Machine électrique tournante<B>à</B> entrefer axial Dans le brevet<B>NI, 353071</B> du<B>18</B> octobre<B>1957,</B> est décrite une machine électrique tournante multi polaire comprenant un rotor discolidal et un stator également discdidal, séparés par au moins un entre- fer annulaire sensiblement plan, l'un au moins des éléments précités, de la machine comprenànt un bo binage et l'un au moins de ces éléments étant consti tué, au moins en partie, en un matériau magnétique.
Cette machine est caractérisée en ce que ledit bobi nage est constitué par des conducteurs plats adhé rant intimement<B>à</B> l'une au moins des faces, élec triquement isolante, de l'élément correspondant, ces conducteurs ayant des parties sensiblement radiales disposées sur une surface annulaire, et une face au moins du bobinage formant une surface de déli mitation de rentrefer.
Le but de l'invention est de permettre une ex tension du champ d'application pratique de telles machines.
La machine électrique tournante<B>à</B> entrefer axial objet de l'invention, comprenant un stator annulaire et un rotor annulaire séparés par un entrefer sensi blement plan, l'un de ces éléments, stator et rotor, comprenant au moins, un inducteur multipolaire et l'autre élément étant porteur d'enroulements formés chacun de conducteurs plats et minces adhérant inti mement aux faces opposées d'un support isolant intercalaire disposé entre les deux couches que for ment ces conducteurs, est caractérisée en ce que cet élément porteur d'enroulements comprend au moins deux enroulements annulaires montés coaxialement <B>à</B> l'axe de rotation<B>de</B> la machine et portés par un anneau rigide unique dont au moins la surface est isolante.
Quelques formes d'exécution de la machine tournante selon l'invention sont représentées,<B>à</B> titre d'exemple, sur le dessin annexé. Les fig. <B>1 à 9</B> rappellent l'état antérieur de la technique<B>;</B> et plus particulièrement: La fig. <B>1</B> est une vue en coupe d'une machine tournante dans laquelle le bobinage<B> </B> imprimé<B> </B> se trouve sur le rotor.
La fig. 2 est une vue de face de l'inducteur de cette machine.
Les fig. <B>3</B> et 4 sont des vues de face d'un bobi nage ondulé-série et d7un bobinage imbriqué, res pectivement pour la machine de la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>5</B> est une vue en coupe d'une machine tournante dans laquelle le bobinage<B> </B> imprimé<B> </B> se trouve sur le stator.
Les fig. <B>6</B> et<B>7</B> représentent deux exemples de bobinages du type rappelé mais adaptés pour le cou rant alternatif.
Les fig. <B>8</B> et<B>9</B> représentent des variantes du bo binage de la fig. <B>3,</B> le premier<B>à</B> nombres de pôles moitié, le second<B>à</B> nombre de conducteurs accru.
Les fig. <B>10 à 26</B> se rapportent<B>à</B> des formes d'exécution de la machine électrique tournante re vendiquée, et plus particulièrement.
Les fig. <B>10</B> et<B>11</B> montrent deux exemples<B>de</B> rotor dans lesquels les deux bobinages sont<B> </B> em pilés dans<B>le</B> sens axial.
Les fig. 12,<B>13</B> et 14 montrent trois schémas*de connexions électriques pour les machines des fig. <B>10</B> et<B>11 ;</B> d'où se déduiront sans plus des schémas si milaires pour les machines des figures suivantes.: Les fig. <B>15 à 26</B> sont relatives<B>à</B> des machines ayant leurs bobinages montés concentriquement <B>;</B> et, plus particulièrement: Les fig. <B>15</B> et<B>16</B> sont deux vues en demi-coupe de telles machines avec un inducteur commun aux deux bobinages, respectivement.
La fig. <B>17</B> est une vue en demi-coupe & un en semble d'inducteurs pour la machine de la fig. <B>16.</B> Les fig. <B>18 à</B> 22 montrent des exemples de bobi nages pour les machines des fig. <B>15</B> et<B>16.</B>
Les fig. <B>23 à 26</B> concernent plus particulièrement des machines dans lesquelles un des bobinages est particulièrement établi pour la génération d'un cou rant alternatif de fréquence<B> </B> élevée<B> </B> visà-vis des fréquences que peuvent avoir les courants alterna tifs des bobinages précédents.
Les fig. <B>23</B> et 24 montrent des demi-vues de tels bobinages.
Les fig. <B>25</B> et<B>26</B> montrent des vues en coupe d'exemples de machines incorporant de tels bobi nages.
Une machine conforme<B>à</B> l'art antérieur est,<B>à</B> titre illustratif, rappelée sur la fig. <B>1.</B> Elle comprend un rotor<B>1</B> encadré d'un inducteur 2 et d'une culasse magnétique<B>3.</B> Uinducteur 2 comprend un certain nombre de pôles magnétiques<B>8,</B> chacun pourvu d'un épanouissement polaire<B>7,</B> fixés sur une culasse an nulaire<B>6</B> portée par une plaque de montage 4<B>;</B> la fig. 2 montre une vue de face d'un tel inducteur,<B>à</B> huit pôles dans l'exemple considéré.
La culasse ma gnétique<B>3</B> est portée par une pièce de montage<B>5.</B> Le rotor<B>1</B> est monté sur un moyeu 12 solidaire d'un arbre<B>13</B> tourillonné dans des paliers 14 sup portés par ces plaques de montage 4 et<B>5.</B> Uun des éléments du stator porte au moins une paire de balais ou de frotteurs, tels que celui indiqué en<B>11</B> sur la coupe de la fig. <B>1.</B>
Le bobinage du rotor<B>1</B> de la machine est formé par<B> </B> impression<B> </B> sur les deux faces<B>10-10</B> d'un anneau isolant mince<B>9.</B> Chaque face du bobinage comprend un jeu de conducteurs formant des demi- spires qui sont interconnectées d'une face<B>à</B> l'autre par des ponts passant soit par-dessus les bords de l'isolant soit<B>à</B> travers ce dernier. De préférence les conducteurs formant des demi-spires sont conformés pour couvrir la quasi-totalité <B>de</B> l'anneau isolant, les intervalles qui les séparent étant réduits<B>à</B> la valeur minimum admissible au point de vue électrique.
La fig. <B>3</B> rappelle un tel bobinage du type ondulé-série, <B>à</B> huit pôles et dix-sept conducteurs (en pratique, bien entendu, le nombre de conducteurs sera géné ralement beaucoup plus élevé) et la fig. 4 rappelle un tel bobinage du type imbriqué,<B>à</B> huit pôles et dix-huit conducteurs. Un conducteur<B>10</B> de la fig. <B>3</B> comprend une partie sectorale radiale terminée<B>à</B> chaque extrémité par des parties incurvées et d'incli- naison & contraires.
Un conducteur 20 de la fig. 4 comporte similairement une partie sectorale radiale prolongée par deux parties incurvées de même in clinaison. Les pointillés<B>de</B> la fig. <B>3</B> se réfèrent aux conducteurs de la face arrière vis-à-vis de celle mon trée et permettent de suivre le tracé du bobinage complet.
Ainsi que l'a<B>déjà</B> exposé la titulaire et qu'on peut utilement le rappeler ici, l'un, entre autres, des avantages des bobinages de ce genre est que, pour les machines<B>à</B> courant continu, les balais (décalés angulairement entre eux d'un pas polaire) peuvent être calés sur n'importe quel diamètre, les conducteurs d'une face (ou de l'autre) faisant direc tement office de lames de collecteur. Une paire de balais suffit pour le bobinage ondulé-série <B>;</B> pour le bobinage imbriqué, il faut autant de paires de balais, que de paires de pôles, bien entendu.
Au lieu d'être monté sur le rotor de la machine, le bobinage décrit peut être monté sur le stator, étant alors, fig. <B>5,</B> appliqué sur la culasse magnéti que<B>3</B> portée par la plaque<B>5 ;</B> l'inducteur est au con traire monté comme rotor sur l'arbre<B>13.</B> Pour l'ali mentation du bobinage, il n'est plus besoin que de prises fixes telles que celle indiquée en<B>15.</B> En substi tuant une cage d'écureuil<B>à</B> l'inducteur et en alimen tant le bobinage en courant alternatif, on obtiendrait un moteur asynchrone.
Lorsque le bobinage porté par le rotor doit être alimenté en courant alternatif, il est nécessaire de lui associer des bagues auxquelles le courant sera conduit par des frotteurs. Les fig. <B>6</B> et<B>7</B> montrent, <B>à</B> titre illustratif, deux dispositions de tels bobina ges pour un enroulement monophasé. La configu ration du bobinage proprement dit est reprise de la fig. <B>3,</B> toutes interconnexions de demi-spires <B>y</B> étant réalisées.
Dans la réalisation de la fig. <B>6,</B> le bobinage est entouré, sur chacune de ses faces, d'une bague <B>17</B> venue<B>e</B> d'impression<B> </B> sur l'isolant en même temps que les conducteurs<B>30</B> et, de plus, est aussi venue d'impression une liaison directe<B>18</B> entre cette bague<B>17</B> et l'Lin des conducteurs<B>30.</B>
Bien entendu, sur la face non montrée, cette liaison<B>18</B> est décalée d'un pas polaire vis-à-vis de la liaison<B>18</B> indiquée au schéma. Dans la réalisa tion de la fig. <B>7,</B> les. deux bagues<B>17</B> et<B>19</B> sont éta blies sur la même face du bobinage, la bague<B>19</B> étant au centre et directement reliée en 21<B>à</B> l'un des conducteurs<B>30</B> avec un décalage d'un pas po laire sur la liaison directe<B>18</B> entre le bobinage et la bague<B>17.</B>
La fig. <B>8</B> montre comment, avec un même nom bre de dix-sept conducteurs par face que dans la fig. <B>3,</B> on réalise un bobinage<B>à</B> quatre pôles.<B>Il</B> suf fit pour cela de modifier les inclinaisons des parties extrêmes des conducteurs 40 pour obtenir le pas de bobinage désiré. La fig. <B>9</B> montre, au contraire, comment on peut modifier le nombre de conduc teurs sans changer<B>le</B> nombre de pôles. Ici les con ducteurs<B>50</B> sont au nombre de trente-trois par face.
Après ce rappel de l'état antérieur de la tech nique, vont être décrites des machines dans les quelles un élément porte au moins deux bobinages des, types rappelés, non nécessairement identiques (et même dans la plupart des cas pratiques,<B>diffé-</B> rents), un tel élément étant mécaniquement unitaire.
Dans une première forme d'exécution, ces bobi nages sont accolés l'un<B>à</B> l'autre dans le sens axial et fixés de part et d'autre soit d'une couronne iso lante unique 24 (fig. <B>10),</B> soit, en variante, d'une couronne magnétique unique<B>25</B> dont les surfaces sont recouvertes d'une couche isolante (fig. <B>11).</B> Ces bobinages sont, dans leur ensemble, désignés par les références numériques 22 et<B>23.</B> On va considérer qu'au point de vue électrique, ils sont séparément accessibles par des paires de balais ou frotteurs distinctes,<B>26-27</B> pour le bobinage 22,<B>28-29</B> pour le bobinage<B>23,</B> fig. 12<B>à</B> 14, et, pour simplifier, qu'ils sont d'un type ne nécessitant chacun qu'une paire de balais ou frotteurs.
Quand, par exemple, en se référant<B>à</B> la fig. 12, on alimente le bobinage 22, on recueille aux bornes du bobinage<B>23</B> une tension induite qui peut être utilisée soit pour contrôler la vitesse<B>de</B> rotation de la machine, soit pour alimenter une charge. Lors qu'on entrame, la machine, elle fonctionne en géné ratrice pure et on recueille deux tensions distinctes, une aux bornes de chaque bobinage. Comme dit, les deux bobinages peuvent être<B>à</B> nombres de con ducteurs différents. En génératrice, les deux tensions peuvent donc être de valeurs différentes.
En moteur, la machine peut avoir trois vitesses<B>:</B> l'une définie par l'alimentation du bobinage 22, l'autre définie par l'alimentation du bobinage<B>23</B> et la troisième définie par l'alimentation des deux bobinages<B>à</B> la fois. En désignant par<B>U,</B> la tension d'alimentation entre les balais ou frotteurs<B>26-27</B> et par<B><U>U.</U></B> celle entre les balais<B>28</B> et<B>29,</B> ces trois vitesses sont K/Ul, K/U., et K/(UI + <B><U>U.),</U></B> K désignant un coefficient de pro portionnalité.
Bien entendu, comme montré<B>à</B> la fig. <B>13,</B> on peut mettre les, deux bobinages en série aux bornes d'une source d'alimentation unique, par exemple<B>31</B> en courant continu, d'où un accroissement de la tension de fonctionnement. D'une autre manière, comme montré<B>à</B> la fig. 14, on peut utiliser les deux bobinages pour une machine<B>à</B> deux sens de rota tion,<B>à</B> l'aide d'un inverseur<B>32</B> qui permet,<B>à</B> partir de la môme source<B>31,</B> d'alimenter soit l'un soit l'au tre des deux bobinages 22 et<B>23.</B>
S'il est clair, cependant, que dans une telle dis position, qui peut être élargie par l'empilage de plus de deux bobinages, les nombres de conducteurs des bobinages peuvent être différents, et même les bobinages être de natures électriques distinctes, cou rant continu et courant alternatif, ces bobinages doivent demeurer adaptés<B>à</B> un seul nombre de pai res de pôles magnétiques. Au point de vue techno logique, de plus, il est évident que les bobinages, séparément<B> </B> imprimés<B> ,</B> doivent ensuite être as semblés sur leur support isolant. Enfin, l'empilage axial a tendance<B>à</B> réduire l'efficacité de la machine puisque le flux magnétique doit traverser les bobi nages en série.
Dans une seconde forme d'exécution, les bobi nages sont concentriques et portés par un même support isolant. Ces bobinages sont désignés par 42 et 43 sur les vues en demi-coupe des fig. <B>15</B> et<B>16.</B> Sur la fig. <B>15,</B> l'inducteur magnétique est commun aux deux bobinages, chaque épanouissement polaire <B>7</B> étant<B>de</B> même extension radiale que celle occupée par les, deux bobinages 42 et 43. Sur la fig. <B>16,</B> deux inducteurs distincts<B>36-37-38</B> et 46-47-48 coopèrent séparément avec les bobinages 42 et 43.
Ceci, qui peut<B>déjà</B> être avantageux lorsque les deux bobinages ont des fonctions distinctes dans la machine mul tiple, permet en outre de réaliser des machines mul tiples dans lesquelles, les nombres de pôles sont dif férents de bobinage<B>à</B> bobinage. Ce nombre sera de préférence alors plus grand pour la couronne exté rieure que pour la couronne intérieure.<B>A</B> simple titre illustratif, la demi-vue de la fig. <B>17</B> montre Pin- ducteur d'une telle machine<B>à</B> quatre pôles pour la couronne intérieure et huit pour la couronne exté rieure.
La fig. <B>18</B> montre, une vue de face d7un rotor <B>à</B> double bobinage concentrique, avec dix-sept con ducteurs par face pour une machine<B>à</B> huit pôles. La fig. <B>19</B> montre une vue d'un rotor dont les bobi nages<B>62</B> et<B>63</B> ont des nombres de conducteurs dif férents pour un même nombre de pôles. La fig. 20 montre un bobinage double,<B>72-73 à</B> quatre pôles. (couronne intérieure) et huit pôles (couronne exté rieure). Ces exemples concernent des machines<B>à</B> courant continu.
Mais on peut aussi, comme montré<B>à</B> la fig. 21, établir le double bobinage avec un bobinage central <B>83 à</B> courant continu et un bobinage extérieur<B>82 à</B> courant alternatif, ou, comme montré<B>à</B> la fig. 22, avec deux bobinages<B>92</B> et<B>93 à</B> courant alternatif, le bobinage extérieur<B>92</B> ayant un nombre de pôles supérieur<B>à</B> celui du bobinage intérieur (dans le schéma pris pour exemple,<B>93</B> est un bobinage<B>à</B> quatre pôles et<B>92</B> est un bobinage<B>à</B> seize pôles).
Pour les machines, génératrices de courant alter natif<B>à</B> fréquence élevée bien qu'à vitesse modérée, il peut être avantageux d'établir le bobinage de cou ronne extérieure, quel que puisse être le bobinage intérieur<B>(à</B> courant continu ou alternatif) 43, avec une configuration en grecque, comme indiqué soit sur la fig. <B>23</B> soit sur la fig. 24. Sur la demi-vue de la fig. <B>23, 113</B> désigne<B>le</B> conducteur en forme de grecque, en cuivre par exemple, et 114 désigne des intervalles, en un matériau magnétique tel que fer, par exemple, entre les secteurs de la grecque.
Sur la demi-vue de la fig. 24, la grecque conductrice<B>103</B> occupe la quasi-totalité de la couronne<B>;</B> cette der nière configuration est d'autant plus avantageuse que le nombre de<B> </B> pôles<B> </B> est élevé.
La vue en coupe de la machine correspondante, fig. <B>25,</B> montre que l'élément fixe de culasse com prend, comme dans la fig. <B>16,</B> deux anneaux magné tiques 44 et 45 montés sur la plaque de support<B>5</B> et que, avantageusement, étant donné le grand nom bre de pôles magnétiques d'inducteur pour la cou ronne extérieure, on peut utiliser un anneau de fer rite<B>138,</B> avec des pôles magnétiques étroits; formés, par traitement magnétique, dans cet anneau, en substitution d'un inducteur<B>à</B> pôles mécaniquement distincts. On a indiqué en<B>11</B> les deux frotteurs pour le bobinage en forme de grecque<B>103.</B>
Plus avantageusement encore et en variante de la fi-.<B>25,</B> cette dernière machine peut être modifiée comme indiqué sur la fig. <B>26,</B> en établissant le stator en deux parties identiques et symétriquement dispo sées par rapport au rotor et,<B>de</B> plus, en établissant sur chacune des couronnes<B>138</B> et<B>238</B> en ferrite de l'inducteur pour la couronne extérieure du rotor, un bobinage<B>à</B> courant alternatif en forme de grecque identique<B>à</B> celui<B>113</B> du rotor, faisant face<B>à</B> l'en- trefer. Ces bobinages<B>203</B> et<B>303</B> ont des prises<B>15</B> et<B>115 ;
</B> le bobinage<B>113</B> est dépourvu de frotteurs et un courant alternatif est induit dansi les bobinages <B>203</B> et<B>303</B> qui peuvent, ou non, être électriquement interconnectés.
Uinducteur pour le bobinage 43 du rotor est également en deux parties, 46-47-48 et 146-147-148, encadrant le bobinage 43<B>(à</B> courant continu ou al ternatif). Les éléments 146-147-148 sont supportés par une plaque de montage 104.
<B>Il</B> est évident que les deux dispositions peuvent être combinées, c'est-à-dire que deux ou plusieurs paires de bobinages concentriques peuvent être ac colées axialement dans une machine.
Rotating electric machine <B> with </B> axial air gap In the patent <B> NI, 353071 </B> of <B> 18 </B> October <B> 1957, </B> an electric machine is described multi-polar rotary comprising a discolidal rotor and a also discdidal stator, separated by at least one substantially planar annular gap, at least one of the aforementioned elements, of the machine comprising a winding and at least one of these elements being made, at least in part, of a magnetic material.
This machine is characterized in that said coil is formed by flat conductors adhering intimately <B> to </B> at least one of the electrically insulating faces of the corresponding element, these conductors having parts substantially radial arranged on an annular surface, and at least one face of the coil forming a delimiting surface of re-entry.
The aim of the invention is to allow an extension of the practical field of application of such machines.
The rotating electric machine <B> with </B> axial air gap object of the invention, comprising an annular stator and an annular rotor separated by a substantially planar air gap, one of these elements, stator and rotor, comprising at least , a multipolar inductor and the other element being carrying windings each formed of flat and thin conductors adhering intimately to the opposite faces of an intermediate insulating support arranged between the two layers formed by these conductors, is characterized in that this winding carrier element comprises at least two annular windings mounted coaxially <B> with </B> the axis of rotation <B> of </B> the machine and carried by a single rigid ring, at least the surface of which is insulating .
Some embodiments of the rotary machine according to the invention are shown, <B> to </B> by way of example, in the accompanying drawing. Figs. <B> 1 to 9 </B> recall the prior state of the art <B>; </B> and more particularly: FIG. <B> 1 </B> is a sectional view of a rotating machine in which the printed <B> </B> winding <B> </B> is on the rotor.
Fig. 2 is a front view of the inductor of this machine.
Figs. <B> 3 </B> and 4 are front views of a series corrugated coil and of an interlocking coil, respectively for the machine of fig. <B> 1. </B>
Fig. <B> 5 </B> is a sectional view of a rotating machine in which the printed <B> </B> winding <B> </B> is on the stator.
Figs. <B> 6 </B> and <B> 7 </B> represent two examples of windings of the type recalled but adapted for the alternating current.
Figs. <B> 8 </B> and <B> 9 </B> represent variants of the winding of fig. <B> 3, </B> the first <B> to </B> half pole number, the second <B> to </B> number of conductors increased.
Figs. <B> 10 to 26 </B> relate <B> to </B> embodiments of the rotary electrical machine claimed, and more particularly.
Figs. <B> 10 </B> and <B> 11 </B> show two examples <B> of </B> rotor in which the two windings are <B> </B> em piled in <B> the < / B> axial direction.
Figs. 12, <B> 13 </B> and 14 show three diagrams * of electrical connections for the machines of fig. <B> 10 </B> and <B> 11; </B> from which can be deduced without more such milar diagrams for the machines of the following figures: Figs. <B> 15 to 26 </B> relate <B> to </B> machines having their coils mounted concentrically <B>; </B> and, more particularly: FIGS. <B> 15 </B> and <B> 16 </B> are two half-section views of such machines with an inductor common to both coils, respectively.
Fig. <B> 17 </B> is a half-sectional view & a combination of inductors for the machine of fig. <B> 16. </B> Figs. <B> 18 to </B> 22 show examples of coatings for the machines of fig. <B> 15 </B> and <B> 16. </B>
Figs. <B> 23 to 26 </B> relate more particularly to machines in which one of the windings is particularly established for the generation of an alternating current of <B> </B> high frequency <B> </B> with respect to - with regard to the frequencies that the alternating currents of the preceding windings may have.
Figs. <B> 23 </B> and 24 show half-views of such coils.
Figs. <B> 25 </B> and <B> 26 </B> show sectional views of examples of machines incorporating such bobbins.
A machine conforming <B> to </B> the prior art is, <B> to </B> by way of illustration, recalled in FIG. <B> 1. </B> It comprises a rotor <B> 1 </B> flanked by an inductor 2 and a magnetic yoke <B> 3. </B> Uinducer 2 comprises a certain number of poles magnetic <B> 8, </B> each provided with a pole shoe <B> 7, </B> fixed on an annular yoke <B> 6 </B> carried by a mounting plate 4 <B> ; </B> fig. 2 shows a front view of such an inductor, <B> at </B> eight poles in the example considered.
The magnetic cylinder head <B> 3 </B> is carried by a mounting part <B> 5. </B> The rotor <B> 1 </B> is mounted on a hub 12 secured to a shaft < B> 13 </B> journalled in bearings 14 supported by these mounting plates 4 and <B> 5. </B> One of the stator elements carries at least one pair of brushes or wipers, such as the one indicated at <B> 11 </B> on the section in fig. <B> 1. </B>
The winding of the rotor <B> 1 </B> of the machine is formed by <B> </B> printing <B> </B> on both sides <B> 10-10 </B> of a thin insulating ring <B> 9. </B> Each side of the winding comprises a set of conductors forming half-turns which are interconnected from one side <B> to </B> the other by bridges passing either through -above the edges of the insulation either <B> to </B> through it. Preferably, the conductors forming half-turns are shaped to cover almost all <B> of </B> the insulating ring, the intervals between them being reduced <B> to </B> the minimum admissible value at electrical point of view.
Fig. <B> 3 </B> recalls such a winding of the corrugated-series type, <B> with </B> eight poles and seventeen conductors (in practice, of course, the number of conductors will generally be much higher ) and fig. 4 recalls such a coil of the nested type, <B> with </B> eight poles and eighteen conductors. A conductor <B> 10 </B> of fig. <B> 3 </B> comprises a radial sectoral part terminated <B> at </B> each end with curved and inclined & contrary parts.
A conductor 20 of FIG. 4 similarly comprises a radial sectoral part extended by two curved parts of the same inclination. The dotted lines <B> of </B> in fig. <B> 3 </B> refer to the conductors on the rear face vis-à-vis my lead and allow the tracing of the complete winding to be followed.
As the proprietor has <B> already </B> explained and it may usefully be recalled here, one, among others, of the advantages of windings of this kind is that, for machines <B> to </B> direct current, the brushes (angularly offset between them by a polar pitch) can be wedged on any diameter, the conductors on one side (or the other) acting directly as collector. A pair of brushes is sufficient for the wavy winding-series <B>; </B> For the nested winding, you need as many pairs of brushes as there are pairs of poles, of course.
Instead of being mounted on the rotor of the machine, the described winding can be mounted on the stator, being then, fig. <B> 5, </B> applied to the magnetic cylinder head <B> 3 </B> carried by the plate <B> 5; </B> the inductor is on the contrary mounted as a rotor on the shaft <B> 13. </B> For the supply of the winding, all that is needed is fixed outlets such as that indicated in <B> 15. </B> By replacing a squirrel cage < B> to the inductor and supplying the winding with alternating current, an asynchronous motor would be obtained.
When the winding carried by the rotor must be supplied with alternating current, it is necessary to associate it with rings to which the current will be conducted by wipers. Figs. <B> 6 </B> and <B> 7 </B> show, <B> to </B> by way of illustration, two arrangements of such coils for a single-phase winding. The actual winding configuration is taken from FIG. <B> 3, </B> all interconnections of half-turns <B> y </B> being made.
In the embodiment of FIG. <B> 6, </B> the winding is surrounded, on each of its faces, by a ring <B> 17 </B> coming <B> e </B> printing <B> </ B > on the insulation at the same time as the conductors <B> 30 </B> and, moreover, a direct connection <B> 18 </B> between this ring <B> 17 </ B> and the Line of conductors <B> 30. </B>
Of course, on the face not shown, this connection <B> 18 </B> is offset by a polar pitch with respect to the connection <B> 18 </B> indicated in the diagram. In the embodiment of FIG. <B> 7, </B> the. two rings <B> 17 </B> and <B> 19 </B> are established on the same face of the winding, the ring <B> 19 </B> being in the center and directly connected at 21 <B> to </B> one of the conductors <B> 30 </B> with an offset of one polar pitch on the direct connection <B> 18 </B> between the winding and the ring <B> 17. </B>
Fig. <B> 8 </B> shows how, with the same number of seventeen conductors per face as in fig. <B> 3, </B> a winding <B> with </B> four poles is produced. <B> It </B> suffices for this to modify the inclinations of the end parts of the conductors 40 to obtain the pitch desired winding. Fig. <B> 9 </B> shows, on the contrary, how we can modify the number of conductors without changing <B> the </B> number of poles. Here the <B> 50 </B> conductors are thirty-three per side.
After this reminder of the prior state of the art, machines will be described in which an element carries at least two windings of the types mentioned, not necessarily identical (and even in most practical cases, <B> different. - </B> rents), such an element being mechanically unitary.
In a first embodiment, these bobbins are stuck one <B> to </B> the other in the axial direction and fixed on either side of a single insulating ring 24 (fig. . <B> 10), </B> or, alternatively, of a single magnetic ring <B> 25 </B> whose surfaces are covered with an insulating layer (fig. <B> 11). < / B> These coils are, as a whole, designated by the reference numerals 22 and <B> 23. </B> It will be considered that from an electrical point of view, they are separately accessible by pairs of distinct brushes or wipers , <B> 26-27 </B> for winding 22, <B> 28-29 </B> for winding <B> 23, </B> fig. 12 <B> to </B> 14, and, for simplicity, that they are of a type each requiring only a pair of brushes or wipers.
When, for example, referring <B> to </B> in fig. 12, the winding 22 is supplied, an induced voltage is collected at the terminals of the winding <B> 23 </B> which can be used either to control the speed <B> of </B> rotation of the machine, or to supply a load. When the machine is started up, it works as a pure generator and two distinct voltages are collected, one at the terminals of each winding. As said, the two coils can be <B> to </B> different numbers of conductors. As a generator, the two voltages can therefore be of different values.
As a motor, the machine can have three speeds <B>: </B> one defined by the feeding of the winding 22, the other defined by the feeding of the winding <B> 23 </B> and the third defined by the supply of both windings <B> to </B> at the same time. Designating by <B> U, </B> the supply voltage between the brushes or wipers <B> 26-27 </B> and by <B> <U> U. </U> </B> the one between the brushes <B> 28 </B> and <B> 29, </B> these three speeds are K / Ul, K / U., and K / (UI + <B> <U> U.) , </U> </B> K denoting a coefficient of proportionality.
Of course, as shown <B> to </B> in fig. <B> 13, </B> the two windings can be placed in series at the terminals of a single power source, for example <B> 31 </B> in direct current, hence an increase in the operating voltage. In another way, as shown <B> to </B> in fig. 14, the two windings can be used for a machine <B> with </B> two directions of rotation, <B> with </B> using an inverter <B> 32 </B> which allows , <B> to </B> from the same source <B> 31, </B> to supply either one or the other of the two coils 22 and <B> 23. </B>
While it is clear, however, that in such a position, which can be enlarged by stacking more than two coils, the numbers of conductors of the coils may be different, and even the coils may be of distinct electrical nature, neck With direct and alternating current, these windings must remain suitable <B> for </B> a single number of pairs of magnetic poles. From a techno logical point of view, moreover, it is obvious that the coils, separately <B> </B> printed <B>, </B> must then be assembled on their insulating support. Finally, axial stacking tends <B> to </B> reduce the efficiency of the machine since the magnetic flux must pass through the coils in series.
In a second embodiment, the windings are concentric and carried by the same insulating support. These coils are designated by 42 and 43 in the half-sectional views of FIGS. <B> 15 </B> and <B> 16. </B> In fig. <B> 15, </B> the magnetic inductor is common to the two windings, each pole shoe <B> 7 </B> being <B> of </B> the same radial extension as that occupied by the, two windings 42 and 43. In fig. <B> 16, </B> two separate inductors <B> 36-37-38 </B> and 46-47-48 cooperate separately with the coils 42 and 43.
This, which can <B> already </B> be advantageous when the two windings have separate functions in the multiple machine, also allows multiple machines to be realized in which the number of poles are different from the winding < B> to </B> winding. This number will then preferably be greater for the outer ring than for the inner ring. <B> A </B> Simply by way of illustration, the half-view of FIG. <B> 17 </B> shows the driver of such a machine <B> with </B> four poles for the inner ring and eight for the outer ring.
Fig. <B> 18 </B> shows a front view of a concentric double coil <B> </B> rotor, with seventeen conductors per side for an eight pole <B> </B> machine. Fig. <B> 19 </B> shows a view of a rotor whose windings <B> 62 </B> and <B> 63 </B> have different numbers of conductors for the same number of poles. Fig. 20 shows a double winding, <B> 72-73 at </B> four poles. (inner ring) and eight poles (outer ring). These examples relate to <B> </B> direct current machines.
But it is also possible, as shown <B> to </B> in fig. 21, establish the humbucker with a center winding <B> 83 at </B> direct current and an outer winding <B> 82 at </B> alternating current, or, as shown <B> at </B> the fig. 22, with two windings <B> 92 </B> and <B> 93 to </B> alternating current, the outer winding <B> 92 </B> having a number of poles greater than <B> than </ B > that of the internal winding (in the diagram taken as an example, <B> 93 </B> is a <B> </B> four-pole winding and <B> 92 </B> is a <B> with </B> sixteen poles).
For machines, generators of native alternating current <B> at </B> high frequency although at moderate speed, it may be advantageous to establish the outer ring winding, whatever the inner winding may be <B> (to direct or alternating current) 43, with a Greek configuration, as indicated either in fig. <B> 23 </B> or in fig. 24. On the half-view of FIG. <B> 23, 113 </B> designates <B> the </B> Greek-shaped conductor, made of copper for example, and 114 designates gaps, made of a magnetic material such as iron, for example, between the sectors from the Greek.
On the half-view of FIG. 24, the Greek conductor <B> 103 </B> occupies almost the entire crown <B>; </B> this last configuration is all the more advantageous as the number of <B> </B> poles <B> </B> is high.
The sectional view of the corresponding machine, fig. <B> 25, </B> shows that the fixed cylinder head element comprises, as in fig. <B> 16, </B> two magnetic rings 44 and 45 mounted on the support plate <B> 5 </B> and that, advantageously, given the large number of magnetic inductor poles for the neck outer ring, a ring of iron rite <B> 138, </B> with narrow magnetic poles can be used; formed by magnetic treatment in this ring, replacing an inductor with <B> </B> mechanically distinct poles. We have indicated in <B> 11 </B> the two wipers for the winding in the shape of a Greek <B> 103. </B>
More advantageously still and as a variant of Fig. 25, the latter machine can be modified as shown in fig. <B> 26, </B> by establishing the stator in two identical parts and symmetrically arranged in relation to the rotor and, <B> </B> moreover, by establishing on each of the crowns <B> 138 </ B > and <B> 238 </B> in ferrite of the inductor for the outer ring of the rotor, a <B> to </B> alternating current winding in the shape of a Greek identical <B> to </B> that < B> 113 </B> of the rotor, facing <B> into </B> hell. These coils <B> 203 </B> and <B> 303 </B> have <B> 15 </B> and <B> 115 sockets;
</B> the winding <B> 113 </B> is devoid of wipers and an alternating current is induced in the windings <B> 203 </B> and <B> 303 </B> which can, or not, be electrically interconnected.
The inductor for the rotor winding 43 is also in two parts, 46-47-48 and 146-147-148, flanking the winding 43 <B> (at </B> direct or alternating current). Elements 146-147-148 are supported by a mounting plate 104.
<B> It </B> is obvious that the two arrangements can be combined, that is to say that two or more pairs of concentric coils can be assembled axially in a machine.