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MACHINE ELECTRIQUE POUR LA TRANSMISSION DE DONNEES.
La présente invention concerne une machine électrique pour la ansmission de données.
On sait, entre autres, en ce qui concerne les systèmes de transmission de données, que l'on peut utiliser des machines ayant un stator de forme annulaire comprenant un enroulement de stator pourvu de saignées prati- quées .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 transmission. 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' enroulement polarisant et couplés magnétiquement avec ce noyau ou à cette enveloppe 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 métallique disposés sur un rotor comprenant un enroulement de rotor, le transmetteur 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, des couples considérablement plus importants que ceux que l'on obtient avec les machines utilisées jus-
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qu'à présent.
Un autre but de l'invention consiste à créer une machine électrique dans laquelle le déphasage entre le courant et la tension dans les enroulements du stator est augmenté, comparé au déphasage correspondant dans les machines connues, pour obtenir une meilleure concordance entre les déphasages dans les enroulements du stator et dans la bobine de polarisation respectivement.
Un autre but encore de l'invention consiste à obtenir une meilleure précision dans le mouvement du rotor de la machine électrique.
Ces buts et ces avantages, ont une importance particulière lorsque les courants transmis dans les systèmes de transmission de données sont très faibles, par exemple lorsque l'on désire relier de nombreux récepteurs par une ligne de transmission à un transmetteur unique.
La machine électrique pour la transmission de données, machine conforme à la présente invention, comporte un stator, des enroulements de stator montés dans celui-ci, un rotor monté coaxialement dans le stator et
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muni d'un ou plusieurs éléments polaires etJdfuÍ 1àjSPJ$JJbiHrde.pe31ar,ièâti.onsel'VeBBt 3à.3J1E1Ï1&J5iaer',éés é1entè 'po:èairés; en util1santSlies 'é1:éments '.màgné:t1oques montés'en dérivation et fixés au-.rotor et isolés magnéticuemet-d..cet ou ,-deces éléments polaires"et..4lLd-ispo.s!ti± de poÍa.rtsa-EioWaJsC6S éléments montéssen dérivation étant disposés de panière a-laisser passe!! -un fluide magnétioue d'une certaine uimportanceientreulenapoles magnétiques temporaires du stator.
Les éléments montés en dérivation peuvent être constitués par des plaques faisant partie d'une surface de rotation.
En outre, pour obtenir une précision aussi grande que possible dans le mouvement angulaire du rotor, les bords longitudinaux des éléments montés en dérivation d'un côté et les saignées du stator, de l'autre côté. peuvent être inclinés entre eux ou entre elles.
On décrira 1?invention en détail ci-dessous. en se référant au dessin ci-joint qui en représente deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple et dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe passant par l'axe d'un mode de réalisation d'une machine électrique réalisée conformément à la présente invention.
Fig. 2 est une vue en coupe du rotor de la machine représentée à la figure 1, coupe passant par l'axe du rotor.
Fig. 3 est une vue en coupe du rotor de fig. 2, coupe perpendiculaire à l'axe du rotor.
Fig. 4 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation de l'invention..
Aux fig. 1 et 4, le numéro de référence 1 désigne le stator d'une machine électrique utilisée pour la transmission de données, ce stator étant muni, par exemple, d'un enroulement de stator diphasé ou triphasé.
Dans la description suivante, on supposera que l'enroulement est un enroulement 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'extrémité 4 et il est en,-' touré par un enroulement de polarisation 7. Le noyau de fer 6 est muni, à son extrémité libre, d'une pièce polaire 8 en matière ferromagnétique.
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 axialement 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 d9amortissement accrues, par exemple un cylindre ou un tube en matière à base de caoutchouc, en polythène ou autre matière plastique appropriée. Une pièce polaire 12 en forme de plaque ou en matière
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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 paliers 5 et 9. Le rotor du mode de réalisation représenté 8 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 prolongement 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 contre 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 anneau en fer 19 étant fixe à l'extrémité libre de ce prolongement et le diamètre 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 pièce 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 distanxe entre 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 facile de monter le rotor dans la machine, les éléments polaires s'étendant par-dessus la bobine de polarisation. Deux autres plaques 20 en matière magnétique sont fixées au rotor sur des faces diamétralement opposées de celui-ci. Ces plaques et leur rôle seront décrits en détail plus loin.
La Fig. 4 représente un mode de réalisation légèrement différent, 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 l'élément polaire 18 du rotor, forme un entrefer par-dessus lequel le flux magnétique venant de l'extrémité fixe du noyau 7 passe sur l' élément polaire 18.Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 4. l' élément polaire 18 ne comprend pas de pièce annulaire 19 comme à la Fig. 1, de sorte que l'entrefer ménagé entre ce prolongement et la partie cylindrique de la pièce polaire 12 "suit" le mouvement de rotation du rotor.
Conformément à l'invention, des éléments 20 montés en dérivation sont fixés au corps du rotor et sont un peu différents de ceux qui sont représentés à la Fig. l. Ces éléments montés en dérivation seront décrits en détail plus loin.
Pendant le fonctionnement. un flux magnétique principal est engendré par l'enroulement de polarisation¯7 des modes de réalisation représentés 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 entrefer 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 radial ménagé entre cet élément polaire et le stator. Finalement, lé flux magnétique traverse l'élément polaire 18 et son prolongement, ainsi qu'un entrefer, pour arriver sur l'autre pièce polaire 12 disposée à l'extrémité fixe 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 Fig. 1, et un entrefer radial entre la pièce polaire 12 et le prolongement de l'élément polaire 18 dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 4.
Dans le cas où la machine électrique sert de récepteur dans un système de transmission de données, les enroulements du stator sont reliés,
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par la ligne de transmission, aux enroulements du stator du transmetteur.
Le transmetteur engendre trois voltages de phase égale, mais d'amplitude variable selon la position angulaire du rotor du transmetteur. Lorsque le rotor du récepteur occupe une position angulaire correspondant à celle du rotor du transmetteur, les voltages engendrés dans les enroulements du stator du récepteur par le flux magnétique principal produit par la bobine de polarisation peuvent être égaux aux voltages appliqués aux enroulements du stator par la ligne de transmission. Toutefois, cela n'est pas nécessaire, car les voltages induits dans le récepteur peuvent être considérablement inférieurs.
On a constaté que cela est plus avantageux,, car le couplage entre les enroulements de polarisation 7 et les enroulements du stator est plutôt faible.
Dans ce dernier cas.. un courant passera donc à travers l'enroulement du stator et il engendras, 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'enroulement de polarisation. Ce flux magnétique donne naissance, entre le rotor et le stator, à des forces d'attraction, qui tendent à faire tourner le rotor 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 augmenter 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 représentés aux Fig. 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 rotor.
Toutefois, ils peuvent également par exemple, être plans et parallèles entre eux. A la Fig. 1, la longueur axiale des éléments montés en dérivation est plus grande que la longueur axiale 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 Fig. 3, les éléments montés en dérivation sont disposés sur des faces diamétralement opposées du stator et symétriquement par rapport à la ligne de symétrie du reste de la coupe du rotor. Les plaques montées én dérivation servent à faire passer un flux magnétique supplémentaire entre les pôles magnétiques temporaires du stator, ce flux entrant dans les plaques montées en dérivation par un de leurs bords, et en sortant par leur autre bord 26. Les pôles du stator sont des pôles:temporaires". car ils tourneront comme d'habitude lorsqu'on fait varier le courant dans les phases d'enroulement du stator.
Ce flux magnétique atteint sa valeur maximum lorsque la position du rotor du récepteur correspond à celle du rotor du transmetteur. Ainsi, les plaques montées en dérivation augmentent par elles-mêmes le couple 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 dérivation fournissent évidemment le même couple lorsque le défaut d'alignement entre le rotor du récepteur et celui du transmetteur est de 180 .
C9est 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'ampères-tours de l'enroulement de polarisation 7 et des enroulements du stator.
Fbur que le rotor du récepteur puisse suivre celui de l'émetteur avec le maximum de précision, il faut que les saignées du stator ou les bords longitudinaux des éléments polaires et ceux des éléments montés en dé-
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rivation 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 Fig. 4. les saignées du stator sont inclinées et les bords des éléments polaires, ainsi que ceux des éléments montés en dérivation, 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.