<Desc/Clms Page number 1>
MACHINE ELECTRIQUE POUR LA TRANSMISSION DE DONNEES.
La présente invention concerne une machine électrique pour la transmission de données..
On sait, entre autres, en ce qui concerne les systèmes de trans- mission de données, que l'on peut utiliser des machines ayant un stator de forme annulaire comprenant un enroulement de stator pourvu de saignées pra- tiquées dans le corps du stator, un rotor monté à rotation à l'intérieur du stator et coaxialement par rapport à celui-ci, ce rotor ayant un ou plusieurs pôles qui sont polarisés par une bobine de polarisation fixe. Ces machines, peuvent être utilisées pour la transmission directe de données angulaires, entre autres, ou pour actionner un servo-moteur dans les systèmes de transmis- sion.
Lorsque le couple nécessaire dans le dispositif récepteur du système de transmission est très petit, par exemple lorsqu'il suffit que le récepteur soit capable de faire mouvoir une aiguille servant d'index, l'élément ou les éléments polaires sont séparés .du noyau ou de l'enveloppe magnétique de l'en- roulement polarisant et couplés magnétiquement avec ce noyau ou à cette enve- loppe par l'intermédiaire d'un ou plusieurs entrefers (indicateur à anneau magnétique à glissement). Le transmetteur peut être de construction semblable ou bien il peut être muni, de façon connue, d'anneaux à glissement métalli- que disposés sur un rotor comprenant un enroulement de rotor, le transmet- teur étant généralement réalisé sous forme de machine synchrone diphasée ou polyphasée et alimenté en courant alternatif.
Dans les machines électriques du type mentionné .ci-dessus, le couple engendré par le récepteur est ordinairement très faible, alors qu'il est souvent désirable d'obtenir un couple élevé, les courants transmis étant petits.
L'invention a pour but de créer une machine électrique destinée à la transmission de données et capable d'engendrer, lorsque de faibles cou- rants sont transmis, des couples considérablement plus importants que ceux que l'on obtient avec les machines utilisées jusqu'a présent,.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre but de l'invention consiste à créer,pour la transmis- sion de données,une machine électrique d9une compacité et d'une stabilité considérablement augmentées.
L'invention a également pour but de créer, en plus des éléments polaires, d'autres éléments magnétiques ayant, pour but, entre autres, d'augmenter davantage encore le couple engendré dans cette machine.
Une machine électrique destinée à la transmission de données com- prend, conformément à la présente invention, un stator, des enroulements de stator disposés dans des saignées pratiquées dans ce stator, un rotor monté dans ce stator et coaxialement par rapport à celui-ci, ce rotor étant muni de deux éléments polaires dont la longueur axiale est sensiblement au moins égale à la longueur axiale des saignées du stator, une bobine de polarisa- tion destinée à polariser les éléments polaires et comprenant un noyau coa- xial par rapport au stator et fixé à une extrémité relativement à celui-ci, et un enroulement de polarisation disposé autour de ce noyau, l'un de ces éléments polaires étant couplé magnétiquement avec l'extrémité fixe du no- yau par l'intermédiaire d'un entrefer,
l'autre élément polaire étant couplé magnétiquement avec l'extrémité libre du noyau par l'intermédiaire d'un deu- xième entrefer, la distance entre le premier entrefer et l'axe longitudinal du rotor étant sensiblement plus grande, que la plus grande distance entre la surface extérieure de l'enroulement de polarisation et l'axe du rotor, la distance entre le deuxième entrefer et l'axe du rotor étant plus petite.
Selon un mode de réalisation de l'invention,l'un au moins des entrefers est disposé de telle manière que les forces d'attraction agissant entre les surfaces qui bornent cet entrefer soient entièrement ou au moins partiellement parallèles à l'axe du rotor.
Les éléments polaires du rotor peuvent être constitués par des plaques de matière magnétique faisant partie d'une seule et même surface de rotation.
La compacité et la stabilité de la machine électrique objet de la présente invention sont améliorées par la fixation des éléments polaires à un corps de rotor en matière isolante et par le montage de ce corps de rotor sur l'axe du rotor bien à l'intérieur du stator, en regardant dans le sens axial, et par le montage du noyau de la bobine de polarisation de manière qu'il s'étende à l'intérieur du stator jusqu'à proximité du corps de rotor.
Dans ce cas, le corps du rotor est muni, de préférence, d'un élément magnéti- quement conducteur relié directement à l'un des éléments polaires et couplé avec l'extrémité libre du noyau de la bobine de polarisation par l'intermé- diaire d'un entrefer axial.
Un autre perfectionnement de la machine électrique objet de la présente invention consiste en ce que le corps de rotor, muni de deux élé- ments magnétiques montés en dérivation, s'étend dans le sens axial et est fixé au rotor sur des côtés diamétriquement opposés à celui-ci et symétrique- ment par rapport aux éléments polaires du rotor, les éléments montés en déri- vation étant isolés magnétiquement des éléments polaires. On obtient de bons résultats lorsque les éléments montés en dérivation sont constitués par des plaques faisant partie d'une seule et même surface de rotation.
Pour obtenir un haut degré de précision dans le mouvement du ro- tor, les saignées du stator ou les bords longitudinaux des éléments polaires peuvent être inclinés de manière à ne pas être parallèles à l'axe du rotor.
Les éléments montés en dérivation, lorsqu'il y en a, peuvent aussi être in- clinés d'une manière analogue.
La présente invention sera décrite plus en détail ci-après, avec référence aux dessins ci-joints illustrant deux exemples de réalisation et dans lesquels:
Figo 1 est une vue en coupe passant par l'axe, d'une machine électrique conforme à un exemple de réalisation de la présente invention.
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 2 est une vue en coupe du rotor de la machine représentée à la Figo 1, coupe passant par l'axe du rotor.
Figo 3 est une vue en coupe du rotor représenté à la Fig. 2, cette coupe étant prise perpendiculairement à l'axe du rotor.
Figo 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, coupe passant par l'axe de ce mode de réalisation.
Aux Figso 1 et 4, le numéro de référence 1 désigne le stator d'une machine électrique utilisée pour la transmission de données, ce sta- tor étant muni, par exemple, d'un enroulement de stator diphasé ou tripha- sé. Dans la description suivante, on supposera que l'enroulement est un en- roulement triphasé. Le stator est monté dans un bâti constitué par une partie cylindrique 2 et par deux parties d'extrémité 3 et 4. La partie d'extrémité 3 supporte, au moyen d'un tube central, un palier à glissement 5. Un noyau en fer 6 est fixé dans une position centrale dans l'autre partie d'extrémi- té 4 et il est entouré par un enroulement de polarisation 7. Le noyau de fer 6 est muni, à son extrémité libre dune pièce polaire 8 en matière ferro- magnétique.
La pièce polaire 8 et le noyau de fer 6 sont pourvus d'alésages centraux et un palier à glissement 9 ainsi qu'un palier d'extrémité 10 sont montés dans l'alésage du noyau 9, le palier d'extrémité étant mobile axiale- ment en surmontant l'action d'un organe élastique 11. Cet organe peut être constitué par un ou plusieurs ressorts en métal. Toutefois, le mieux est d'utiliser un corps élastique ayant des propriétés d'amortissement accrues, par exemple un cylindre ou un tube en matière à base de caoutchouc, en po- lythène ou autre matière plastique appropriée. Une pièce polaire 12 en for- me de plaque ou en matière ferreuse est disposée à celle des extrémités du noyau de fer qui regarde la partie d'extrémité 4 du bâti.
Le rotor 13 de la machine électrique est supporté par les pa- liers 5 et 9. Le rotor du mode de réalisation représenté à la Fig. 1 est représenté en détail aux Figs. 2 et 3. Il comprend un axe 14 sur lequel un corps de rotor 15 en matière amagnétique, en aluminium par exemple, est monté rigidement. Une plaque 16 en matière magnétiquement non conductrice est fixée au corps du rotor et elle comprend une partie en forme d'anneau regardant la pièce polaire 8 de l'extrémité libre du noyau 6 et un prolon- gement usiné au même diamètre extérieur que celui du corps 15 du rotor.
Deux éléments polaires 17 et 18 sont fixés au corps de rotor 15 en matière amagnétique. L'un, 17, de ces éléments polaires vient buter con- tre la plaque 16 du corps de rotor et l'autre élément polaire, l'élément 18, est fixé au rotor de manière à être diamétralement opposé à l'élément polaire 17. Les éléments polaires affectent la forme de plaques et ils font partie de la même surface de rotation par rapport à l'axe 14 du rotor.
L'élément polaire 18 est muni d'un prolongement dans le sens axial, un an- neau en fer 19 étant fixé à l'extrémité libre de ce prolongement et le dia- mètre intérieur de l'anneau 19 étant sensiblement le même que le diamètre extérieur du corps de rotor 15. Lorsque le rotor est monté dans la machine électrique, un premier entrefer est laissé entre l'anneau 19 et la plaque polaire 12, et un deuxième entrefer est laissé entre la plaque 16 et la piè- ce polaire 8 du noyau de la bobine de polarisation 7, 8. La distance entre le premier entrefer et l'axe du rotor est plus grande, et la distance en- tre le deuxième entrefer et l'axe du rotor est plus petite que le diamètre extérieur maximum de la bobine de polarisation 7,8, de sorte qu'il est fa- cile de monter le rotor dans la machine, les éléments polaires s'étendant par-dessus la bobine de polarisation.
Deux autres plaques 20 en matière ma- gnétique sont fixées au rotor sur des faces diamétralement opposées de ce- lui-cio Ces plaques et leur rôle seront décrits en détail plus loin.
La Figo 4 représente un mode de réalisation légèrement diffé- rent, dans lequel la pièce polaire 12 disposée à l'extrémité fixe du noyau 7 de la bobine de polarisation comprend une partie cylindrique qui, avec le prolongement de Isolément polaire 18 du rotor, forme un entrefer par- dessus lequel le flux magnétique venant de l'extrémité fixe du noyau 7 pas- se sur l'élément polaire 180 Dans le mode de réalisation représenté à la
<Desc/Clms Page number 4>
Figo 4, l'élément polaire 18 ne comprend pas de pièce annulaire 19 comme à la Figo 1, de sorte que l'entrefer ménagé entre ce prolongement et la par- tie cylindrique de la pièce polaire 12 "suit" le mouvement de rotation du ro- toro
Pendant le fonctionnement,
un flux magnétique principale est en- gendré par l'enroulement de polarisation 7 des modes de réalisation représen- tés aux Figs. 1 et 4 et ce flux passe de la pièce polaire 8, à travers un entrefer axial, sur la plaque 16, puis sur l'élément polaire 17 du rotor. A partir de cet élément polaire, le flux magnétique passe à travers un entre- fer radial sur le stator 1,puis, à travers les dents du stator et le corps de celui-ci, sur l'autre élément polaire 18, en traversant un entrefer ra- dial ménagé entre cet élément polaire et le stator.
Finalement, le flux ma- gnétique traverse l'élément polaire 18 et son prolongement, ainsi qu'un en- trefer, pour arriver sur l'autre pièce polaire 12 disposée à l'extrémité fi- xé de la bobine de polarisation, ce dernier entrefer étant un entrefer axial ménagé entre la pièce polaire 12 et l'anneau 19 dans le mode de réalisation représenté à la Figo 1, et un entrefer radial entre la pièce polaire 12 et le prolongement de l'élément polaire 18 dans le mode de réalisation repré- senté à la Figo 4.
Dans le cas où la machine électrique sert de récepteur dans un système de transmission de données, les enroulements du stator sont reliés, par la ligne de transmission, aux enroulements du stator du transmetteur.
Le transmetteur engendre trois voltages de phase égale, mais d'amplitude va- riable selon la position angulaire du rotor du transmetteur. Lorsque le ro- tor du récepteur occupe une position angulaire correspondant à celle du ro- tor du transmetteur, les voltages engendrés dans les enroulements du stator du récepteur par le flux magnétique principal produit par la bobine de pola- risation peuvent être égaux aux voltages appliqués aux enroulements du sta- tor par la ligne de transmission. Toutefois, cela n'est pas nécessaire, car les voltages induits dans le récepteur peuvent être considérablement infé- rieurs. On a constaté que cela est plus avantageux, car le couplage entre les enroulements de polarisation 7 et les enroulements du stator est plu- tôt faible.
Dans ce dernier cas, un courant passera donc à travers l'enrou- lement du stator et il engendrera un flux magnétique passant par le même chemin que le flux principal venant de l'enroulement de polarisation, mais dans le sens opposé à celui de ce dernier flux. Les fuites magnétiques sont considérables dans la machine électrique, de sorte que ce flux magnétique principal n'est qu'une petite partie du flux total engendré par l'enroule- ment de polarisationo Ce flux magnétique donne naissance entre le rotor et le stator, à des forces d'attraction qui tendent à faire tourner le ro- tor pour l'amener à une position déterminée par le rotor du transmetteur.
Le couple correspondant sur le rotor atteint sa valeur maximum lorsque les courants qui traversent les enroulements de la machine sont égaux en phase.
Des mesures ont montré que le déphasage entre la tension et le courant est considérablement plus grand, dans l'enroulement de polarisation 7, que le déphasage correspondant dans les enroulements du stator. Pour aug- menter le déphasage dans les enroulements du stator, le corps du rotor a été muni, conformément à l'invention, d'éléments 20 en matière magnétique, montés en dérivation et isolés magnétiquement des éléments polaires du rotor, ainsi que de la bobine de polarisation.
Dans les modes de réalisation repré- sentés aux Figso 1 et 4, les éléments montés en dérivation sont constitués par des plaques faisant partie de la même surface de rotation par rapport à l'axe du rotoro A la Fig. 1, la longueur axial des éléments montés en déri- vation est plus grande que la longueur axial du stator, et à la Fig. 4 la longueur axiale des éléments montés en dérivation est plus petite que la longueur axiale du stator.
Comme on peut le voir dans la coupe transversale du rotor, représentée par exemple à la Figo 3, les éléments montés en déri- vation sont disposés sur des faces diamétralement opposées du stator et sy- métriquement par rapport à la ligne de symétrie du reste de la coupe du ro- toro Les plaques montées en dérivation servent à faire passer un flux magné- tique supplémentaire entre les pôles magnétiques temporaires du stator, ce
<Desc/Clms Page number 5>
flux entrant dans les plaques montées en dérivation par un de leurs bords, et en sortant par leur autre bord 26.
Ce flux magnétique atteint sa valeur maximum lorsque la position du rotor du récepteur correspond à celle du ro- tor du transmetteuro Ainsi, les plaques montées en dérivation augmentent par elle-mêmes le coupe du rotor du récepteur et, en outre, elles amènent les flux du stator et du rotor à une meilleure concordance de phase et elles agissent par conséquent aussi de manière à augmenter le couple produit par les éléments polaires 17 et 18 du rotor. Les plaques 20 montées en dériva- tion fournissent évidemment le même couple lorsque le défaut d'alignement entre le rotor du récepteur et celui du transmetteur est de 180 .
C'est la raison pour laquelle il ne faut pas que le couple des plaques 20 montées en dérivation soit trop grand, comparé au couple des éléments polaires 17 et 18, et il faut tenir compte de cette circonstance dans le calcul des éléments polaires 17 et 18 et des plaques 20 pour un nombre donné d'ampè- res-tours de l'enroulement de polarisation 7 et des enroulements du stator.
Pour que le rotor du récepteur puisse suivre celui de l'émet- teur avec le maximum de précision, il faut que les alignées du stator ou les bords longitudinaux des éléments polaires et ceux des éléments montés en dérivation soient inclinés de manière à ne pas être parallèles à l'axe du rotor. A la Fig. 1, les saignées du stator sont parallèles à l'axe du rotor et les bords longitudinaux des éléments polaires 17 et 18, ainsi que ceux des éléments 20 montés en dérivation, sont inclinés par rapport à cet axe, tandis qu'à la figo 4, les saignées du stator sont inclinées et les bords .des éléments polaires, ainsi que ceux des éléments montés en dériva- tion, sont droits.
Le degré d'inclinaison sur la longueur effective des éléments inclinés peut être, de préférence, égal à une fois ou une demi- fois le'pas des saignées du stator et il dépend aussi de la manière dont les enroulements du stator sont disposés. On a constaté qu'il est avantageux de faire en sorte que la largeur circonférentielle des plaques polaires et des plaques montées en dérivation soit égale à un nombre entier de pas des saignées du stator.
Conformément à l'invention, les forces d'attraction entre les surfaces qui regardent au moins l'un des entrefers par lesquels le flux ma- gnétique passe de la bobine de polarisation aux éléments polaires, sont parallèles à l'axe du rotor de la machine ou obliques par rapport à cet axe. Ces forces varieront donc avec le flux magnétique alternatif et elles feront vibrer le rotor dans le sens axialo Cette vibration fait disparaî- tre le frottement de départ ou de repos dans les paliers du rotor, de sor- te que le rotor reçoit un mouvement de rotation qui l'amène à la position désirée, même lorsque les courants transmis sont très faibles.