FR2967529A1 - Machine electrique a bobinage dentaire a phases regroupees - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une machine électrodynamique fonctionnant en générateur, comprenant (i) un stator et un rotor, lequel stator comprenant une pluralité d'encoches encadrant des dents faisant face à l'entrefer, lequel rotor comprenant une pluralité d'aimants, et (ii) un bobinage statorique disposé dans les encoches du stator, et comprenant N groupes de m phases, selon laquelle le bobinage statorique comprend une pluralité de bobinages dentaires disposés dans les encoches du stator de telle sorte à entourer les dents, et les groupes de phases sont disposés sur le stator de telle sorte que deux phases quelconques appartenant à deux groupes de phases consécutifs sur ledit stator soient séparés par un angle électrique sensiblement égal à : a = +/- (180/ (N ? m) + c ? 360/m), avec c un nombre entier.

Description

-1- « Machine électrique à bobinage dentaire à phases regroupées »

Domaine technique La présente invention concerne une machine électrique utilisable en génératrice dans des équipements de production d'électricité d'origine éolienne notamment. Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui de la production d'électricité à partir de sources d'énergie 10 mécanique. Etat de la technique antérieure Les dispositifs de production d'énergie de petite capacité mettent en oeuvre des niveaux de puissance allant du kilowatt à quelques dizaines de kilowatts. Pour ces niveaux de puissance, la chaîne de conversion d'énergie 15 électrique comprend en général : - une source d'énergie mécanique, qui peut être par exemple d'origine éolienne, hydraulique, ou basée sur un système de récupération de l'énergie des vagues ; - une machine électrique utilisée en génératrice qui convertit l'énergie 20 mécanique fournie par la source en énergie électrique. La technologie généralement utilisée est celle de la machine synchrone à aimants, associée à un circuit électrique triphasé ; - un redresseur qui est un dispositif électronique permettant de convertir l'énergie alternative délivrée par la machine électrique en énergie continue. 25 Pour la gamme de puissance citée précédemment, le redresseur est généralement passif, c'est-à-dire qu'il est constitué d'interrupteurs de puissance qui ne sont pas commandés ou pilotés. Il s'agit généralement de ponts de diodes triphasés à double alternance ; - un onduleur de couplage au réseau qui permet, en convertissant 30 l'énergie continue en énergie alternative, le raccordement du dispositif à un réseau électrique à fréquence fixe. Il peut aussi assurer une fonction de régulation de puissance ; - le réseau électrique, qui constitue la charge de l'ensemble de la chaîne de conversion de l'énergie. Il est généralement triphasé et de fréquence fixe 35 (50 Hz ou 60 Hz). 2967529 -2- Cette chaine de conversion permet ainsi d'injecter l'énergie alternative délivrée par la machine électrique, qui est à fréquence variable puisqu'elle dépend de la vitesse de rotation, sur le réseau à fréquence fixe. Comme on l'a dit précédemment, les redresseurs utilisés sont souvent 5 dits passifs car ils sont constitués de diodes de puissance. Ce type de redresseur présente l'avantage d'être simple, facile à mettre en oeuvre et peu coûteux. Leur utilisation présente toutefois deux principaux inconvénients : - une altération du rendement de la génératrice électrique. En effet, le principe de fonctionnement du pont de diode impose un déphasage non nul entre la force électromotrice et le courant au sein de la génératrice électrique. De ce fait, on ne fonctionne plus à pertes Joule minimales dans la génératrice électrique et le rendement de la génératrice est altéré. De plus, le principe de fonctionnement du pont de diodes implique des formes d'ondes de courant de phases non sinusoïdales. Le contenu harmonique des courants de phase peut être relativement important de sorte que cela diminue encore le rendement de la génératrice électrique (les harmoniques de courant créent aussi des pertes Joule) ; - un accroissement des ondulations de couple mécanique. Comme dit précédemment, le principe de fonctionnement du pont de diodes implique des formes d'ondes de courant de phases non sinusoïdales. Il s'ensuit que le contenu harmonique des courants de phase peut être relativement important, ce qui engendre de fortes ondulations de couple mécanique. Ces ondulations de couple peuvent être à l'origine de vibrations et donc sources de bruit. Cela crée un réel problème de pollution sonore, en particulier lorsque les machines électriques sont mises en oeuvre dans des éoliennes. Parmi les solutions connues pour réduire le contenu harmonique des courants de phases parcourant la génératrice électrique, on peut citer par exemple une solution consistant à utiliser une génératrice électrique à aimants à inductances élevées (ou dans laquelle on a rajouté des inductances en série avec les phases de la génératrice électrique), de façon à « lisser » fortement l'allure des courants de phase et donc à les rendre plus sinusoïdaux. Cette solution est relativement efficace pour réduire les ondulations de couple, cependant on constate dans ce cas une nette dégradation du rendement. En effet, en optant pour une génératrice électrique à aimants avec une forte inductance en série, on accroît encore -3- plus le déphasage entre les forces électromotrices et les courants, et les pertes Joule augmentent. Le document EP 2 082 471 divulgue des dispositifs de conversion d'énergie électromécanique dont les bobinages statoriques sont réalisés sous la forme de plusieurs ensembles de bobinages comprenant un nombre identique de phases (par exemple 2 ensembles de 3 phases). Chaque ensemble est relié à un redresseur, et les redresseurs sont combinés au niveau de leurs sorties, en série ou en parallèle. Les ensembles de bobinages sont constitués de bobinages diamétraux, et sont répartis sur le stator selon une relation de phase qui permet de réduire sensiblement le contenu harmonique des courants de phase du stator par comparaison à une machine qui ne comprendrait qu'un ensemble de bobinages. Il est ainsi obtenu un effet de réduction des pertes électriques, et donc d'amélioration du rendement énergétique.

Les machines à bobinage diamétral telles que divulguées dans EP 2 082 471 sont toutefois connues pour présenter des ondulations de couple importantes. Elles présentent en outre l'inconvénient de présenter un couple de détente important. Ce couple de détente correspond au couple de crantage à vide engendré par l'interaction entre les aimants du rotor et la denture statorique, et s'oppose à la mise en mouvement de la machine. Il est gênant en particulier dans le secteur de la production d'électricité d'origine éolienne de faible puissance. En effet, la qualité d'une éolienne est en partie déterminée par sa capacité à récupérer de l'énergie à basse vitesse de vent. Or, à basse vitesse de vent, le couple engendré par les pales de l'éolienne est faible et si le couple de détente est élevé, les pales ne se mettront pas en rotation. En conséquence, on augmentera inévitablement la vitesse minimale de vent permettant de récupérer l'énergie. On connaît le document EP 1 487 085 qui divulgue une génératrice comprenant deux ensembles de bobinages triphasés, connectés respectivement en étoile et en triangle. Afin de réduire le couple de détente, les surfaces aimantées du rotor sont réalisées de telle sorte à présenter une inclinaison par rapport à l'axe de rotation de la machine. Cette technique a toutefois l'inconvénient de rendre la réalisation de la machine notablement plus complexe. Elle entraine en outre une réduction du rapport entre le couple -4- obtenu et les pertes Joule, et donc une réduction des performances de la génératrice électrique en termes de rendement. Le but de la présente invention est de proposer une machine électrique pouvant fonctionner en génératrice associée à un redresseur à diodes, de rendement optimal et facile à fabriquer, dans laquelle les ondulations de couple sont sensiblement réduites. Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec une machine électrodynamique fonctionnant en générateur, comprenant : - un stator et un rotor au moins partiellement en matériau magnétique, séparés par un entrefer, lequel stator comprenant une pluralité d'encoches encadrant des dents faisant face à l'entrefer, lequel rotor comprenant une pluralité d'aimants disposés de telle sorte à engendrer dans l'entrefer une alternance de champs magnétiques d'orientation sensiblement perpendiculaire à l'entrefer et de polarité sensiblement opposée, et - un bobinage statorique disposé dans les encoches du stator, et comprenant N groupes de m phases, caractérisée en ce que : - le bobinage statorique comprend une pluralité de bobinages dentaires 20 disposés dans les encoches du stator de telle sorte à entourer les dents, et - les groupes de phases sont disposés sur le stator de telle sorte que deux phases quelconques appartenant à deux groupes de phases consécutifs sur ledit stator sont séparés par un angle électrique sensiblement égal à : a = f (180 / (N m) + c - 360 / m) degrés, (Eq. 1) 25 avec c un nombre entier. Suivant des modes de réalisation, la machine électrodynamique selon l'invention peut comprendre en outre au moins un redresseur passif relié électriquement au bobinage statorique. Le ou les redresseur(s) passif(s) peuvent comprendre une entrée 30 alternative reliée électriquement à un groupe de phases électriques et une sortie redressée. La machine électrodynamique selon l'invention peut être conformée de telle sorte que chaque groupe de phases soit relié à un redresseur passif distinct. 35 Suivant des modes de réalisation : 2967529 -5- - la machine électrodynamique selon l'invention peut comprendre au moins un groupe dont les phases sont électriquement reliées entre elles en un point neutre suivant une disposition en étoile ; - les points neutres des groupes de phases en étoile peuvent ne pas être 5 directement reliés électriquement entre eux ; - la machine électrodynamique selon l'invention peut comprendre au moins un groupe dont les phases sont électriquement reliées entre elles en série, chaque phase étant reliée à deux autres phases du groupe. Les phases d'un groupe peuvent ainsi être reliées entre elles sous la forme d'une chaîne 10 fermée. Tous les groupes de phases de la machine peuvent être conformés sensiblement de la même manière, avec leurs phases respectives reliées soit en série, soit en étoile pour tous les groupes. En effet, le déphasage a peut être obtenu dans la machine selon l'invention par la disposition géométrique 15 (c'est-à-dire la position) des phases sur le stator, plutôt que par un déphasage purement électrique engendré par une différence de câblage des phases entre les groupes. A titre d'illustration, une machine comprenant N groupes de m phases peut être conçue de telle sorte que lorsqu'on parcourt les dents du stator on rencontre successivement les bobinages d'une phase du groupe 1, puis d'une phase du groupe 2, puis ainsi de suite jusqu'à une phase du groupe N, puis une autre phase du groupe 1, .... On peut avoir par exemple comme disposition : Groupe 1 phase 1 ; groupe 2 phase 1 ; ... ; groupe N phase 1 ; groupe 1 25 phase 2 ; groupe 2 phase 2 ; ... groupe N phase 2 ;... Toujours à titre d'exemple, les groupes 1 et 2 qui ont des phases voisines au niveau des bobinages du stator sont dit « consécutifs » et il s'ensuit que dans la machine selon l'invention une phase quelconque du groupe 1 et une phase quelconque du groupe 2 sont séparées d'un angle 30 électrique a conforme à l'équation 1. La machine électrodynamique selon l'invention peut comprendre un stator avec un nombre Ns d'encoches, un rotor avec un nombre Nr d'aimants d'orientation magnétique sensiblement identique par rapport à l'entrefer, et un bobinage statorique avec un nombre p de paires de pôles de bobinage. 2967529 -6- Suivant des modes de réalisation, elle peut être conçue de telle sorte à satisfaire sensiblement en outre l'ensemble de relations suivantes : Ns = 4 - m N p, et (Eq 2) Nr = k p, (Eq. 3) 5 avec m un nombre impair supérieur à 1 ; N un nombre pair supérieur à 1 ; p un nombre entier différent de zéro ; et k un nombre impair supérieur à 1, différent et non multiple de m. Suivant des modes de réalisation préférentiels, elle peut être en outre conçue de telle sorte à satisfaire l'une quelconque des relations suivantes : 10 Nr = (Ns / 2) - 1, ou (Eq. 4) Nr = (Ns / 2) + 1. (Eq. 5) Le nombre p de paires de pôles de bobinage définit la périodicité du bobinage d'une phase sur le stator, et l'angle électrique a correspond au déphasage électrique relatif de la tension de deux phases quelconques de 15 deux groupes de phases consécutifs lorsque la machine est en mouvement. En comparaison avec une machine électrodynamique à bobinage diamétral telle que divulguée dans EP 2 082 471, on obtient avec une génératrice électrique à bobinage dentaire selon l'invention un meilleur filtrage mécanique du couple. En effet, les ondulations de couple sont bien 20 moins élevées dans les génératrices à bobinage dentaire car le rapport du nombre Ns d'encoches sur le nombre Nr d'aimants d'orientation magnétique sensiblement identique par rapport à l'entrefer doit être fractionnaire pour que la machine puisse fonctionner, comme illustré aux équations 2 et 3. Dans les machines à bobinage diamétral, le rapport Ns sur Nr est au contraire entier. On obtient ainsi un décalage progressif des aimants par rapport aux dents statoriques, ce qui réduit les ondulations de couple de détente. En outre, le bobinage d'une machine électrodynamique à bobinage dentaire est simplifié en comparaison de celui d'une machine à bobinage diamétral car, comme les bobines entourent les dents statoriques, il n'y a pas de chevauchement des phases au niveau des têtes de bobine. L'encombrement des chignons au niveau des têtes de bobine est réduit, ce qui permet de réduire la quantité de cuivre non active utilisée et donc de réduire les pertes Joule. Comme expliqué précédemment, le bobinage statorique de la machine 35 électrodynamique selon l'invention comprend N groupes de m phases, 2967529 -7- répartis sur le stator de telle sorte à satisfaire les conditions sur les angles électriques a définies par l'équation 1. Cet arrangement permet de repousser les ondulations de couple dues au couplage harmonique entre le courant et la f.e.m. à des fréquences élevées de l'ordre de (2 - N m) fois la fréquence 5 fondamentale des forces électromotrices (f.e.m), avec pour résultat un bien meilleur filtrage de ces ondulations. On obtient ainsi une machine à (N m) phases dont le comportement du point de vue des ondulations de couple est celui d'une machine à (2 - N m) phases. A titre d'exemple, avec une génératrice à aimants à bobinage dentaire à 10 2 groupes de 3 phases déphasées d'un angle électrique a = 30° (Eq. 1), on repousse la première ondulation de couple harmonique à 12 fois la fréquence fondamentale des f.e.m. et on obtient ainsi un comportement analogue à celui d'une machine à 12 phases. La réduction des vibrations dues aux harmoniques de couple et du 15 couple de détente est ainsi obtenue dans le dispositif selon l'invention grâce à l'association d'un bobinage dentaire et d'une configuration particulière, en groupes de phases, du bobinage statorique. La conception de la machine doit satisfaire une double contrainte : (i) que le rapport du nombre Ns d'encoches sur le nombre Nr d'aimants 20 d'orientation magnétique sensiblement identique par rapport à l'entrefer soit fractionnaire, ce qui est une condition nécessaire pour la mise en oeuvre du bobinage dentaire, (ii) que le bobinage statorique satisfasse aux contraintes de phase définies par l'équation 1, pour repousser les ondulations de couple à des 25 fréquences où elles sont plus faibles et mieux filtrées. Aucun document de l'art antérieur ne décrit de dispositif satisfaisant aux les conditions (i) et (ii), contrairement à la machine selon l'invention. Le document EP 1 487 085 décrit une génératrice dans laquelle un bobinage dentaire est mis en oeuvre. Toutefois, pour réduire le couple de 30 détente, il est recouru à une inclinaison des aimants. La raison en est que le bobinage statorique mis en oeuvre est basé sur une architecture étoile-triangle triphasée. Cette architecture permet effectivement d'obtenir un déphasage électrique de 30°, mais la structure de la machine reste celle d'une une machine à bobinage dentaire triphasée de conception classique dont la moitié des pôles est connectée en triangle et 2967529 -8- l'autre moitié est connectée en étoile. Il s'ensuit que sans recourir à l'inclinaison des aimants l'ondulation de couple liée à la détente est identique à une machine triphasée qui serait constituée d'une seule étoile triphasée. Par ailleurs, concernant l'ondulation de couple liée au couplage harmonique entre 5 le courant et la f.e.m., bien qu'il soit vrai que l'amplitude de l'ondulation de couple soit réduite dans une machine telle que décrite dans EP 1 487 085 par rapport à une machine triphasée qui serait constituée d'une seule étoile triphasée, la fréquence de l'ondulation reste de rang 6 (c'est à dire 6 fois la fréquence fondamentale des f.e.m.). En effet, bien qu'il y ait un circuit étoile 10 et un circuit triangle, les f.e.m. sont nécessairement déphasées les unes par rapport aux autres d'un angle électrique de 120°, sans autre possibilité car la machine est une machine de conception triphasée. L'originalité de cette architecture étoile-triangle réside dans le fait que ce sont les tensions de sortie des deux circuits qui sont déphasées de 30° d'où l'effet de filtrage. Mais 15 cet effet de filtrage est toutefois moins performant que celui obtenu dans une machine selon l'invention. Suivant un mode de réalisation, le bobinage statorique peut être disposé de telle sorte qu'une dent sur deux du stator est entourée par un bobinage dentaire. 20 Le bobinage dentaire est alors dit monocouche. Il y a deux fois moins de bobines que de dents statoriques, une dent statorique sur deux dents seulement est bobinée, et il n'y a donc pas de mélange de phase au sein des encoches. Ce bobinage présente les avantages d'un découplage physique des phases car il n'y a aucun contact direct entre des fils de cuivre de phases 25 différentes dans les encoches. Il présente également l'avantage d'un découplage magnétique entre les phases d'un groupe et entre les groupes de phases car, au moins au premier ordre, il y a peu d'effet de mutuelle inductance. Suivant un autre mode de réalisation, le bobinage statorique peut être 30 disposé de telle sorte que chaque dent du stator est entourée par un bobinage dentaire. Le bobinage dentaire est alors dit à double couche. Il y a autant de bobines que de dents statoriques, toutes les dents statoriques sont bobinées, et il y donc un mélange de phase au sein des encoches. 2967529 -9- Le rotor peut comprendre une pluralité de paires d'aimants présentant alternativement leur pôle nord et leur pôle sud du côté de l'entrefer. Le rotor peut ainsi comprendre Nr paires d'aimants comprenant chacune un aimant présentant son pôle nord du côté de l'entrefer et un aimant 5 présentant son pôle sud du côté de l'entrefer, soit Nr aimants d'orientation magnétique sensiblement identique présentant leur pôle nord du côté de l'entrefer, et Nr aimants d'orientation magnétique sensiblement identique présentant leur pôle sud du côté de l'entrefer. La surface du rotor faisant face à l'entrefer est alors essentiellement constituée, dans la direction du 10 déplacement relatif du rotor par rapport au stator dans l'entrefer, d'aimants fixés côte à côte (ou de surfaces contigües aimantées). Comme expliqué précédemment, dans la machine électrodynamique selon l'invention, le couple de détente est sensiblement réduit grâce à la mise en oeuvre du bobinage dentaire et sa répartition en groupes de phases. Il 15 n'est donc pas nécessaire d'incliner les aimants ou les surface aimantées comme dans EP 1 487 085. Ils peuvent être disposés, de manière classique, selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction du déplacement relatif du rotor par rapport au stator dans l'entrefer, ce qui a notamment l'avantage de simplifier considérablement la fabrication de la 20 machine électrodynamique. La machine électrodynamique selon l'invention peut comprendre des redresseurs passifs à pont de diodes à double alternance. Suivant des modes de réalisation, elle peut comprendre des redresseurs passifs reliés électriquement en série du côté de leur sortie redressée, pour 25 obtenir une sommation des tensions redressées. Suivant d'autres modes de réalisation, elle peut comprendre des redresseurs passifs reliés électriquement en parallèle du côté de leur sortie redressée, pour obtenir une sommation des courants redressés. Cette configuration présente l'avantage de réduire, à puissance donnée, le calibre 30 en courant des câbles de sortie de la génératrice, ce qui facilite son raccordement. Suivant des modes de réalisation, le stator et le rotor peuvent présenter une géométrie cylindrique. Suivant d'autres modes de réalisation, le stator et le rotor peuvent 35 présenter une géométrie discoïde. 2967529 -10- Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : 5 - la figure 1 illustre une chaine de conversion d'énergie éolienne mettant en oeuvre une machine électrodynamique selon l'invention, - la figure 2 présente un schéma électrique des phases et des redresseurs (a) connectés en série et (b) connectés en parallèle dans une machine selon l'invention, 10 - la figure 3 présente dans un diagramme des angles électriques des phases (a) du premier groupe et (b) du second groupe dans une machine selon l'invention, - la figure 4 illustre une vue en coupe d'un mode de réalisation d'une machine électrodynamique selon l'invention, 15 - la figure 5 illustre une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'une machine électrodynamique selon l'invention. En référence à la figure 1, on va décrire un exemple de mode de réalisation dans lequel une machine électrodynamique 10 selon l'invention est mise en oeuvre dans une chaine de conversion d'énergie éolienne en énergie 20 électrique, pour alimenter un réseau triphasé. Cette chaîne comprend : - une source d'énergie mécanique 14 qui est dans le cas présent le vent ; - une machine électrodynamique 10 dont le rotor est couplé à des pales d'éolienne entrainées par le vent 14. Cette machine débite une énergie électrique de fréquence variable en fonction de sa vitesse de rotation ; 25 - un redresseur 11 dont la fonction est de transformer l'énergie électrique alternative fournie par la machine 10 en énergie continue ; - un onduleur de couplage réseau 12 qui permet, en convertissant l'énergie continue en énergie alternative, le raccordement au réseau de distribution électrique 13 à fréquence fixe ; 30 - le réseau de distribution électrique 13 qui constitue la charge de l'ensemble de la chaîne de conversion de l'énergie. Il est généralement triphasé et de fréquence fixe (50 Hz ou 60 Hz). La machine selon l'invention 10 est une machine synchrone à aimants, à rotor cylindrique. -11- En référence à la figure 2, elle comprend un bobinage statorique en double étoile constitué de deux groupes (N = 2) de trois phases (m = 3), soit, respectivement, un groupe comprenant des phases numérotées 1, 3, 5 et un groupe comprenant des phases numérotées 2, 4, 6. Les phases 1, 3, 5 et 2, 4, 6 sont connectées en étoile. Elles sont reliées d'une part à un point neutre auquel sont reliées toutes les phases de leur groupe respectif, et d'autre part à l'entrée d'un redresseur iia ou iib. Les points neutres des différents groupes ne sont pas reliés entre eux. Les redresseurs iia et iib sont des redresseurs triphasés à pont de diode à double alternance qui délivrent en sortie une tension électrique sensiblement continue 20. Ces redresseurs iia et iib peuvent être reliés en série (figure 2a) ou en parallèle (figure 2b) suivant que l'on préfère effectuer une sommation en tension ou en courant de l'énergie continue. Ces redresseurs iia et iib constituent un élément de la charge électrique de la machine 10 et exercent comme expliqué précédemment une influence directe sur son fonctionnement, notamment en imposant des formes d'ondes de courant de phases non sinusoïdales au contenu harmonique relativement important. Dans une machine triphasée simple de l'art antérieur, c'est-à-dire ne comprenant par exemple que les phases 1, 3, 5, cela provoque des ondulations de couple mécanique gênantes. Ce sont précisément ces inconvénients qui sont résolus dans la machine électrodynamique 10 selon l'invention. En référence à la figure 3, un groupe de phases (1, 3, 5 ou 2, 4, 6) de la machine selon l'invention 10 constitue un circuit triphasé en étoile, dont les trois phases sont réparties uniformément sur 360°. En prenant comme référence la phase 1, le déphasage électrique des phases du premier groupe est donc : phase 1 : 0° ; phase 3 : 120° ; phase 5 : 240°. Conformément à l'équation 1, on peut avoir une différence de phase 30 électrique entre les groupes consécutifs sur le stator a = 30°. Il s'ensuit que le déphasage électrique des phases du second groupe est : phase 2 : 30° ; phase 4 : 150° ; phase 6 : 270°. L'intérêt de cet arrangement de phases réside dans l'obtention d'un fonctionnement électromagnétique équivalent à celui d'une génératrice à 35 douze phases alors qu'il y en a seulement six phases ou plutôt 2x3 phases. 2967529 -12- Cet effet est obtenu en associant deux circuits triphasés non pas déphasés électriquement entre eux de 60 ° pour une répartition homogène des phases (auquel cas on obtiendrait une génératrice électrique à un seul circuit hexaphasé avec des ondulations de couple à six fois la fréquence 5 fondamentale des forces électromotrices), mais déphasés électriquement entre eux de 30° tel qu'illustré à la figure 3. Pour redresser l'énergie électrique alternative délivrée par une telle génératrice électrique 10, il est nécessaire, d'une part, de ne pas relier les neutres des deux circuits triphasés de la génératrice 10, et d'autre part, de 10 connecter en série ou en parallèle les deux ponts de diodes triphasés iia et iib au niveau du bus d'alimentation continu. Avec une telle association, on dispose de ce fait des avantages suivants : - une tension redressée 20 mieux filtrée : l'ondulation de la tension du bus d'alimentation continue est réduite car la première harmonique de tension sur 15 ce bus est repoussée à douze fois la fréquence fondamentale des forces électromotrices (f.e.m.). L'intérêt principal est que cela permet potentiellement de réduire la taille du condensateur de filtrage, - une fréquence des ondulations de couple repoussées : le rang du premier harmonique de couple se situe à douze fois la fréquence 20 fondamentale des f.e.m. (contre 6 fois la fréquence fondamentale des f.e.m. si on utilise une machine triphasée classique). Ce sont donc les harmoniques de courant de rang plus élevés, qui de surcroît sont de plus faible amplitude, qui sont à l'origine des ondulations de couple. Le filtrage de ces harmoniques de couple est encore renforcé par l'effet passe-bas lié à l'inertie du système 25 mécanique. En référence aux figures 4 et 5, la machine 10 comprend un stator 40 et un rotor 44 cylindriques séparés par un entrefer 47. Le stator 40 et le rotor 44 sont réalisés dans un empilement de plaques de tôle prédécoupées. Le rotor 44 comprend sur sa périphérie des paires d'aimants 45 et 46 dont la direction d'aimantation 48 est sensiblement radiale par rapport à l'entrefer 47. Ces aimants 45 et 46 sont disposés de manière à présenter alternativement leur pôle nord et leur pôle sud du côté de l'entrefer. Le stator 40 comprend des dents 42 séparées par des encoches 41 dans lesquelles sont logés des bobinages de fil de cuivre 43 qui entourent les dents 42. 2967529 -13- Suivant un mode de réalisation illustré à la figure 4, le bobinage dentaire est dit monocouche, c'est-à-dire qu'il n'y a qu'un seul bobinage 43 par encoche 41, et donc pas de mélange de phases dans les encoches. Seule une dent 42 sur deux est bobinée. 5 Avec Ns le nombre d'encoches statoriques 41, Nbob le nombre de bobines statoriques 43, Nr le nombre de paires d'aimants alternés 45, 46, p le nombre de paires de pôles statoriques (p = 1), N le nombre de groupes de phases (N = 2), m le nombre de phases par groupe (m = 3), on a donc

10

Le choix du signe de a dépend simplement de la convention de signe (ou de sens) adoptée.

15 Conformément aux équations 4 et 5, on a deux possibilités pour le choix de Nr, soit un couplage sur l'harmonique 11 avec 20 - groupe 1, phase 1 : 0° (phase de référence) ; phase 3 : 120° ; phase 5 : 240 ° ; - groupe 2, phase 2 : 30° ; phase 4 : 150° ; phase 6 : 270 °.

25 La figure 4 illustre un mode de réalisation avec Nr = 11 et Ns = 24. En notant pour chaque phase par le signe « + » les parties de bobinage 43 dans lesquelles le courant est sortant (par rapport à la figure) et par le signe « - » les parties de bobinage 43 dans lesquelles le courant est entrant (ou vice et versa), et par le signe « 1 » la position des dents 42, on obtient le schéma de 30 bobinage du stator 40 suivant: +11-11+21-21-51 +51 -61+61+31-31+41-41-11+11-21 +21+51 -51 +61-61-31+31-41+41 Dans une configuration de machine à deux groupes 1 et 2, les groupes sont nécessairement consécutifs, et chacune des phases 1, 3, ou 5 du groupe 35 1 est séparée d'un angle a conforme à l'équation 1 par rapport à n'importe Nbob = Ns / 2 ; (Eq. 6) En appliquant les équations 1 et 2, on obtient : (Eq. 7) Ns = 24, a = 30°. (Eq. 8) Nr = 11, (Eq. 9) Soit un couplage sur l'harmonique 13 avec (Eq. 10) Nr = 13. Les phases électriques correspondantes sont : -14- laquelle des phases 2, 4 et 6 du groupe 2. D'autre part, au niveau du stator 40, un bobinage 43 d'une phase du groupe 1 est toujours suivi par un bobinage 43 d'une phase du groupe 2, et vice et versa. Suivant un autre mode de réalisation illustré à la figure 5, le bobinage dentaire est dit à double couche, c'est-à-dire qu'il y a deux bobinage 43 par encoche 41, de telle sorte que toutes les dents 42 soient bobinées. On a dans ce cas Nbob = Ns. (Eq. 11) En appliquant les équations 1, 2, 4 et 5, on obtient de la même manière 10 que précédemment : Ns = 24 ; (Eq. 12) Nr = 11 ou Nr = 13; (Eq. 13) a = 30°. (Eq. 14) Les phases électriques correspondantes sont : 15 - groupe 1, phase 1 : 0° (phase de référence) ; phase 3 : 120° ; phase 5 : 240 ° ; - groupe 2, phase 2 : 30° ; phase 4 : 150° ; phase 6 : 270 °. La figure 5 illustre un mode de réalisation avec Nr = 11, Ns = 24 et 20 p = 1. En notant pour chaque phase par le signe « + » les parties de bobinage 43 dans lesquelles le courant est sortant (par rapport à la figure) et par le signe « - » les parties de bobinage 43 dans lesquelles le courant est entrant (ou vice et versa), et par le signe « 1 » la position des dents 42, on obtient le schéma de bobinage du stator 40 suivant: 25 +1 +1 1 -1 -2 1 +2 +2 1 -2 +5 1 -5 -5 1 +5 +6 1 -6 -6 1 +6 -3 1 +3 +3 1 -3 -4 1 +4 +4 1 -4 +1 1 -1 -1 1 +1 +2 1 -2 -2 1 +2 -5 1 +5 +5 1 -5 -6 1 +6 +6 1 -6 +3 1 -3 -3 1 +3 +4 1 -4 -4 1 +4 -1 1 De la même manière que précédemment, chacune des phases 1, 3, ou 5 du groupe 1 est séparée d'un angle a conforme à l'équation 1 par rapport à 30 n'importe laquelle des phases 2, 4 et 6 du groupe 2. D'autre part, au niveau du stator 40, des bobinages 43 d'une phase du groupe 1 sont toujours suivis par des bobinages 43 d'une phase du groupe 2, et vice et versa La machine électrodynamique selon l'invention n'est bien entendu pas limitée à des configurations mettant en oeuvre deux groupes de trois phases.

35 Elle peut par exemple comprendre un bobinage dentaire avec deux groupes 2967529 -15- de cinq phases, déphasés d'un angle électrique a = 18 °. On obtient ainsi les phases suivantes : - Groupe 1, phase 1 : 0° ; phase 3 : 72° ; phase 5 : 144° ; Phase 7 216° ; 5 phase 9 : 2880; - Groupe 2, phase 2 : 18° ; phase 4 : 90° ; phase 6 : 162° ; phase 8 : 234° ; phase 10 : 306°. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être 10 décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Machine électrodynamique (10) fonctionnant en générateur, 5 comprenant : - un stator (40) et un rotor (44) au moins partiellement en matériau magnétique, séparés par un entrefer (47), lequel stator (40) comprenant une pluralité d'encoches (41) encadrant des dents (42) faisant face à l'entrefer (47), lequel rotor (44) comprenant une pluralité d'aimants (45, 46) disposés 10 de telle sorte à engendrer dans l'entrefer (47) une alternance de champs magnétiques d'orientation (48) sensiblement perpendiculaire à l'entrefer (47) et de polarité sensiblement opposée, et - un bobinage statorique disposé dans les encoches (41) du stator, et comprenant N groupes de m phases (1, 2, 3, 4, 5, 6), 15 caractérisée en ce que : - le bobinage statorique comprend une pluralité de bobinages dentaires (43) disposés dans les encoches (41) du stator (40) de telle sorte à entourer les dents (42), et - les groupes de phases sont disposés sur le stator (40) de telle sorte que 20 deux phases quelconques appartenant à deux groupes de phases consécutifs sur ledit stator (40) sont séparés par un angle électrique sensiblement égal à: a = f (180 / (N m) + c - 360 / m) degrés, avec c un nombre entier. 25
2. 2. Machine électrodynamique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un redresseur passif (11) reliée électriquement au bobinage statorique.
3. 3. Machine électrodynamique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée 30 en ce qu'elle comprend au moins un groupe dont les phases (1, 3, 5) sont électriquement reliées entre elles en un point neutre suivant une disposition en étoile. 2967529 -17-
4. 4. Machine électrodynamique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les points neutres des groupes de phases en étoile ne sont pas directement reliés électriquement entre eux.
5. 5. Machine électrodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un groupe dont les phases électriques sont électriquement reliées entre elles en série, chaque phase étant reliée à deux autres phases du groupe.
6. 6. Machine électrodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un stator (40) avec un nombre Ns d'encoches (41), un rotor (44) avec un nombre Nr d'aimants (45, 46) d'orientation magnétique (48) sensiblement identique par rapport à l'entrefer (47), et un bobinage statorique avec un nombre p de paires de pôles de bobinage, caractérisée en ce qu'elle satisfait en outre sensiblement l'ensemble de relations suivantes : Ns=4-m N p, Nr = k p, avec m un nombre impair supérieur à 1 ; N un nombre pair supérieur à 1 ; p un nombre entier différent de zéro ; et k un nombre impair supérieur à 20 1, différent et non multiple de m.
7. 7. Machine électrodynamique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle satisfait sensiblement l'une quelconque des relations suivantes : Nr = (Ns / 2) - 1, ou 25 Nr = (Ns / 2) + 1.
8. 8. Machine électrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le bobinage statorique est disposé de telle sorte qu'une dent (42) sur deux du stator (40) est entourée par un bobinage 30 dentaire (43).
9. 9. Machine électrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le bobinage statorique est disposé de telle sorte que chaque dent (42) du stator (40) est entourée par un bobinage dentaire (43). 35 2967529 -18-
10. 10. Machine électrodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rotor (44) comprend une pluralité de paires d'aimants (45, 46) présentant alternativement leur pôle nord et leur pôle sud du côté de l'entrefer (47).
11. 11. Machine électrodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des redresseurs passifs à pont de diodes à double alternance. 10
12. 12. Machine électrodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des redresseurs (11) passifs reliés électriquement en série du côté de leur sortie redressée.
13. 13. Machine électrodynamique selon l'une des revendications précédentes, 15 caractérisée en ce qu'elle comprend des redresseurs (11) passifs reliés électriquement en parallèle du côté de leur sortie redressée.
14. 14. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (40) et le rotor (44) présentent 20 une géométrie cylindrique.
15. 15. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator et le rotor présentent une géométrie discoïde. 5 25