FR2541529A1 - Machine electromotrice a canaux multiples - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MACHINE ELECTROMOTRICE DU TYPE COMPORTANT UN STATOR ET UN ROTOR. LE STATOR, PAR EXEMPLE D'UN MOTEUR 61, COMPORTE DES GROUPES MULTIPLES D'ENROULEMENTS 66, 67, 68, 69 CONNECTES CHACUN ELECTRIQUEMENT ET DE FACON INDEPENDANTE A DES MOYENS ELECTRIQUES, PAR EXEMPLE UN CONVERTISSEUR 76 ALIMENTE PAR UNE SOURCE S DE COURANT CONTINU, AFIN QUE DES CANAUX D'ENERGIE SEPARES SOIENT ETABLIS ENTRE LES ENROULEMENTS ET LES MOYENS ELECTRIQUES POUR PERMETTRE LA TRANSMISSION SIMULTANEE ET INDEPENDANTE D'ENERGIE PAR LES CANAUX LORSQUE LA MACHINE FONCTIONNE. CETTE MACHINE PEUT FONCTIONNER EN MOTEUR OU EN GENERATRICE. DOMAINE D'APPLICATION: MOTEURS ET GENERATRICES ELECTRIQUES POUR APPLICATIONS DEMANDANT UNE HAUTE FIABILITE.

Description

L'invention concerne une machine électromotrice à canaux multiples du type

comportant un stator et un rotor.

Des moteurs électriques utilisés dans des envi-

ronnements exigeant la disponibilité d'une source fiable de force motrice, même en présence de défauts, dans les enroulements du moteur, tels qu'un circuit ouvert, un

court-circuit et une masse, sont inconnus jusqu'à présent.

Le terme fiable tel qu'utilisé ici peut être appliqué lorsqu'il existe des sources multiples redondantes de force motrice qui sont automatiquement présentes lorsque

l'un d'elles disparaît pour une raison quelconque.

Des sources redondantes multiples de force électromotrice, sous la forme de moteurs électriques multiples reliés pour entraîner une charge de manière qu'en cas de défaillance d'un moteur, un ou plusieurs moteurs restants entratnent la charge, sont connues depuis longtemps

Dans certains environnements o des cons idéra-

tions d'espace et de poids imposent l'utilisation d'un moteur unique, les sources redondantes multiples de force électromotrice sont simplement interdites Dans ce

type de situation, on a fait appel à des moteurs électri-

cues très sophistiqués et très coûteux dans l'espoir d'obtenir un moteur suffisamment durable, ayant prouvé

un temps moyen d'utilisation élevé entre défaillances.

Même avec les moteurs les plus coûteux, il existe toujours la possibilité d'un défaut apparaissant sur l'un des enroulements du moteur, avec la perte correspondante de force motrice L'invention telle que décrite ciaprès

propose, au moyen d'une fabrication nouvelle d'enroule-

ments multiples de stator, conjointement avec des canaux d'entrée de puissances multiples, un agencement stator/ rotor simple qui constitue une source redondante multiple

de force électromotrice.

Il existe un certain nombre d'applications commerciales, aérospatiales et militaires o il est très souhaitable de disposer de plusieurs canaux de puissance isolés électriquement les uns des autres et reliés aux mêmes charges o à des charges séparées Dans le passé,

le moyen le plus simple pour parvenir à ce résultat consis-

tait à utiliser un certain nombre de génératrices sépa-

rées qui délivraient de la puissance, chacune par un canal

séparé, aux mêmes charges ou à des charges séparées.

Dans le-cas o la puissance est transmise à la

même charge par des canaux séparés provenant de généra-

trices séparées, il existe naturellement la sécurité

d'une source de puissance redondante permettant de compen-

ser l'apparition possible d'un défaut dans un enroulement de l'une des génératrices, avec la perte correspondante

de la puissance fournie par la génératrice dont l'enroule-

ment est défaillant Lorsque les charges séparées sont alimentées en énergie par une seule génératrice, le problème a été plus généralement que les caractéristiques de la

charge alimentée par la génératrice sont reflétées élec-

triquement dans la génératrice, ce qui peut affecter le débit de cette dernière vers une autre charge, d'une manière inacceptable Dans le passé, la solution à ce problème des caractéristiques des charges reflétées électriquement dans Là génératrice a consisté à utiliser des génératrices séparées reliées à des charges séparées, ou à ajouter un circuit complexe assurant l'isolation entre les charges avec lesquelles une génératrice commune

est utilisée.

L'invention telle que décrite ci-après propose un agencement d'enroulements de stator dans une génératrice,

qui permet un fonctionnement en canaux de puissances mul-

tiples, avec des isolations électrique et magnétique

entre les canaux.

L'invention concerne plus particulièrement une machine électromotrice du type comportant un stator et

un rotor Le stator comporte des groupes multiples d'en-

roulements couplés chacun électriquement et de façon indé-

pendante à un dispositif électrique afin d'établir ainsi des canaux de puissance séparés entre les enroulements et le dispositif électrique pour permettre la transmission indépendante simultanée de puissance par les canaux lorsque la machine est en fonctionnement La machine électromotrice peut se présenter sous la forme d'un moteur

ou d'une génératrice.

L'un des objets principaux de l'invention est donc d'établir uneredondance de forces motrices multiples

dans un moteur électrique au moyen d'un agencement d'en-

roulements de stator qui coopère avec une structure de

rotor pour établir une sommation de couples électromagné-

tiques.

L'invention a également pour objet de même impor-

tance d'offrir une génératrice à canaux de puissances mul-

tiples redondants, comportant des sorties, isolées électriquement, vers la même charge ou vers des charges

différentes, par l'utilisation d'un agencement d'enroule-

ments de stator de même configuration que celui qui est utilisé pour former dans un moteur une redondance de

forces motrices multiples.

L'invention a également pour objet un moteur électrique à forces motrices redondantes multiples, dans lequel le rotor peut être du type à aimants permanents

ou du type à cage d'écureuil.

L'invention a pour autre objet une machine électromotrice comportant un stator possédant un certain

nombre d'enroulements individuels, ce nombre d'enroule-

ments correspondant à un nombre souhaité de sources de

force motrice ou de sorties de canaux de puissance.

L'invention a également pour autre objet une

machine électromotrice comportant un agencement d'enrou-

lements de stator tel que le stator est caractérisé par des régions multidimensionnelles définies, chacune de ces régions comprenant un groupe séparé d'enroulements pour établir ainsi des isolations électrique et magnétique

entre les groupes d'enroulements.

L'invention a également pour objet une machine électromotrice présentant un agencement d'enroulements de stator tel que le stator est caractérisé par un chevauchement défini de régions multidimensionnelles, un jeu d'enroulements de chacune des régions adjacentes

chevauchant un jeu d'enroulements d'une région adjacente.

Pour réaliser les objets précédents, il est prévu que la machine électromotrice selon l'invention peut être un moteur ou une génératrice.

Une forme de réalisation de l'invention se pré-

sente sous la forme d'une machine à courant continu sans balais, comportant un rotor à aimants permanents, tandis qu'une autre forme de réalisation de l'invention

se présente sous la forme d'un moteur à induction compor-

tant un rotor du type à cage d'écureuil.

La machine électromotrice selon l'invention

peut également se présenter sous la forme d'une généra-

trice dont le rotor est conçu pour être entrainé par une

source de force motrice.

Dans toutes les formes de réalisation de l'in-

vention, la structure du stator présente les caractéris-

tiques physiques indiquées ci-après.

Le stator comporte des groupes multiples d'enrou-

lements connectés électriquement, chacun indépendamment, à un dispositif électrique, lequel dispositif électrique, dans le cas d'une machine à courant continu sans balais, peut être un convertisseur qui fournit de l'énergie

d'entrée polyphasée aux groupes multiples d'enroulements.

Le convertisseur reçoit lui-même de l'énergie d'une

source de courant continu L'invention prévoit que cer-

taines formes de réalisation nécessitent deux, trois, quatre ou un plus grand nombre de jeux d'enroulements

de stator suivant le degré de redondance souhaité.

Le stator de toutes les formes de réalisation de l'invention comporte des régions multidimensionnelles

dans lesquelles sont disposés les groupes d'enroulements.

Cependant, dans une forme de réalisation de l'invention, les régions multidimensionnelles définies sont isolées mutuellement les unes des autres et chacune des régions

possède son propre groupe d'enroulements.

Dans une autre forme de réalisation de l'inven-

tion, les régions multidimensionnelles se chevauchent, chaque région possédant un groupe d'enroulements qui chevauche un groupe adjacent d'enroulements d'une région chevauchante. L'invention, lorsqu'elle est utilisée dans une machine électromotrice du type génératrice, exige évidem- ment que le rotor de la génératrice soit conçu pour être

entraîné par une source de force motrice.

La configuration du stator utilisé dans l'appli-

cation à une génératrice présente la même variété fonda-

mentale que celle indiquée pour l'utilisation en moteur.

Les différences principales résultent de la manière dont une ou plusieurs charges sont reliées aux canaux de puissancele nombre de ces canaux étant déterminé par

le nombre de groupes d'enroulements du stator.

Dans une application à une génératrice, il serait

très apprécié que, dans le cas de groupes multiples d'en-

roulements de stator qui sont tous connectés individuelle-

ment à la même charge, la présence d'une défaillance électrique de l'un quelconque des groupes d'enroulements n'interrompe pas l'application d'énergie à la charge, les canaux d'énergie redondants restants fournissant

l'énergie nécessaire à la charge.

Dans les cas o les groupes multiples d'enroule-

ments sont couplés individuellement ou par ensembles à des charges séparées, des canaux de puissance redondants sont établis, de par nature, vers les diverses charges en même temps que l'on s'assure que les caractéristiques électriques de l'une des charges n'affectent pas la

puissance transmise par les canaux à une autre charge.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'un moteur selon l'invention; la figure 2 est un schéma illustrant comment un groupe indépendant d'enroulements est bobiné sur le stator de la figure 1, dans le deuxième quadrant de ce stator; la figure 2 a est une illustration symbolique du montage en étoile des enroulements, représenté en détail sur la figure 2; la figure 3 est un schéma montrant la position de groupes multiples d'enroulements, quatre au total, placés de manière que chacun d'eux occupe une région

totalement exclue des régions occupées par les autres en-

roulements; les figures 3 a et 3 b illustrent une variante d'un agencement à deux enroulements occupant chacun une région totalement distincte de celle occupée par l'autre enroulement; les figures 3 c et 3 d illustrent une variante d'un agencement à trois enroulements occupant chacun une région totalement distincte des régions occupées par les autres enroulements; la figure 4 est une illustration dans trois dimensions destinée à montrer l'importance de l'expression "région multidimensionnelle définie" utilisée dans la

description de l'invention;

la figure 5 est un schéma d'une autre forme de réalisation de l'invention dont le stator, comme représenté, comporte des groupes d'enroulements situés dans des régions se chevauchant; la figure 6 est un schéma de la machine selon l'invention appliquée à un système de moteur à commande par moteur à courant continu sans balais;

la figure 7 est un schéma d'une forme de réa-

lisation de l'invention utilisée en tant que partie d'un système générateur d'énergie, pour établir des canaux de puissances multiples vers des charges multiples, chaque charge disposant d'au moins un canal redondant de puissance; la figure 8 est une coupe-transversale d'un moteur à induction à cage d'écureuil auquel l'invention peut s'appliquer; la figure 9 est un schéma d'une autre forme de réalisation de l'invention, utilisée dans une

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génératrice et établissant des canaux de puissance redon-

dants multiples vers une charge unique; et

la figure 10 est un schéma d'un autre dispo-

sitif de commande de moteur qui peut être utilisé en présence d'un moteur à induction à cage d'écureuil selon l'invention. Il existe certaines applications dans lesquelles il est souhaitable de disposer d'un moteur électrique à plusieurs canaux de puissance d'entrée, totalement isolés les uns des autres L'agencement du moteur qui sera à présent décrit établit cette isolation d'une manière telle qu'il est possible de faire fonctionner certains des canaux,tandis qu'un ou plusieurs autres des canaux ne sont pas utilisés par suite de défaillances Le moteur qui sera à présent décrit offre, pour un moteur électrique, des canaux d'énergie multiples qui sont isolés les uns

des autres, électriquement et magnétiquement.

On se référera à présent à la figure 1 qui montre en coupe un moteur 11 selon l'invention Le moteur 11 tel que représenté sur cette vue comprend un rotor 12 du type à aimants permanents Sur cette illustration, le rotor produit un champ à l'aide de 16 pôles d'aimants permanents L'un des pâles 13 du rotor est représenté sur les dessins Les 15 pôles restants ne portent pas de référence numérique, mais ils apparaissent clairement sur la figure 1 Le moteur 11 comporte un stator 14 qui est représenté schématiquement sur cette figure, et qui présente des encoches classiques de stator telles

qu'indiquées en 16 et 17 Dans ces encoches, sont posi-

tionnés des enroulements tels que ceux indiqués globa-

lement par les références numériques 21 et 27 Il convient de noter, que, bien que la figure 1 ne représente que les encoches de stator indiquées en 16 et 17, le stator 14 présente de telles encoches sur la totalité de son pourtour Dans cette forme de réalisation de l'invention,

uniquement à titre d'exemple et pour faciliter la des-

cription, le stator 14 est divisé en quatre parties appelées quadrants no 1, no 2, no 3, et N O 4 comme indiqué sur la figure 1 Chaque quadrant comporte un groupe

indépendant d'enroulements bobinés à l'intérieur des-

encoches du rotor, non représentées Pour apprécier comment ces groupes d'enroulements sont bobinés dans les encoches du stator, dans chacun des quadrants respectifs, on peut se reporter à la figure 2 qui doit être étudiée conjointement avec la figure 1 Pour explication, il convient d'abord de porter son attention sur la figure 1

ou, aux fins de description de l'invention, des lignes

18, 19 et 20 désignent des encoches de stator Ces lignes d'encoches du stator sont tracées de façon à coïncider avec les encoches du stator, non représentées, et elles sont destinées à donner une indication des limites des encoches qui sont identifiées sur la figure 2 comme étant situées entre les lignes d'encoches Par exemple, si l'on considère la figure 2 conjointement avec la figure 1, on peut noter que le numéro d'encoche 1 est

situé entre les lignes d'encoches 18 et 19 du stator 14.

Sur la figure 2, il est représenté des conducteurs électriques 23, 24 et 25 possédant des bornes respectives 1, 2 et 3 et bobinés de la façon montrée schématiquement sur la figure 2 Si l'on considère ensemble les figures 1 et 2, on voit que chacun des quadrants restants no 1,

n 03 et N O 4 est conçu pour posséder des groupes indivi-

duels d'enroulements bobinés de la même manière que ceux

représentés pour le quadrant n 2.

La figure 2 a illustre le montage classique tri-

phasé en étoile dont une représentation schématique est donnée en détail sur la figure 2 Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, il est évident qu'un montage triphasé des enroulements en triangle peut être substitué au montage triphasé en étoile de la

figure 2.

On a noté que chacun des quadrants N O 1, N O 2, N O 3 et N O 4 est conçu pour comporter, dans une forme de réalisation de l'invention, des enroulements séparés

non représentés sur la figure 1, mais représentés sché-

matiquement sur la figure 3 par des sections 26, 27, 28 et 29 entourées de lignes discontinues Chacun de ces enroulements séparés est alimenté en énergie par des conducteurs électriques séparés 31, 32, 33 et 34 Ces

conducteurs électriques représentent des canaux indivi-

duels et indépendants d'entrée d'énergie Durant le

fonctionnement en tant que moteur, chaque groupe d'enrou-

lements 26, 27, 28 et 29 forme, avec les quatre pôles

du rotor 12 faisant face aux enroulements, un canal in-

dépendant ayant son propre champ magnétique et dont les enroulements qui lui sont propres ne sont pas affectés par des défaillances apparaissant dans l'un quelconque ou plusieurs des enroulements des autres canaux Lorsque le rotor 12 tourne pendant le fonctionnement du moteur, les enroulements des canaux 26, 27, 28 et 29 font face à des pâles différents du rotor 12 Il ressort de ce qui précède que, quand bien même le rotor se déplace et que ses pôles traversent les champs successifs produits par les enroulements respectifs, les enroulements restent en eux-mêmes isolés les uns des autres et, par conséquent, l'énergie fournie à chacun de ces enroulements reste

isolée de l'énergie circulant dans les canaux des enroule-

ments adjacents.

On se référera à présent aux figures 3 a à 3 d qui illustrent schématiquement un certain nombre de configurations d'enroulements de stator entrant dans le cadre de l'invention Ainsi, on peut observer sur la figure 3 a deux groupes d'enroulements désignés par les références 36 et 37 L'enroulement 36 occupe une plus petite partie de la circonférence totale du stator que l'enroulement 37 Ce dernier est bobiné sur la partie

restante du stator, de la manière représentée.

La figure 3 b illustre deux enroulements 38 et 39 occupant deux zones circonférentielles égales du stator 14. Les figures 3 c et 3 d illustrent une variante de configurations d'enroulements, comprenant une paire

d'enroulements 41 et 42 de mêmes dimensions, et un troi-

sième enroulement 43 qui occupe la partie restante de la zone circonférentielle du stator 14, non occupée

par les enroulements 41 et 42 La figure 3 d montre égale-

ment trois groupes d'enroulements individuels 46, 47 et 48 Cependant, dans cette configuration, chacun des enroulements occupe un tiers de la zone circonférentielle

totale du stator 14 Il convient de noter que les agen-

cements d'enroulements montrés sur les figures 3 et 3 a à 3 d ne constituent que des exemples de variantes de

positions d'enroulements de stator prévues par l'inven-

tion, et que d'autres agencements et variantes peuvent

être utilisés sans sortir du cadre de l'invention.

On se référera à présent à la figure 4 qui est une représentation dans trois dimensions destinée à

montrer l'importance de l'expression "région multi-

dimensionnelle définie ", laquelle expression est utilisée parfois ciaprès pour indiquer la position d'enroulements

individuels montés dans un stator selon l'invention.

La région à dimensions multiples, ou région multidimen-

sionnelle désignée par la flèche 51, est définie par

un plan 52 qui est représenté comme traversant perpendi-

culairement le stator 14 et coupant perpendiculairement un axe 53 qui coïncide avec l'axe de rotation du rotor,

non représenté sur la figure 4.

On se référera à présent à la figure 5 qui représente schématiquement quatre groupes d'enroulements 56, 57, 58 et 59 Dans chacune des formes de réalisation

décrites jusqu'à présent, chacun des enroulements indi-

viduels est situé dans une région à dimensions multiples, ces régions ne se chevauchant pas Il est cependant

apparu qu'il existe des cas o une isolation électro-

magnétique peut être comprise et les enroulements situés dans les régions peuvent se chevaucher L'invention

prévoit les cas o des canaux d'énergie redondants peu-

vent comprendre des enroulements se chevauchant.

Il apparaîtra, en ce qui concerne le moteur décrit ci-après, que le nombre de pâles du rotor est choisi comme étant égal à un multiple quelconque des canaux nécessaires A titre illustratif, uniquement en ce qui concerne les figures 1 et 2, quatre canaux ont été choisis, de même que 16-pôles sur le rotor Il convient également de noter que le nombre d'encoches du stator peut de façon similaire être égal à tout multiple approprié du nombre de canaux d'énergie. On se référera à présent à la figure 6 qui est

un schéma de l'invention appliquée à un système de com-

mande de moteur à courant continu sans balais Le fonctionnement du moteur électrique décrit en regard des figures 1 et 2 peut être obtenu par l'application d'une énergie d'entrée polyphasée à un ou plusieurs des quatre groupes d'enroulements, à partir d'un convertisseur dont la fréquence est déterminée par la vitesse du rotor et le nombre de pôles de champ Dans l'agencement décrit

plus en détail en regard de la figure 6, si un ou plu-

sieurs groupes d'enroulements présentent des défaillances, le moteur peut encore fonctionner par les canaux de puissance restants aboutissant aux groupes d'enroulements sans défauts La figure 6 représente schématiquement un moteur 61 à courant continu, sans balais, dans lequel, à titre uniquement illustratif et explicatif, quatre

groupes d'enroulements 66, 67, 68 et 69 sont représentés.

Cet agencement est analogue à celui décrit pour le moteur

des figures 1 et 2 Il convient de noter que l'un quel-

conque des autres agencements d'enroulements des figures 3 a à 3 d et de la figure 5 peut être utilisé, avec la modification correspondante des canaux d'énergie et

du degré d'isolation qu'un groupe d'enroulements particu-

lier permet de par sa nature Le rotor n'est pas repré-

senté sur ce schéma; cependant, il convient de noter que le rotor, bien que non représenté, est accouplé à un arbre 62 du moteur qui, lui-même, est accouplé à une charge 63 de façon à l'entraîner Chacun des enroulements 66, 67, 68 et 69 est connecté électriquement de façon indépendante à un dispositif électrique se présentant

sous la forme d'un convertisseur 76, au moyen de conduc-

teurs électriques 71, 72, 73 et 74, respectivement Les connexions électriques venant d'être indiquées permettent l'établissement de canaux d'énergie séparés partant des enroulements cités, passant dans le convertisseur 76 et aboutissant à une source d'alimentation en courant

continu par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 75.

La commande du moteur montrée sur la figure 6 ne sera pas décrite en détail, car elle est classique Il semble suffisant d'indiquer que le moteur 61 à courant continu,

sans balais, comprend un tachymètre 77 relié à un contrô-

leur 80 par un conducteur 78, le contrôleur 80 du moteur recevant de l'énergie de la source d'alimentation en

courant continu par l'intermédiaire d'un conducteur 79.

La source de courant est indiquée en S Le contrôleur du moteur délivre, par des conducteurs 81 et-82, des signaux de fréquence et de position destinés à commander

le convertisseur 76 d'une manière tout à fait classique.

Il convient de noter que dans la forme de réalisation montrée sur la figure 6, dans le cas o, par exemple, l'enroulement 66 présente un défaut et tombe en panne,

des canaux de l'énergie redondants partent du convertis-

seur 76 par les conducteurs restants 72, 73-et 74.

On se référera à présent à la figure 7 qui est un schéma d'une forme de réalisation de l'invention dans laquelle les agencements d'enroulements multiples de stator, décrits précédemment, trouvent une utilité pour constituer des canaux d'énergie multiples aboutissant à des charges multiples disposant chacune d'au moins

un canal de puissance redondant Comme indiqué précédem-

ment, il existe certaines applications o, pour des considérations d'espace et de poids, il faut faire appel à une seule génératrice pour constituer une source d'énergie isolée et indépendante alimentant des charges individuelles par des canaux séparés Il est également souhaitable, dans certaines applications, de pouvoir assurer l'alimentation redondante en énergie d'une charge dans le cas o l'un des canaux d'énergie ou de puissance aboutissant à la charge présente une défaillance Un tel dispositif est illustré sur la figure 7 o on peut voir, représentée schématiquement,

une génératrice 85 comportant, par exemple, des enroule-

ments de stator 86, 87, 88 et 89 La génératrice 85

comporte un rotor non représenté, entraîné, par l'inter-

médiaire d'un arbre 91, par une source de force motrice représentée ici sous la forme d'un moteur 92 Il appa- raît àisément que l'agencement montré schématiquement sur la figure 7 présente des sorties électriques isolées constituées par des conducteurs 93, 94, 97 et 98 qui aboutissent à des charges 96 et 100 par l'intermédiaire

de conducteurs 95 et 99 Les groupes multiples d'enrou-

lements 86, 87, 88 et 89 sont couplés électriquement, comme indiqué cidessus,aux charges et constituent, dans le cas d'une défaillance ou d'un défaut d'un enroulement de stator, des canaux d'énergie redondants partant des enroulements restants du stator et aboutissant aux charges 96 et 100 Dans cette application, il apparaît que chacune des charges 96 et 100 comporte deux canaux de puissance redondants représentés par des paires de conducteurs électriques 93, 94, ainsi que par des paires

de conducteurs électriques 97 et 98.

On se référera à présent à la figure 8 qui est une coupe d'un -moteur à induction à cage d'écureuil

4 quipé d'un rotor classique 103 du type à cage d'écureuil.

Le moteur 101 à induction comporte un stator 102 qui

possède, aux fins de la présente description, les mêmes

quatre ensembles d'enroulements que ceux décrits en regard des figures 1 et 2 Ce moteur diffère de celui des figures 1 et 2 par le fait qu'il comporte, comme indiqué précédemment, un rotor 103 à cage d'écureuil à la place d'un rotor à aimants permanents La figure 9

représente le moteur à induction à cage d'écureuil en-

traînant une charge 109 par l'intermédiaire d'un arbre 108 Le fonctionnement en canaux multiples est obtenu

par l'application d'un courant alternatif, par l'inter-

médiaire d'un dispositif électrique 114 qui divise classiquement le courant alternatif reçu et le transmet aux canaux d'énergie respectifs identifiés par les conducteurs électriques 110, 111, 112 et 113 qui sont représentés comme étant connectés aux enroulements respectifs 104, 105, 106 et 107 Les enroulements de la

cage d'écureuil du moteur tels que montrés schématique-

ment sur la figure 8 produisent le champ magnétique in-

duit qui engendre un couple mécanique destiné à faire tourner l'arbre 108 et donc la charge 109 Dans le cas du moteur à induction à rotor à cage d'écureuil, le nombre de pôles du rotor 103 est déterminé par le nombre d'enroulements du stator et ce nombre peut être choisi

comme étant égal à un multiple du nombre de canaux sou-

haité On se référera à présent à la figure 10 qui

représente schématiquement un autre dispositif de com- mande de moteur selon l'invention, mis en oeuvre lors-

qu'un moteur à induction à cage d'écureuil selon l'in-

vention est utilisé Il est inutile de décrire beaucoup plus en détail la figure 10, autrement que pour indiquer qu'elle représente schématiquement un moteur 101 à cage d'écureuil du même type que celui décrit en regard de la figure 9 L'addition d'un tachymètre 115, ainsi que d'un contrôleur 117 et d'un dispositif électrique se présentant sous la forme d'un convertisseur, démontre un autre agencement possible de commande d'un moteur, pouvant utiliser le concept des canaux d'énergie redondants multiples, matérialisé par l'utilisation d'enroulements multiples de stator dans le moteur 101 à cage d'écureuil La ligne 118 reliant le contrôleur 117 au convertisseur 120 transmet des signaux de fréquence

et la ligne reliant le contrôleur au moteur 101 trans-

met des signaux de vitesse.

On a décrit jusqu'à présent le fonctionnement

de moteursà canaux multiples, ainsi que de génératrices.

La description qui suit portera sur la nature des défauts

apparaissant dans les enroulements et sur l'effet de ces défauts en ce qui concerne l'isolation Il existe trois types fondamentaux de défaillance ou pannes affectant les enroulements, à savoir le court- circuit, le circuit ouvert et la mise à la masse Dans le cas

d'un court-circuit, une ou plusieurs spires des enroule-

ments du stator du canal défaillant entrent en court-

circuit Dans le cas de moteurs électriques et de géné-

ratrices à champs produits par les aimants permanents, comme décrit précédemment, une telle défaillance a pour résultat la génération d'une certaine quantité d'énergie

qui est introduite dans les enroulements en court-circuit.

Cette quantité d'énergie perdue par court-circuit doit

être fournie par le ou les canaux restants en fonctionne-

ment dans le cas d'un moteur électrique, ou par la source de force motrice, c'est-à-dire par le moteur principal dans le cas d'une génératrice électrique Hormis ce type de perte, l'effet produit par les canaux défaillants sur les canaux en fonctionnement est minime Dans les cas d'un moteur à induction du type montré sur la figure 8,

la défaillance par court-circuit décrite ci-dessus n'en-

gendre aucune énergie dans l'enroulement en court-circuit tant qu'il est isolé, car le rotor à cage d'écureuil ne produit le champ magnétique que par une induction provenant des enroulements du stator La présence d'un

défaut constitué par un circuit ouvert dans des enrou-

lements du stator rend inutilisable le canal défaillant, mais n'affecte pas du tout le fonctionnement des autres canaux Le défaut constitué par une mise à la masse présente par ailleurs des effets similaires à ceux du court-circuit Il apparaît donc que l'effet de canaux défaillants est isolé et que ces canaux produisent un

effet minimal sur le fonctionnement des autres canaux.

Sur la figure 2, les connexions d'extrémité des conducteurs 23, 24 et 25 sont représentés en CE et l'intervalle indiqué par la double flèche désigne la zone dans laquelle les fils conducteurs sont logés

dans les encoches.

Il va de soi que de nombreuses modifications

peuvent être apportées à la machine décrite et repré-

sentée sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1 Machine électromotrice du type comportant un stator ( 14) et un rotor ( 12), caractérisée en ce que le stator comporte des groupes multiples d'enroulements connectés chacun électriquement et de façon indépendante à des moyens électriques pour établir ainsi des canaux

d'énergie séparés qui permettent la transmission indé-

pendante et simultanée de puissance, par ces canaux,

lorsque la machine est en fonctionnement.

2 Machine électromotrice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle constitue un moteur ( 11) dont le rotor est du type à aimants permanents, les moyens électriques fournissant de l'énergie polyphasée

d'entrée auxdits groupes d'enroulements.

3 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 2, caractérisée en ce que le moteur est un moteur ( 61) à courant continu, sans balais, et en ce que l'énergie polyphasée d'entrée est fournie par un convertisseur

( 76) alimenté par une source (S) de courant continu.

4 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 3; caractérisée en ce que les groupes multiples d'enroulements comprennent deux groupes d'enroulements

( 36, 37 ou 38, 39).

Machine électromotrice selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que les groupes multiples d'enroulements comprennent trois groupes d'enroulements

( 41, 42, 43 ou 46, 47, 48).

6 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 3, caractérisée en ce que les groupes multiples d'enroulements comprennent quatre groupes d'enroulements

( 26, 27, 28, 29).

7 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 1, caractérisée en ce que le stator comporte des

régions multidimensionnelles définies ( 51) dans lesquel-

les sont disposés lesdits groupes d'enroulements.

8 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 7, caractérisée en ce que les régions multi-

dimensionnelles définies s'excluent mutuellement et

comportent chacune un groupe séparé d'enroulements.

9 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 7, caractérisée en ce que les régions se chevauchent mutuellement et en ce que chaque groupe d'enroulements chevauche un groupe adjacent d'enroulements d'une région chevauchante.

Machine électromotrice selon la revendica-

tion 8, caractérisée en ce qu'elle constitue un moteur ( 11) dont le rotor ( 12) est du type à aimants permanents, lesdits moyens électriques fournissant de l'énergie

polyphasée d'entrée auxdits groupes d'enroulements.

11 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 10, caractérisée en ce que le moteur est un moteur < 61) à courant continu, sans balais, et en ce que

l'énergie polyphasée d'entrée est fournie par un conver-

tisseur ( 76) alimenté par une source (S) de courant continu.

12 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 9, caractérisée en ce qu'elle constitue un moteur ( 11) dont le rotor ( 12) est du type à aimants permanents, lesdits moyens électriques fournissant de l'énergie

polyphasée d'entrée auxdits groupes d'enroulements.

13 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 12, caractérisée en ce que le moteur est un moteur ( 61) à courant continu, sans balais, et en ce que

l'énergie polyphasée d'entrée est fournie par un conver-

tisseur ( 76) alimenté par une source (S) de courant continu,

14 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 1, caractérisée en ce qu'elle constitue un moteur ( 101) à induction dont le rotor ( 103) est du type à

cage d'écureuil.

Machine électromotrice selon la revendica-

tion 14, caractérisée en ce que les groupes multiples

d'enroulements comprennent trois groupes d'enroulements.

16 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 14, caractérisée en ce que les groupes multiples d'enroulements comprennent quatre groupes d'enroulements

( 104, 105, 106, 107).

17 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 14, caractérisée en ce que le stator présente des régions multidimensionnelles définies ( 51) dans lesquelles sont disposés lesdits groupes d'enroulements.

18 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 17, caractérisée en ce que les régions multidimen-

sionnelles définies s'excluent mutuellement et possèdent

chacune un groupe séparé d'enroulements.

19 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 17, caractérisée en ce que les régions se chevau-

chent mutuellement et en ce que chacun desdits groupes

d'enroulements chevauche un groupe adjacent d'enroule-

ments d'une région chevauchante.

20 Machine électromotrice-selon la revendica-

tion 19, caractérisée en ce que les moyens électriques

fournissent de l'énergie polyphasée d'entrée.

21 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 20, caractérisée en ce que les moyens électriques fournissant de l'énergie polyphasée d'entrée comprennent un convertisseur ( 120) connecté à une source (S) de

courant continu.

22 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 1, caractérisée en ce qu'elle constitue une généra-

trice ( 85) dont le rotor est relié à une source ( 92) de force motrice, les moyens électriques constituant

une charge électrique ( 96, 100).

23 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 22, caractérisée en ce que la charge électrique est constituée de charges multiples ( 96, 100) connectées chacune individuellement à au moins l'un desdits

groupes d'enroulements.

24 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 23, caractérisée en ce que le rotor est du type

à aimants permanents.

Machine électromotrice selon la revendica-

tion 23, caractérisée en ce-que le stator présente des régions multidimensionnelles définies ( 51) dans

lesquelles sont situés lesdits groupes d'enroulements.

26 Machine électromotrice selon la revendica-

tion 25, caractérisée en ce que lesdites régions multi-

dimensionnelles définies s'excluent mutuellement et comportent chacune un groupe séparé d'enroulements. 27 Moteur à courant continu sans balais, à aimants permanents, à redondance multiple d'énergie

motrice, assurée par sommation de couples électromagné-

tiques, le moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte un stator et un rotor à aimants permanents, le stator comportant des groupes multiples d'enroulements ( 66, 67, 68, 69) connectés chacun électriquement, de façon indépendante, à une source polyphasée d'énergie motrice pour établir ainsi les canaux d'énergie séparés vers lesdits groupes d'enroulements et produire une force motrice délivrée en continu par le rotor dans le

cas o l'un des groupes d'enroulements subit une défail-

lance électrique.

28 Moteur selon la revendica-

tion 27, caractérisé en ce que le stator présente des régions multidimensionnelles définies ( 51) dans

lesquelles sont disposés les groupes d'enroulements.

29 Moteur selon la revendica-

tion 28, caractérisé en ce que les régions multi-

dimensionnelles définies s'excluent mutuellement et

comportent chacune un groupe séparé d'enroulements.

Moteur selon la revendica-

tion 27, caractérisé en ce que lesdites régions se chevauchent mutuellement et en ce que chaque groupe

d'enroulements chevauche un groupe adjacent d'enroule-

ments d'une région chevauchante.

31 Moteur à induction à cage d'écureuil à redondance multiple d'énergie motrice, assurée par sommation de couples électromagnétiques, le moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte un stator ( 102) et un rotor ( 103) du type à cage d'écureuil, le stator comportant des groupes multiples d'enroulements ( 104, e, 106, 107) connectés chacun électriquement et de façon indépendante à une source d'énergie électrique polyphasée pour établir ainsi des canaux d'énergie séparés

vers ledit groupe d'enroulements et assurer ainsi la conti-

nuité de transmission par le rotor d'une force motrice dans le cas o l'un des groupes d'enroulements

subit une défaillance électrique.

32 Moteur selon la revendica-

tion 31, caractérisé en ce que le stator présente des régions multidimensionnelles définies ( 51) dans lesquelles

sont disposés les groupes d'enroulements.

33 Moteur selon la revendica-

tion 32, caractérisé en ce que les régions multi-

dimensionnelles définies s'excluent mutuellement et en

ce que chaque région comporte un groupe séparé d'enrou-

lements.

34 Moteur selon la revendica-

tion 31, caractérisé en ce que les régions se chevau-

chent mutuellement et en-ce que chaque groupe d'enrou-

lements chevauche un groupe adjacent d'enroulements

d'une région chevauchante.

Génératrice à canaux multiples comportant des sorties isolées électriquement, vers des charges multiples ( 96, 100), caractérisée en ce qu'elle comporte un stator et un rotor-conçu pour être entraîné par une source ( 92) d'énergie motrice, le stator comportant des groupes multiples d'enroulements ( 86, 87, 88, 89) qui sont conçus pour être connectés électriquement à une charge afin d'établir des canaux de puissance,

isolés électriquement, vers ladite charge.

36 Génératrice selon la revendication 35, caractérisée en ce que le stator présente des régions multidimensionnelles définies ( 51) dans lesquelles

sont disposés lesdits groupes d'enroulements.

37 Génératrice selon la revendication 36, caractérisée en ce que les régions multidimensionnelles définies s'excluent mutuellement et en ce que chaque

région comporte un groupe séparé d'enroulements.

38 Génératrice selon la revendication 37, caractérisée en ce que le rotor est du type à aimants permanents, 39 Génératrice selon la revendication 35, caractérisée en ce que la charge est constituée de

charges multiples ( 96, 100) qui sont connectées électri-

quement et respectivement à au moins un canal d'énergie.