion of
the moving element must be combined with a rotation around its axis,
and both must be smoothly and precisely controlled in speed - has an
armature winding (3) in the slots (2) of one part of the circuit. A
rotor (6) which is placed in the stator boron has helical ribs (7)
arranged in a helical curve to form the main magnetic field. The
length of the ribs equals, AT, where A is the rated pole arc factor
and T is the pole pitch. The magnetic circuit (1) has in another
section a slot (4) in which an excitation winding (5) is laid. The
sections of each turn of the magnetic circuit in which the windings
(3,5) are laid have a length such that a coaxial alignment of the
slots (2) for locating the winding (3) is ensured in all turns of the
magnetic circuit.
Description
_________________________________________________________________
Moteur electrique a stator helicoidal.
La presente invention concerne un moteur electrique a stator
helicoidal.
L'invention peut trouver une application dans les commandes
d'entrainement exigeant de combiner le deplacement rectiligne de
l'element mobile avec sa rotation autour d'un axe coincidant avec le
sens de son deplacement rectiligne.
Un des domaines importants d'application de l'invention est la
commande electrique de robots industriels ou, outre les conditions
susmentionnees, il y a lieu d'assurer un reglage progressif de la
vitesse du mouvement helicoidal de l'organe de travail dans une large
gamme, ainsi qu'un positionnement precis de cet organe de travail.
On connais un moteur electrique (voir brevet
Grande-Bretagne NO 945225) qui permet de mettre le rotor en mouvement
helicoidal. Dans ce moteur, le stator suppor- tant l'enroulement
d'induit polyphase se presente sous la forme d'un cylindre creux dont
la surface interieure est pourvue d'encoches helicoidales. Le rotor de
ce moteur situe dans l'alesage du stator presente, lui aussi, la forme
d'un cylindre muni d'encoches helicoidales et de saillies formant
poles qui constituent le champ magnetique principal.
En couplant l'enroulement a une source de tension alternative, on
communique au rotor un mouvement helicoidal. La vitesse de son
deplacement est determinee par la frequence de la tension
d'alimentation que l'on choisit relativement basse, par exemple telle
que le rotor puisse faire un tour par seconde. Si l'on branche
l'enroulement sur une source de courant continu, -le rotor
s'immobilisera grace a ses saillies. Pour mettre le rotor en position
voulue on doit reduire la frequence de la tension d'alimentation a
zero en procedant soit d'une facon progressive soit d'une maniere
brusque.
Dans le cas ou l'enroulement est alimente en cou-rant alternatif
triphase, il se forme un champ magnetique tournant dans lequel le
rotor se met en rotation synchrone toujours grace a ses poles en
saillie. Dans le meme temps, les encoches helicoidales du rotor se
placent suivant les encoches helicoidales du stator, ce qui fait que
le rotor se deplace le long de l'axe dans le sens defini par le sens
de rotation.
Cependant, les moteurs de ce type ont des inconvenients organiques qui
ont leur origine dans les mauvaises possibilites de regulation des
machines electriques de courant alternatif fonctionnant sur le reseau
industriel commun de tension d'alimentation, ces inconvenients se
traduisant principalement par une gamme etroite de reglage de leur
vitesse et par conseq'aent une gamme etroite de reglage de la vitesse
de deplacement helicoidal du rotor dans le dispositif donne.
D'autre part, les regulateurs de frequence de la tension
d'alimentation valab-les pour l'utilisation industrielle a l'aide
desquels on pourrait regler progressivement la vitesse de moteurs
synchrones et asynchrones ne sont a l'heure actuelle qu'au stade
d'experimentations.
L'invention vise a mettre au point un moteur electrique qui, tout en
assurant le deplacement helicoidal de l'organe de travail asservi d'un
mecanisme industriel, permettrait, grace a une formation particuliere
des champs magnetiques d'excitation et de commande et au reglage
progressif de la vitesse lineaire de ce dernier, d'elargir la gamme de
reglage de la vitesse de deplacement helicoidal.
Selon l'invention, le moteur electrique comprend: un stator a circuit
magnetique helicoidal dans les encoches duquel est place l'enroulement
d'induit et un rotor situe dans l'alesage du stator et ayant des
saillies servant a former un champ magnetique principal et disposees
autour du rotor suivant une ligne helicoidale, la longueur desdites
saillies etant egale a sur et la distance entre elles etant egale a (2
-)', designant le coefficient de l'arc polaire theorique et T:le pas
polaire du moteur; et il est caracterise en ce que le circuit
magnetique comporte une encoche complementaire dans laquelle est
dispose l'enroulement d'excitation, les secteurs de chaque spire du
circuit magnetique qui supportent l'enroulement d'induit et
l'enroulement d'excitation ayant une longueur telle qui assure la
coaxialite des encoches de l'enroulement d'induit dans toutes les
spires du circuit magnetique, tandis que les saillies formant le champ
magnetique principal ont une longueur egale au pas polaire du moteur
et sont espacees 3.'une de l'autre d'une distance egale au pas polaire
du moteur.
Un tel mode de conception du moteur permet de regler progressivement
la vitesse de deplacement helicoidal du rotor et par consequent celle
de l'organe de travail du mecanisme industriel entraine par le moteur,
et ce en modifiant la tension d'alimentation de l'enroulement d'induit
ou de l'enroulement d'excitation. Ce moteur qui fait preuve de hautes
qualites de reglage propres a une machine electrique a courant continu
permet le reglage de la vitesse de deplacement du rotor dans une gamme
etendue.
Il est avantageux de realiser le moteur faisant l'objet de l'invention
de facon que le secteur de chaque spire du circuit magnetique qui
supporte llenrou- lement d'induit ait une longueur egale a un nombre
pair de pas polaires, tandis que le secteur de chaque spire du circuit
magnetique supportant l'enroulement d'excitation a une longueur egale
a un nombre impair de pas polaires du moteur.
Lorsqu'il est besoin de compenser la force d'attraction magnetique
unilaterale du rotor, il est avantageux de doter le stator d'un
circuit magnetique helicoidal complementaire identique au circuit
magnetique principal, ces deux circuits magnetiques etant disposes de
maniere a equilibrer les forces d'attraction magnetique du rotor au
stator, les axes longitudinaux des encoches recevant l'enroulement
d'induit dans les deux circuits magnetiques devant coincider,le rotor
ayant des saillies supplentaires identiques aux saillies principales
et disposees par rapport a ces dernieres de la meme maniere que les
circuits magnetiques principal et complementaire l'un par rapport a
l'autre.
On peut obtenir une augmentation de l'effort electromagnetique fourni
par le moteur en realisant le circuit magnetique du stator de telle
facon qu'il possede deux spires recevant 4n (n = 4, 6, 8, 10...) pas
polaires du moteur, les encoches pour I'enroulement d'excitation etant
pratiquees dans les secteurs medians du secteur magnetique dont la
longueur est multiple de quatre pas polaires du moteur, l'enroulement
d'induit etant dispo se sur deux secteurs extremes egaux en longueur
de chacune des deux spires du circuit magnetique du stator.
Les parametres energetiques du moteur peuvent etre encore ameliores si
on installe un joint non magnetique dans la partie mediane du circuit
magnetique du stator.
Dans les cas oA il est necessaire de diminuer la consommation des
materia=s: actifs, il est interessant que le moteur propose soit
organise de facon telle que chacun des circuits magnetiques ait sa
longueur egale a la moitie du cercle, l'encoche complementaire
abritant l'enroulement d'excitation commun pour les deux circuits
magnetiques etant longitudinale dans chacun des circuits magnetiques,
les encoches de l'enroulement d'induit etant pratiquees sur toute la
surface interieure des circuits magnetiques du stator, les saillies
principales sur le rotor etant decalees par rapport aux saillies GUpp-
lem.entaires le long de la ligne helicoidale de facon telle qu'a la
mise en coincidence des lignes helicoidales suivant lesquelles sont
disposees les saillies on obtienne que les saillies supplementaires se
trouvent entre les saillies principales.
Le Moteur concu selon le mode decrit selon l'invention a l'avantage
d'accroitre la regularite de course du rotor.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, derails et avantages
de celle-ci apparattront mieux A la lumiere de la description
explicative qui va suivre de differents modes de realisation donnes
uniquement a titre d'exemples non limitatifs avec references aux
dessins egalement non limitatifs annexes dans lesquels
- les figures 1, 2 representent le circuit magnetique du stator avec
encoches pour la pose de l'enroulement d'induit et de l'enroulement
d'excitation selon l'invention;
- la figure 3 represente un mode concret de disposition de
l'enroulement d'induit et de l'enroulement d'excitation sur les spires
du circuit magnetique
- la figure 4 represente le rptor du moteur selon l'invention;;
- la figure 5 represente le schema developpe du stator et du rotor du
moteur selon l'invention
- la figure 6 represente un exemple de realisation du stator qui
assure l'equilibrage des forces d'attraction magnetique du rotor selon
l'invention
- la figure 7 montre les longueurs relatives des secteurs de circuits
magnetiques representes a la figure 6, selon l'invention, vue de cote
- la figure 8 represente le rotor du moteur selon l'invention destine
a travailler avec le stator represente a la figure 6
- la figure 9 donne le schema de fonctionnement du moteur selon
l'invention avec le stator et le rotor representes aux figures 6, 7, 8
- la figure 10 represente le circuit magnetique selon un autre mode de
realisation du moteur selon l'invention
- la figure 11 represente schematiquement la disposition des sections
de l'enroulement d'induit qui entourent les spires du circuit
magnetique represente a la figure 10
- la figure 12 represente le meme circuit magnetique que celui de la
figure 10, mais montre un moyen interdisant le passage du flux
magnetique entre les spires du circuit magnetique
- la figure 13 illustre le fonctionnement du moteur dont les unites
principales sont donnees aux figures 10, 11, 12;
- la figure 14 represente le stator selon un autre mode de realisation
du moteur suivant l'invention;
- la figure 15 represente le rotor du moteur dont le stator est
represente a la figure 14;;
- la figure 16 illustre le fonctionnement du moteur selon l'invention
dont les unites sont representees aux figures 14 et 15.
Comme on le voit a la figure 1, le moteur electrique qui fait l'objet
de l'invention comprend un stator avec un circuit magnetique 1 dans
lequel on a pratique des encoches 2. Ces dernieres servent a recevoir
un enroulement d'induit 3 (figure 2) et sont realisees de telle sorte
que chacune des encoches 2 dans la spire precedente du circuit
magnetique constitue le prolongement d'une des encoches pareilles dans
la spire suivante. Chaque spire du circuit magnetique 1 (figure 1) du
stator en fait divisee en deux secteurs: le premier est reserve aux
encoches 2 et le second recoit une encoche supplementaire 4 destinee a
abriter un enroulement d'excitation 5 (figure 2). Le pointille
represente la surface interieure du circuit magnetique 1 (figure 1)
telle que l'on aurait vue en l'absence de l'encoche 4.
Les secteurs du circuit magnetique qui supportent l'enroulement
d'excitation et l'enroulement d'induit peuvent avoir des longueurs
differentes mais quel que soit le mode de realisation du moteur, leurs
valeurs relatives doivent garantir la coaxialite des encoches recevant
l'enroulement d'induit.
D'apres un mode de realisation de l'invention, la longueur du secteur
de chacune des spires du circuit magnetique 1 supportant l'enroulement
d'induit 3 est choisie de maniere a etre egale a un nombre pair de pas
polaires t du moteur tandis que la longueur du secteur du circuit
magnetique l supportant l'enroulement d'excitation 5 est choisie egale
a un nombre impair de pas polaire t. La figure 3 represente un exemple
concret de disposition des enroulements 3 et 5 sur le circuit
magnetique selon lequel le secteur limite par un angle de 1440
(7;=720) recoit l'enroulement d'induit 3 alors que le secteur limite
par un angle de 2160 recoit l'enroulement d'excitation 5.
L'enroulement d'induit 3 est realise d'apres les schemas
d'enroulements d'induit de moteurs lineaires a courant continu et il
est couple soit sur les lames d'un collecteur electromecanique soit
sur les voies correspon quantes dlun comautateur a
semi-conducteurs(non represen- te).Grace au fait que dans le cas donne
les encoches 2 recevant l'enroulement d'induit 3 sont disposees, aans
toutes les spires du circuit magnetique 1, l'une en face de l'autre,
le moteur electrique conforte a l'invention n'a besoin que d'un seul
enroulement d'induit ce qui permet, en fonction du pas de la ligne
heiicoidalo imaginaire de disposition du circuit magnetique, ae
reduire de 1,5 a 3,5 fois le volume des parties front tales de cet
enroulement et par consequent de rabaisser de 25 a 30 percent le poids
de l'enroulement d'induit par rap- port au cas d'emploi d'enroulements
d'induit; separes.
Le rotor 6 (figure 4) du Moteur electrique propose se presente sous
force d'un corps cylindrique en mate- riau ferromagnetique dispose
dans l'alesage du stator. c'est-a-dire entoure du circuit magnetique
1. La surface laterale du rotor 6 porte des saillies 7 disposees en
ligne helicoidale autour du rotor. Lesdites saillies sont,
elles-aussi, ferromagnetiq;ues et peuvent etre realisees d'une maniere
connue par exemple en installant des secteurs a filet carre fabriques
separement dans une encoche helicoidale pratiquee dans le corps du
rotor. La longueur ne chacune des saillies 7 dans l'exemple decrit est
egale a un pas polaire # du moteur percent =l, les aistances qui les
separent suivant la ligne helicoiaale sont egalement de la valeur de
i. Les saillies 7 ont pour fonction de former la champ magnetique
principal dans un moteur en marche. Ce role sera examine plus bas.
Le moteur dont 11 organisation vient dtetre decrite fonctionne ae la
maniere suivante.
Supposons que le rotor 6 (figure 5) se trouvant dans l'alesage du
stator occupe par exemple une position telle nue ses saillies 7 sont
en bouts opposes du secteur du circuit magnetique 1 supportant
l'enroulement d'induit 3. Le commutateur (electromecanique ou a
semi-conducteurs)branche cet enroulement sur le reseau a'alimen-
station ce qui fait que les courants 13 passent au-dessus des saillies
7 du rotor 6.En appliquant maintenant l'alimentation a l'enroulement
d'excitation 5, les saillies 7 formant poles concentreront le flux
magnetique principal (P Q 5 uans celles des zones de l'enroulement
d'induit 3 qui sont parcourues par les courants 13 ayant un sens tel
que leur interaction electromagnetique avec le flux #5 produise
l'effort de traction a sens unique.
Sous l'action de cet effort le rotor commence son deplacement
helicoidal vers la gauche. Le sens de deplacenent du rotor est indique
par une fleche. Des le debut du deplacement helicoidal du rotor 6 sous
11 action de ladite force le commutateur met en circuit les sections
de ltenroulement d'induit 3 de facon a ce que le sens de la force
electromagnetique demeure invariable. me reglage cie la vitesse de
deplacement du rotor est realise de la meme maniere que dans les
machines electri quels classiques a courant continu en modifiant la
tension d'alimentation, ou en modifiant le courant d'exci tation, ou
bien encore en intercalant une resistance active au circuit de
l'enroulement d'induit 3. Pour renverser la marche du moteur, il y'a
lieu d'inverser la polarite d'alimentation soit sur l'enroulement
d'inauit 3 soit sur l'enroulement d'excitation 5.
Il peut y avoir un autre mode de realisation du moteur electrique
propose selon lequel on obtient la compensation de la force
d'attraction magnetique unilaterale du rotor 6 au stator l.
Comme montre sur la figure 6, le stator du moteur comprend deux
circuits magnetiques 8 et 9 identiques helicoidaux. Ces circuits
magnetiques sont disposes comme un filet a deux pas et ont leur
commencement sur les bouts du diametre du cylindre imaginaire pourvu
de ces filets. La longueur des queux circuits magnetiques 8, 9 est
egale au nombre pair de pas polaires.
D'apres ce mode de realisation, on a prevu une grande encoche 10 dans
la partie mediane du circuit magnetique 8 pour y loger l'enroulement
d'excitation 5. En consequence, on a pratique a des fins analogues une
grande encoche 11 dans la partie mediane du circuit magnetique 9.
D'un cote et de l'autre des encoches 10, 11, suivant le sens des
filets, sur chaque circuit magnetique, sont situes des secteurs de
longueur egale pour l'emplacement de l'enroulement d'induit 3. Cet
enroulement est range dans des encoches 12 du circuit magnetique 8 et
dans des encoches 13 du circuit magnetique 9. Ainsi que dans l'exemple
de realisation precedent, les axes de ces encoches coincident (ou en
tout cas sont tellement proches l'un de l'autre) qu'il est possible
d'y disposer un enroulement d'induit 3 commun pour les deux circuits
magnetiques. Ceci permet de reduire de 2 a 4 fois la copper pour la
fabrication des parties frontales de l'enroulement par rapport au mode
de conception qui prevoit des enroulements d'induit separes pour
chacun des circuits magnetiques.
En ce qui concerne l'exemple de realisation donne de l'invention, il
est avantageux que les secteurs de chacun des circuits magnetiques sur
lesquels on dispose l'enroulement d'induit 3 et l'enroulement
d'excitation 5 aient leur longueur egale a deux pas polaires du
moteur. De cette fa con, on aura, le long de la ligne helicoidale,
chacun des circuits magnetiques 8, 9 avec une longueur egale a six pas
polaires du moteur, ce qu'on voit bien a la figure 7.
Il est preferable que les circuits magnetiques 8 et 9 aient leur
longueur le long de la ligne helicoidale egale a 3/4 d'une spire
complete, soit 2700 en circonference.
Le rotor 6 (figure 8) possede des saillies 14 supplementaires
identiques aux saillies 7. Les saillies 7 et 14 ont une disposition
reciproque identique a celle des circuits magnetiques 8 et 9. Le pas
de la ligne helicoidale suivant laquelle sont disposees les saillies
14 est le meme que le pas des lignes helicoidales suivant lesquelles
sont situes les circuits magnetiques 8 et 9.
Les saillies 7 se trouvent a l'interieur du circuit magnetique 8
tandis que les saillies 14 se trouvent a l'interieur du circuit
magnetique 9. Pour minimiser les valeurs des flux de dispersion, la
hauteur des saillies helicoidales 7 et 14 est choisie dans une gamme
de 10 a 15 and S designant l'entrefer unilateral du moteur.
Le fonctionnement du moteur propose selon le mode de conception qui
vient d'etre decrit peut etre explique a l'aide de la figure 9 qui
represente schematiquement les circuits magnetiques 8 et 9 avec
l'enroulement d'induit branche sur des lames 15, 16, 17, 18, 19 et 20
d'un collecteur electromecanique 21. On voit en hachure surette figure
les surfaces correspondant a la disposition des saillies helicoidales
7, 14 du rotor sous les circuits magnetiques 8, 9.
Supposons qu'en position representee a la figure 9, le courant
parcourt des conducteurs 22, 23, 24 de l'enroulement d'induit 3 vers
la gauche et des conducteurs 25, 26, 27 vers la droite, l'enroulement
d'excitation est mis en circuit de facon telle que dans la zone des
conducteurs 22, 23, 24 des deux circuits magnetiques 8 et 9, le flux
d'excitation tourne le dos au lecteur, tandis que dans la zone des
conducteurs 25, 26, 27, le lecteur voit sa face.
Ceci fait que les saillies helicoidales du rotor se trouvant dans la
zone des conducteurs 22, 23, 24 subissent, selon la loi de
Biot-Savart-Laplace, une force electromagnetique dirigee contre le
sens des aiguilles d'une montre; les saillies helicoidales se trouvant
dans la zone des conducteurs 25, 26, 27 du stator subissent la force
ayant le meme sens. Ces forces engendrent un couple moteur qui
provoque le deplacement helicoidal du rotor 7.
Des le debut du deplacement helicoidal du rotor sous l'action dudit
couple, le collecteur branche les sections de l'enroulement d'induit
de facon que le sens du couple moteur reste invariable.
Le reglage de la vitesse du moteur selon le mode de conception decrit
ci-dessus s'effectue de la facon deja exposee, par une methode connue.
Pour renverser la marche du moteur, on aura a inverser la polarite
soit sur l'enroulement d'induit 3 soit sur l'enroulement d'excitation
5.
S'il est necessaire d'augmenter l'effort electromagnetique fourni par
le moteur revendique, on aura interet a realiser le mode de conception
illustre a la figure 10.
Ie stator du moteur comporte ut circuit magnetique helicoidal 28 a
section transversale ctangulaire. Ce circuit magnetique a ceci de
particu1ier que d'un cote et de l'autre d'encoches 29, qui ont une
longueur le long de la ligne helicoidale egale a 4n (n = 4, 6, 8,
10...) et qui servent a recevoir l'enroulement d'excitation 5, sont
situes deux secteurs ayant chacun une longueur multiple de 4, qui sont
destines a recevoir l'enroulement d'induit 3 et qui sont munis
d'encoches 30. La longueur du circuit magnetique 28 est choisie telle
qu'elle lui permet de faire deux spires autour du rotor 6.
Si l'enroulement d'induit 3 est constitue de sections communes pour
les deux secteurs du circuit magnetiques 28 multiples de 4 X, il est
necessaire que chaque encoche 30 d'un des secteurs soit en face d'une
encoche 30 du second secteur. Les courants qui parcourent les
conducteurs de l'enroulement d'induit 3 pose dans ces encoches doivent
coincider dans le sens. Comme montre sur la figure 10, il faut
disposer les secteurs recevant l'enroulement d'induit 3 et le secteur
recevant l'enroulement d'excitation 5 dans les limites d'une spire du
circuit magnetique soit dans une marge de 3600 en circonference si
l'on regarde le moteur en face.
Le rotor 6 dans l'exemple donne est analogue a celui du premier des
exemples decrits ci-dessus, il ne possede que les saillies 7. La
longueur de chacune de ces saillies et la distance entre deux saillies
voisines, mesuree suivant la ligne helicoldale, sont elles-aussi
egales au pas polaire# du moteur. La hau teur cies saillies 7 est
telle qu'elle assure l'adherence maximale avec le flux magnetique
a'excitation du stator et pour cela elle est choisie dans une gamme de
lo a 15.
Comme le montre la figure 11, les secteurs des deux spires du circuit
magnetique 28 pourvus des encoches 30 sont entoures par les sections
de l'enroulement d'induit 3 qui leur'est commun. Les conducteurs 31
desdites sections sont disposes de facon a laisser invariable l'effort
developpe par le moteur. Des lafies de collecteur 32, 33, 34, 35, 36,
37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 constituent un collecteur cylindrique,
tandis que la commutation successive des sections correspondantes est
assuree par deux paires de balais 4 en liaison electrique avec une
source d'alimentation du moteur dont des bornes 45 et 46 figurent au
dessin.
Pour ameliorer les parametres energetiques en diminuant les flux de
dispersion entre les spires du circuit magnetique 28, on peut mettre
en place un joint non magnetique 47 (figure 12) interdisant le passage
du flux magnetique dans ce -secteur dans le sens longitudinal.
Le fonctionnement du moteur realise selon le mode ae conception decrit
peut etre illustre a l'aide de la figure 13. Le moteur y est
represente schelilatique- ment en version lineaire. Les secteurs du
circuit uag- nique 23 recevant l'enroulement d'induit 3 ont la
longueur 4 = 2 6, tandis que les secteurs de ce circuit magnetique qui
recoivent l'enroulement dtexcitation 5 ont la longueur #2 = 4#. La
longueur X totale du circuit magnetique, exprimee elle aussi en pas
polaires, constitue loi (?200).Si le rotor 6 se trouvant dans
l'alesage du stator occupe par exemple une position telle que ses
saillies 7 d'une longueur des se situent aux bouts opposes des
secteurs du circuit magnetique 28 supportant l'enroulement d'induit 3
et que le collecteur electromecanique a couple ce dernier a la source
d' ali- mentation ayant ainsi assure le passe du courant sous les
sa--:llies 7 du rotor, corme ceci est montre a la figure 13, en accord
avec la loi de Biot-Savart-Laplace, il app-ratt une force
electromagnetique qui deplace les deux saillies 7 du rotor a
gauche.Une fois le rotor mis en mouvement helicoidal sous l'action de
cette force, le collecteur commute les sections de l'enroulement
induit de telle sorte que le sens de cette force electrouagne- tic
reste inchange.
Le reglage de la vitesse et le renversement de la marche du moteur
s'effectuent comme decrit ci-haut. ne economie plus grande des
materiaux actifs et une amelioration de la regularite de la course du
rotor peuvent etre obtenues en mettant en oeuvre un autre mode de
conception du moteur.
D'apres ce mode de realisation le stator du moteur comprend deux
circuits magnetiques helicoidaux 48 et 49 (figure 14) a section
transversale en fl la longueur ce chacun g'eux etant egale a la moitie
de la spire, chacun d'eux etant pourvu d'une encoche longitudinale
nelico egale 50 recevant l1enroulement.d'excitation 5 commun pour les
deux circuits magnetiques. Des encoches 51 pour l'enroulement d'induit
3 sont pratiquees sur toute la longueur de chacun des circuits
magnetiques. Les axes longitudinaux de ces encoches pratiquees dans
les circuits magnetiques differents sont confondus.
Dans le moteur decrit ici, on peut poser, le long de chaque circuit
magnetique, 2p.# pas polaires,P designant nombre de paires de poles du
moteur. Le nombre de pas polaires de l'enroulement d'induit est
multiple de 2V7. tant donne que les circuits magnetiques 48 et 49
occapent au total un angle de 3600 il est possible d'utiliser le
collecteur electronecanique a tambour du type connu.
-Le rotor 6 du moteur est represente a la figure 15.
Il est confectionne en materiau ferromagnetique et revet l'aspect d'un
cylindre sur lequel sont disposees, suivant les lignes helicoidales,
quatre rangees cie saillies qui forment le champ magnetique principal.
Comte on le voit a la figure 15, des saillies 52 et 53 constituant les
deux praires rangees sont decalees le long de la ligne helicoidale
l'une par rapport a l'autre de maniere que les saillies 52 se placent
entre les saillies 53 lors de la nise en coincidence desdites lignes
helicoidales. a la meme aire sont disposees des saillies 54 et 55
constituant les deux autres rangees. outres ces sail lies se situent a
l'interieur des surfaces helicoida- les des circuits magnetiques 48 et
49 qui supportent l'enroulement d'induit. La largeur totale des
saillies v2 et 53 ainsi que celles des saillies 54 et 55, prise
suivant l'ait long tudinal du moteur, est egale a la largeur des
secteurs des circuits magnetiques 48 et 49 comportant les encoches 51.
Les saillies 52, 53, 54, 55 ont la longueur mesuree le long de la
ligne helicoidale qui est egale a and alpha#.#, and alpha# designant
le coefficient de l'arc polaire theorique.
La distance entre les saillies 52 de meme,que la distance entre les
saillies 53 et ainsi de suite constitue (2
La distance entre les surfaces interieures des saillies 52 et 53 de
mee qu'entre celles des saillies 54 et 55 est egale a la largeur de
l'encoche 51 occupee par l'enroulement d'excitation.
Le fonctionnement du moteur ainsi concu est illustra a la figure 16
qui represente schematiquement les circuits nagnetiques 48 et 49 avec
l'enroulement d'induit 3 couple a des lunes 56, 57, 58, 59, 60, 61
d'un collecteur elect- romecanique 62. On voit en hachure les surfaces
des circuits magnetiques qui correponuent a la disposition en dessous
desdits circuits de saillies helicoidales dL stator.
Supposons que des conducteurs 63, 64, o5 de l'enroulement 3 laissent
passer le courant a droite (pour la position donnee a la figure 16 de
balais 66, 67 sur le collecteur 62), des conducteurs 68, 69, 70
laissent passer-le courant a gauche, l'enroulement d'excitation est
mis en circuit de facon telle que dans la zone des conducteurs 63, 64;
65 le flux d'excitation nous fait face et dans la zone des conducteurs
o8, o 0 aos le voyons de dos.Dans ce cas, en accord avec la loi de
Biot-Savart-aplace, les saillies du rotor situees dans la zone des
conducteurs 63, 64, 65 subissent une force electromagnetique dirigee
contre les sens des aiguilles d'une Lontre, l'effort agissant sur les
saillies uans la zone des conducteurs 68, 69, et 70 est appliquee dans
le meme sens. C1 est d'une facon analogue qu'appa- raissent des forces
electromagnetiques es engendrees par les courants dans des conducteurs
71,72, 73, 74, 75, 76
Ces effo-rts font autre un couple moteur qui deplace le rotor.Des le
debut cu deplacement helicoiaal du rotor le collecteur commute les
sections de l'enroulement d'induit de facon a conserver invariable le
sens du couple moteur.
Le mode de conception decrit du moteur electrique faisant l'objet de
la presente demande permet d'elargir considerablement les etendues de
reglage de la vitesse de deplacement helicoidal du rotor, ledit
reglage pouvant entre effectue par aes moyens simples connus que l'on
utilise pour la mise en oeuvre de machines electriques a courant
continu.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitee aux modes de
realisation decrits et reprcsentes qui n'ont ete donnes qu'a titre
d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant
ces equivalents tech- niques es moyens decrits, ainsi que leurs
combinaisons, si celles-ci sont executees suivant son esprit et mises
en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDI CATIONS
1. Moteur electrique comprenant: un stator a circuit magnetique
helicoidal (1) dans les encoches (2) duquel est place un
enroulement-d'induit (3); et un rotor (6) si tue dans l'alesage du
stator et ayant des saillies (7) servant a former un champ magnetique
principal et disposees autour du rotor suivant une ligne helicoidale,
la longueur desdites saillies etant egale a MSlSet la distance entre
elles etant egale a (2 - is designant le coefficient de l'arc polaire
theorique, et percent le pas polaire du moteur, caracterise en ce que
le circuit magnetique comporte une encoche supplementaire (4) dans
laquelle est place un enroulement d'excitation (5), les secteurs de
chaque spire du circuit magnetique qui supportent l'enroulement
d'induit (3) et l'enroulement d'excitation (5) ayant une longueur
telle qui assure la coaxialite des encoches (2) recevant l'enroulement
d'induit (3) dans toutes les spires du circuit magnetique.
2. Moteur electrique suivant la revendication 1, caracterise en ce que
le secteur de chaque spire du circuit magnetique qui supporte
l'enroulement d'induit (3) a sa longueur egale a un nombre pair de pas
polaires, tandis que le secteur de chaque spire du circuit magnetique
qui supporte l'enroulement d'excitation (5) a sa longueur egale a un
nombre impair de pas polaires du moteur.
3. Moteur electrique suivant la revendication 1 ou 2, caracterise en
ce que le stator est dote d'un circuit magnetique helicoidal
supplementaire identique au circuit magnetique principal, ces deux
circuits magnetiques (8, 9) etant disposes de facon que soient
equilibrees les forces d'attraction magnetique unilaterale du rotor au
stator, les axes longitudinaux des encoches recevant l'enroulement
d'induit coincidant dans les deux circuits magnetiques, le rotor ayant
des saillies supplementaires (14) identiques aux saillies principales
(7) et disposees par rapport a ces dernieres de la meme maniere que
les circuits magnetiques principal et supplementaire le sont l'un par
rapport a l'autre.
4..oteur electrique suivant la revendication i, c a r a c t e r i s e
en ce que le circuit magenetique du stator possede acux spires donnait
place a 4n (n=,, 8,10...) pas polaires du moteur, les encoches pour
l'enroulement d'excitation etant pratiquees sur les secteurs medians
du circuit magnetique, la longueur de ceux- ci etant multiple de
quatre pas polaires du moteur, l'en- roulement d'induit etant pose sur
deux secteurs extremes, egaux en longueur, de chacune des deux spires
du circuit magnetique du stator.
5. moteur electrique suivant la revendication 4, c a r a c t e r i s e
en ce que dans la partie mediane du circuit magnetique du stator est
installe un joint non magnetique.
6. moteur electrique suivant la revendication 3, c a r a c t e r i s e
en ce que chacun des circuits magnetiques du stator a sa longueur
egale a la moitie du cercle, l'encoche complementaire abritant
l'enroulement d'excitation commun pour les deux circuits magnetiques
etant lonOitudinale dans chacun des circuits magnetiques, les encoches
de l'enroulement d'induit etant pratiquees sur toute la surface
intrieure des circuits magnetiques du stator, les saillies principales
sur le rotor, de meme que les saillies supplementaires, etant
disposees en deux rangees, en quinconce.
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