FR2616980A1

FR2616980A1 - Universal reversible-induction machine

Info

Publication number: FR2616980A1
Application number: FR8708553A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1987-06-18
Publication date: 1988-12-23

Abstract

Universal reversible-induction machine generating and receiving alternating electric current and direct current, comprising, arranged symmetrically and identically on two parallel planes, a set of at least three movable field poles 16 integral with the rotation shaft 5, and magnetised by an excitation coil, the poles acting by electrical induction on an armature winding 4 distributed over two fixtures 1, 2 which are concentric with the shaft and integral with the casing 11 and form two magnetic circuits open at the air gaps 12, 13.

Description

La présente invention concerne une machine à induction magnétique génératrice de réceptrice de courant électrique continu et alternatif spécialement conçue pour la conversion et la distribution de toutes formes d'énergie naturelle, en rapport avec les exigences actuelles d'économie, de fiabilité et de sécurité de l'industrie moderne.The present invention relates to a magnetic induction machine generating a direct and alternating electric current specially designed for the conversion and distribution of all forms of natural energy, in relation to the current requirements of economy, reliability and safety of modern industry.

Les machines connues de ce genre produisent un courant électrique alternatif qu'il est nécessaire de redresser par des moyens auxiliaires pour obtenir du courant continu. Ces machines sont connues eous le nom d'alternateurs et de dynamos.Known machines of this kind produce an alternating electric current which must be rectified by auxiliary means in order to obtain direct current. These machines are known under the name of alternators and dynamos.

D'une façon générale elles ont pour inconvénients de nécessiter des éléments auxiliaires tels que régulateurs de vitesse, réducteurs de vitesse, collecteurs, redresseurs de courant en tous genres, mécaniques statiques, semi-conducteurs, solides, liquides, gazeux... dont dépend principalement leur fiabilité,pour produire des courants alternatifs de fréquence constante ou 6i- plement du courant continu.Generally they have the drawbacks of requiring auxiliary elements such as speed regulators, speed reducers, collectors, current rectifiers of all kinds, static mechanics, semiconductors, solids, liquids, gases ... on which depends mainly their reliability, to produce alternating currents of constant frequency or fully direct current.

La présente invention a pour objet de supprimer tous ces inconvénients en produisant directement les courants électriques désirés par simple rotation des p8les ragnétiques inducteurs.The object of the present invention is to eliminate all these drawbacks by directly producing the desired electric currents by simple rotation of the inductive ragnetic poles.

Les machines construites selon la présente invention sont caractérisées en ce que l'action inductrice des p8les inducteurs ne produit aucune phase négative. The machines constructed according to the present invention are characterized in that the inductive action of the inducing poles produces no negative phase.

On comprendra vieux les caractéristiques et avantages de l'invention en se référant au dessin annexé, dans lequel s
La figure 1 représente une vue schématique de face d'une forme d'exécution d'une machine construite selon l'invention et donnée a titre d'exemple non limitatif ,tandis que la figure 2 en représente un détail.The characteristics and advantages of the invention will be understood from an old age by referring to the appended drawing, in which s
Figure 1 shows a schematic front view of an embodiment of a machine built according to the invention and given by way of non-limiting example, while Figure 2 shows a detail.

L'induit de Ia machine comprend quatre armatures de forme circulaire dont deux sont visibles en 1 et 2 les deux autres étant situées symétriquement â celles-cur la face gostérieure non visible de la machine.The armature of the machine comprises four armatures of circular shape, two of which are visible at 1 and 2, the other two being located symmetrically with respect to the non-visible upper face of the machine.

Ces armatures sont en fer doux et comportent des encoche 3 prévues pour le logement de l'enroulement d'induit 4. Elles sont fixes et concentriques autour de l'arbre 5 de la machine,sans que leurs extrémités telles que 6 et 7, 8 et 9 se touchent.These frames are made of soft iron and have notches 3 provided for housing the armature winding 4. They are fixed and concentric around the shaft 5 of the machine, without their ends such as 6 and 7, 8 and 9 touch each other.

D'autre part, ces armatures d'induit sont solidaires les unes des autres par l'intermédiaire des queues d'aronde 10 et de la carcasse 11 de la machine en matériau magnétique, constituant ainsi sur chaque face un circuit magnétique ouvert par les entrefers tels que 12 et 13.On the other hand, these armature armatures are integral with each other by means of the dovetails 10 and the carcass 11 of the machine made of magnetic material, thus constituting on each face a magnetic circuit open by the air gaps. such as 12 and 13.

Dans l'exemple représenté, l'inducteur est mobile et solidaire de l'arbre 5 de la machine. I1 est composé de deux jeux de trois pôles dont l'un qui porte la référence 16 est visible sur la figure, l'autre étant disposé symétriquement à celui-ci sur 1'arbre 5 sur la face postérieure non visible. Les pôles sont
espacés entre eux de 1200.In the example shown, the inductor is movable and integral with the shaft 5 of the machine. It is composed of two sets of three poles, one of which bears the reference 16 is visible in the figure, the other being arranged symmetrically thereon on the shaft 5 on the rear side which is not visible. The poles are
spaced 1200 apart.

Ces deux jeux de pôles 16 sont aimantés par une bobine excitatrice commune creuse disposée entre eux, entourant l'arbre 5 en le laissant libre de rotation. Cette bobine creuse est solidaire de la carcasse 11 par ses flasques en matière isolante dont l'un 17 est visible sur la figure.These two sets of poles 16 are magnetized by a common hollow excitation coil disposed between them, surrounding the shaft 5 leaving it free to rotate. This hollow coil is secured to the carcass 11 by its flanges of insulating material, one of which 17 is visible in the figure.

La machine comporte d'autre part deux "éléments neutres 14 et 14' identiques,représentés en coupe longitudinale sur la figure 2. The machine also comprises two identical "neutral elements 14 and 14 ', shown in longitudinal section in FIG. 2.

Ces "éléments neutres" font bloc avec la carcasse 11 de a machine, au moyen des vis de fixation 15. Ils sont constitués de matériaux magnétiques doux tels que fer doux, ferrites doux, et usinés en forme d'U par tournage ou emboutissage , dont la partie inférieure est alésée pour entre concentrique à l'arbre SfCGx armatures d'induit 1 et 2, 3gxe de meilleure conductibilité magnétique étant longitudinal Ceséléments neutres" 14ss14' enveloppent sans les toucher , l'un 14 les extrémités 6 et 7 des armatures 1 et 2 ainsi que les prolongements de l'enroulement 4 et également les extrémités et enroulement correspondants symétriques des armatures d'induit situées sur la face postérieure , no:l visibles sur la figure, l'autre 14' envelop les le6 extrémités 8 et 9 des armatures 1 et 2 ainsi que leurs
prolongements et celles non visibles des armatures d'induit et
leurs prolongements placés sur la face arrière de la machine.These "neutral elements" form a block with the carcass 11 of a machine, by means of the fixing screws 15. They are made of soft magnetic materials such as soft iron, soft ferrites, and machined in U shape by turning or stamping, whose lower part is bored for between concentric to the shaft SfCGx armature armatures 1 and 2, 3gxe of better magnetic conductivity being longitudinal These neutral elements "14ss14 'envelop without touching them, one 14 the ends 6 and 7 of the armatures 1 and 2 as well as the extensions of the winding 4 and also the corresponding symmetrical ends and winding of the armature armatures located on the rear face, no: l visible in the figure, the other 14 'envelop the le6 ends 8 and 9 of reinforcements 1 and 2 as well as their
extensions and those not visible of armature armatures and
their extensions placed on the rear face of the machine.

Le fonctionnement de la machine est le suivant s
L'arbre 5 est couplé à celui d'une source d'énergie mécanique
habituelle s machine à vapeur, hydro-électrique, thermique ,etc... The operation of the machine is as follows:
The shaft 5 is coupled to that of a mechanical energy source
usual steam engine, hydro-electric, thermal, etc ...

fl entraille par rotation les piles inducteurs 16 qui se déplacent
dans le ohamp des armatures telles que 1 et 2. Initialement ces
p8les possèdent une aimantation rémanente subsistant d'un fonction
nement antérieur.Ils provoquent donc en se déplaçant une variation
de flux inducteur dans les enroulements d'induit et cette variation
engendre dans les dits enroulements une force électromotrice induite
dont l'expression est e = & conformément à l'électrodynamique.fl rotates the inductor batteries 16 which move
in the frame of frames such as 1 and 2. Initially these
p8les have a remanent magnetization subsisting of a function
anteriorly. They cause by moving a variation
of inductive flux in the armature windings and this variation
generates in said windings an induced electromotive force
whose expression is e = & in accordance with electrodynamics.

t
On constate que ce phénomène d'induction électrique ne se produit
qu'au voisinage des encoches 3 du fait que les "élément6 neutres"
14,14' dévient le flux inducteur dans une direction perpendicu
laire à celle du champ des armatures d'induit et d'autre part court
circuitent les pôles inducteurs qui passent devant eux, éliminant
ainsi toute phase négative dans la production de courant électrique
induit et, en raison de la réversibilité de l'électrodynamisme, toute
production énergétique lorsque la machine fonctionne en moteur.t
We observe that this phenomenon of electrical induction does not occur
that in the vicinity of the notches 3 because the "neutral element6"
14,14 'deflects the inductive flux in a perpendicular direction
armature to that of the armature field and on the other hand short
circuit the inductor poles that pass in front of them, eliminating
thus any negative phase in the production of electric current
induced and, due to the reversibility of electrodynamics, any
energy production when the machine operates as an engine.

La continuité de la production du courant est assurée du fait que
le nombre de piles inducteurs 16 est tel par rapport au nombre
d'armatures d'induit qu'un pôle inducteur n'est court-circuité que
lorsqu'un autre p8le est actif. C'est la raison pour laquelle
l'inducteur -comporte trois piles qur chaque face de la machine quand
les armatures d'induit correspondantes sont au nombre de deux.The continuity of current production is ensured by the fact that
the number of inductor batteries 16 is such compared to the number
armature armatures that an inductor pole is only short-circuited
when another pole is active. This is the reason
inductor - has three batteries on each side of the machine when
there are two corresponding armatures.

Pour obtenir du courant alternatif il suffit d'alimenter la bobine
creuse dont on aperçoit le flasque isolant en courant alternatif de
se fréquence que celle du courant alternatif que l'on veut obtenir.To obtain alternating current it is enough to supply the coil
hollow of which we see the insulating flange in alternating current of
frequency as that of the alternating current that we want to obtain.

En effet , lorsque les piles inducteurs changent de polarité le
courant induit produit par leur rotation change de sens à la mssme
cadence.When the inductor batteries change polarity, the
induced current produced by their rotation changes direction to the same
cadence.

On notera que les enroulements d'induit 4 peuvent être indifféremment branchés en "série" ou en parallèle", ce qui justifie un gain rortat de force électro motrice ou d'intensité de courant par tour d?arère, ajonc de puissance massique. On remarque également que la machine ne comportant aucun bobinage tournant, ni de contacts glissants, les limites de tolérance de la vitesse de rotation se trouvent en conséquence reculées. It will be noted that the armature windings 4 can be interconnected in "series" or in parallel ", which justifies a rortate gain in electromotive force or current intensity per turn of backward, gorse of mass power. note also that as the machine does not have any rotating winding, nor sliding contacts, the tolerance limits of the rotation speed are consequently increased.

L'invention présente les avantages suivants
- Universalité d'emploi et unicité de fabrication
- Les machines construites conformément à l'invention ne comportent aucun contact glissant,ni collecteur,ni commutateur électrique, mécanique ou électronique,ni redresseur statique.The invention has the following advantages
- Universality of use and uniqueness of manufacturing
- The machines built in accordance with the invention have no sliding contact, no collector, no electrical, mechanical or electronic switch, no static rectifier.

- Ces machines ne comprennent aucun contact précaire dans leur circuit électrique extérieur les empêchant d'être groupées en série, en élévateurs de tension. - These machines do not include any precarious contact in their external electrical circuit preventing them from being grouped in series, in voltage boosters.

- Leur puissance massique est améliorée. - Their specific power is improved.

- Leur force électromotrice est augmentée. - Their electromotive force is increased.

- Les limites de tolérance de vitesse de ces machines étant reculées, et d'autre part, dans le cas du courant alternatif, l'indépendance de la fréquence du courant produit ou reçu,de leur vitesse de rotation, permet de supprimer les régulateurs et réducteurs de vitesse des moteurs ou des turbines qui les entraînent (hydrauliques, à vapeur ou gaz). - The speed tolerance limits of these machines being moved back, and on the other hand, in the case of alternating current, the independence of the frequency of the current produced or received, of their rotation speed, makes it possible to remove the regulators and speed reducers of the motors or turbines which drive them (hydraulic, steam or gas).

- - Ces machines constituent des moteurs à couple de- démarrage élevé et à vitesse variable présentant tous les avantage des moteurs à courant continu. - - These machines constitute motors with high starting torque and variable speed presenting all the advantages of DC motors.

- L'invention permet en outre de supprimer les dynamos excitatrices. - The invention also makes it possible to suppress the exciting dynamos.

- Elle permet également de supprimer l'utilisation des champs tournants qui imposent le transport à distance des courants polyphases. - It also eliminates the use of rotating fields which require the remote transport of polyphase currents.

- Elle permet de faciliter les interconnexions et d'éliminer les"ratu6 de couplage fl. - It facilitates interconnections and eliminates "ratu6 coupling fl.

Il résulte que l'ensemble des avantages procurés par ces machines permet de les utiliser pour les groupes électrogènes,les centrales de distribution électrique, ,thermique, hydraulique, nucléaires, terrestres, aéronautiques, marines, électro-chimiques, et tous moteurs à vitesse vqriable et couple de démarrage important,de propulsion, de traction électrique, de distribution d'énergie mécanique , etc...It follows that all the advantages provided by these machines allow them to be used for generator sets, electrical, thermal, hydraulic, nuclear, terrestrial, aeronautical, marine, electro-chemical, and all variable speed engines. and significant starting torque, propulsion, electric traction, mechanical energy distribution, etc ...

On notera que toute modification apportée au nombre de pièces représentées à leur disposition, ne sortirait pas du cadre de l'invention. C'est ainsi que le nombre des piles peut être différentsuivant la taille des machines.It will be noted that any modification made to the number of parts represented at their disposal would not go beyond the scope of the invention. This is how the number of batteries can be different depending on the size of the machines.

De plus, les attaches 1O en forme de queue d'aronde pourraient avantageusement être disposées par exemple, l'une à l'extrémité
6 de l'armature 4, l'autre à l'extrémité opposée 9 de l'armature 2 , respectivement sous les éléments neutres ,respectivement 14 et 1x', sur la face antérieure et sur la face postérieure non visible de la machine. In addition, the 1O dovetail fasteners could advantageously be arranged, for example, one at the end
6 of the armature 4, the other at the opposite end 9 of the armature 2, respectively under the neutral elements, respectively 14 and 1x ', on the front face and on the rear face not visible of the machine.

Claims

R V E N D I C A T I 0 N SR V E N D I C A T I 0 N S

1. Machine à induction réversible universelleEgénératrice et réceptrice de courant électrique alternatif et de courant continu, destinée à satisfaire aux exigences actuelles d'économie, de fiabilité et de sécurité de l'industrie moderne pour la conversion et la distribution de :: toutes formes d'énergie naturelle, caractérisée en ce qu'elle comprend disposés symétriquement et de façon identique sur deux plane parallèles un jeu d'au moins trois piles inducteurs mobiles (16 ) solidaires de l'arbre de rotation (5)-, concentriques à ce dernier et aimantés par une bobine d'excitation fixe située sur un plan intermédiaire entre chaque Jeu de pâles, les dits pales agissant par induction électrique sur un enroulement d'induit (4) réparti sur un jeu de deux armatures (1 et 2) concentriques à l'arbre (5) ,solidaires de la carcasse (11) et formant deux circuits magnétiques ouverts par les entrefers respectivement (12 et 13) , la dite machine comprenant en outre deux "éléments neutres " (14) et (14') enveloppant respectivement sans le6 toucher , l'un (14), lescxtrémités (6 et 7) ainsi que l'entrefer (12) correspondant des armatures (1 et 2), l'autre (14') , les extrémités (o et 9) ainsi que l'entrefer (13) correspondant des armatures (t et 2), et ce, sur les faces antérieure et postérieure parallèles de la machine. 1. Universal reversible induction machineEgenerator and receiver of alternating electric current and direct current, intended to meet the current requirements of economy, reliability and safety of modern industry for the conversion and distribution of :: all forms of natural energy, characterized in that it comprises, symmetrically and identically arranged on two parallel planes, a set of at least three mobile inductor batteries (16) integral with the rotation shaft (5) -, concentric with the latter and magnetized by a fixed excitation coil located on an intermediate plane between each set of blades, the said blades acting by electrical induction on an armature winding (4) distributed over a set of two armatures (1 and 2) concentric with the shaft (5), integral with the carcass (11) and forming two magnetic circuits opened by the air gaps respectively (12 and 13), the said machine further comprising two "neutral elements" (14) and (1 4 ') respectively wrapping without touching it, one (14), the ends (6 and 7) as well as the corresponding air gap (12) of the frames (1 and 2), the other (14'), the ends ( o and 9) as well as the corresponding air gap (13) of the reinforcements (t and 2), and this, on the parallel front and rear faces of the machine.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine d'excitation est creuse, fixe et solidaire de la carcasse (11) de la machine par des flasques isolants (tels que 17), entourant librement l'arbre de rotation. 2. Machine according to claim 1, characterized in that the excitation coil is hollow, fixed and secured to the carcass (11) of the machine by insulating flanges (such as 17), freely surrounding the rotation shaft.

-3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les "éléments neutres" (14 et 14') fixés à la carcasse (11) sont constitués par un matériau magnétique doux et usinés en forme d'U dont la partie inférieure est alésée en forme d'arc de cercle et concentrique à l'arbre (5) comme les armatures en forme d'arc (1 et 2). -3. Machine according to claim 1, characterized in that the "neutral elements" (14 and 14 ') fixed to the carcass (11) are constituted by a soft magnetic material and machined in U shape whose lower part is bored in shape of an arc of a circle and concentric with the tree (5) like the arches in the shape of an arc (1 and 2).

4 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enroulement d'induit (4) est-prolongé sur chaque armature au-delà des encoches (3) sur les extrémités respectives des armatures et 2),sur les faces antérieure et postérieure identiques de la machine. 4 Machine according to claim 1, characterized in that the armature winding (4) is-extended on each frame beyond the notches (3) on the respective ends of the frames and 2), on the front and rear sides identical to the machine.

5. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'un des éléments neutres en forme d'U (14) recouvre l'extré- mité des armatures (1 et 2) et l'entrefer correspondant (12) tandis que l'autre élément neutre (14') recouvre les extrémités opposées des dites armatures et l'entrefer correspondant (1j) sur un secteur de 600 au plus. 5. Machine according to claim 3, characterized in that one of the neutral U-shaped elements (14) covers the end of the frames (1 and 2) and the corresponding air gap (12) while the 'another neutral element (14') covers the opposite ends of said frames and the corresponding air gap (1d) over a sector of at most 600.

6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les armatures (1 et 2) de la face antérieure sont respectivement reliées aux armatures identiques symétriques de la face postérieure par l'intermédiaire de la carcasse (11) et de pièces (10) en forme de queue d'aronde. 6. Machine according to claim 1, characterized in that the frames (1 and 2) of the front face are respectively connected to identical symmetrical frames of the rear face via the carcass (11) and parts (10) in the shape of a dovetail.

7. Machine selon la revendication 6,caractérisée en ce que les pinces en queue d'aronde (10) sont fixées respectivement aux extrémités opposées (6 et 9) des armatures (1 et 2) sous les éléments neutres (14 et 14')sur la face intérieure et sur la face postérieure de la machine 7. Machine according to claim 6, characterized in that the dovetail clamps (10) are fixed respectively to the opposite ends (6 and 9) of the frames (1 and 2) under the neutral elements (14 and 14 ') on the inside and on the back of the machine