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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX MACHINES ELECTRIQUE DITES DYNAMOS...
La présente invention est relative aux machines électriques dynamos et plus particulièrement à celles dénommées métadynes. Une métadyne comprend essentiellement un rotor constitué par un induit pourvu d'un collecteur tournant à vitesse constante à l'intérieur d'un stator;une paire de balais primaires et une paire de balais secondaires disposés entre les premiers s'appuient sur le collecteur.
Les courants primaire et secondaire du rotor créent des flux qui, en se combinant entre eux, ont pour effet, lorsque la tension aux bornes des balais primaires est maintenue constante ainsi que la vitesse du rotor, d'assurer la constance du courant secondaire ou d'établir une relation désirée entre la valeur de ce courant secondaire et la valeur du voltage aux bornes da la charge* La machine peut avoir plus d'un collecteur ou plus d'un enroulement sur l'induit;
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La théorie de la métadyne est brièvement la suivants :
la courant circulant entre les balais primaires produit un flux dont l'axe est celui de l'axe de commutation primaire et dont l'effet est de créer une force électromotrice aux bornes des balais secondaires- Quand ceux-ci sont reliés à un circuit fermé, le courant secondaire qui circule produit à son tour un flux dirigé .suivant l'axe de commutation secondaire et qui crée une force contre électromotrice aux bornes des balais primaires-
Ainsi toute variation du courant secondaire entraîna une variation de flux secondaire et de la force contre électromotrice primaire, ayant pour effet une variation du courant primaire qui tend à maintenir constant le courant secondaire.
La réaction antre le courant primaire Il et le flux secondaire produit un couple moteur qui est proportionnel au produit Il #2 et la réaction entre le courant secondaire I2 et le flux primaire #1 produit un couple générateur proportionnel au produit I2 #1. Normalement Il #2 = I2 #1, de sorte que la machine fonctionne pratiquaient sous un couple nul ; si, cependant, cet équilibre est rompu, le couple moteur sera supérieur ou inférieur au couple générateur de sorte que la métadyne aura respectivement soit une action motrice en fournissant de l'énergie mécanique à son arbre, soit une action génératrice an utilisant l'énergie mécanique de son arbre.
Puisque #1 est produit par Il et #2 par I2, nous avons les rela- tions #1 = K1 Il et #2 = K2 I2 où K1 et K2 sont des constantes dépendant des caractéristiques des circuits magnétiques traversés par les flux primaire et
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secondaire. Dans le cas d'un. stator uniforme dans toutes ses parties il et B2 sont évicla=eat égaux entre aux Suztu Lieu= Pl Il zl g 2 sont avidenmant égaux entre eux de sorte que 2 = Î2 et ###.f# = I oe qui 1'2 z8 12 Je 1'1 est la condition d'égalité des couples moteur et générateur comme expliqué plus haut..
Si cependant K1 et K2 sont différents, nous obtenons la relation - - -
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zl- i2 2 s g qui exprime que le rapport du couple moteur au couple généraI2 Pl Ki teur dépend des caractéristiques des circuits magnétiques secondaire et primaire L'objet de cette invention est de définir une métadyne qui fonctionnera alternativement en moteur ou en générât sur*
Pour cela, la disposition des circuits magnétiques des flux primaire et secondaire sera telle que leurs réluctances seront différentes afin
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Les figures accompagnant la texte se référant au cas d'une machine bipolaire et se rapportant :
- figure 1, à une application de l'invention au moyen de la création d'un entrefer sur le bâti du stator- - figure 2 et figure 3, à une autre application de l'invention par l'utilisation de masses polaires à entrefer gradué, soit progressivement (fig2) , soit par échelons (fig. 3).
- figure 4, à une variante de l'invention quand les enroulements' de l'induit sont constitués par des bobinages à pas courte
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Toutes ces illustrations de l'invention représentent una-métadyne bipolaire c'est-à-dire ayant deux jeux de balais primaires, un' positif et un n6gtitif ùt doux jeux do balais sacondniroi3 un positif et un négatif' Eu marna temps, les balais respectifs primaires et secondaires sont, disposés entre les pales'
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Se référant figure 1, .induit est muni de deux balais primai- res a. et c et deux balais secondairas b et d et la bâti du stator S porte
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quatre pitiés Pl, E2, P3, 4.
Il est à remarquer que les balais sont figuras disposés suivant
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les zones de commutation pour des rai:S01;s"de simplicité quoique en pratique courante co ne soit point le cas. Le flux primaire créé par la courant circulant à travers le collecteur entre aat ç est parallèle à ltaxe a a et au voisinage du balai a il se divise en deux branches parallèles à travers les
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deux ptles PI et P4.
De méne de l'autre coté de l'induit, au voisinage du balais c, le flux primaire se divise en deux branches parallèles à travers les deux pôles P2 et P3, de sorte que le flux primaire emprunte deux vo,ies de
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passage parallèles, la première comprenant les polas 1?1 et P2 et la portion du bâti du stator comprise entre les pôles P1 et P2, et la deuxième comprenant les polos P3 et P4 et la portion du bâti du stator comprise entre les pales P3 et ?iL.De façon similaire, le courant secondaire circulant entre les balais b et d crée un flux ayant pour axe la ligne de balais bd' Ce flux secondaire se divise aussi en deux branchas parallèles,
la première passant à travers les
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pôles Pi et 4 et la portion du.bâti du stator comprise entre ces deux ptles, et la deuxième branche passant à travers les pales F2 et àl6 et la portion du bFltl du stator comp:ri6e entra cas deux pO:Les
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Afin de rendre inégales les réluctances des circuits magnétiques traversés par les flux primai-re et secondaire, le bâti du stator porte deux entrefers gl et g2. Ces entrefers sont disposés sur les chemins de passage du flux secondaire c'est-à-dire entre les pôles P1 et P4 et les pôles P2 et P3.
Cas entrefers n'affectent pas le flux magnétique primaire puisque celui-ci traverse les partions du bâti du stator entre les pôles P1 et P2 et les paies P3 et 24- Au lieu de ces entrefers gl et g2, il peut être fait usage de cales en des points convenablement choisis du bâti du stator, d'un métal au d'un matériau non magnétique ou de perméabilité moindre, ou bien la section du bâti du stator, en ces points,
peut être réduite pour créer de la saturation*
Il est à remarquer que la disposition figure 1 accroît le courant secondaire relativement au flux secondaire de sorte que le produit I2 #1 devient supérieur au produit I1 #2 et la métadyne a ainsi une action génératrice c'est-à-dire exige d'être entraînée mécaniquement pour débiter un courant secondaira et demeurer en équilibre*
La disposition figure 2 prévoit un entrefer progressivement gradué entre le rotor A et les pièces polaires P au lieu des entrefers fixes gl et g2 de la précédente disposition- La flux primaire passe principalement du côté des cornes polaires voisines des balais a et ± et les flux secondaires passent du côté des cornes polaires voisines des balais b et d,
de sorte que en répartissant les entrefers de la façon indiquée, la réluctance du circuit secondaire est rendue de façon appréciable plus grande que celle du circuit primaire- En variante,.,.:on peut découper la face des pièces polaires en escalier suivant la disposition figure 3.
L'invention peut recevoir une application particulière quand il est fait emploi d'enroulements à pas court sur le rotor* ' Ce terme s'applique à un enroulement ayant un pas moyen au voisinage de 90 électriques alors que le pas entier est de 180 . Ainsi, dans le cas d'une machine bipolaire comme celle considérée, l'induit aurait un enroulement similaire à celui d'un enroulement ordinaire à quatre pôles. Dans un tel induit, les axes de commutation primaire et secondaire sont à 90 électriques l'un de l'autre, le courant primaire produit un flux primaire qui est à 45 électriques de chacun des deux axes de commutation primaire, c'est-à-dire qu'il les partage par moitié et, similairement,
dans la cas des flux secondaires@ Les flux primaire et secon-
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L'effet ,d'une telle disposition de ptles sur le stator est d'anener la totalité du flux Primaire passer, par' exempla, a, travers les polos pi et PO pendant que le flux secondaire passe à travers les pô7.4s P2 et P4* Les axes des flux coïncident ainsi avec les axes des pbles au lieu de coïncider avec les axes des balais comme dans la disposition précédente? Une ma-:; alino da catta dOUC:J.'11,t.Lon conviant; LJii'blcul1ù11\:11Hau( à la soudure 61àoyrlque.
La figure 4 montra un arrangement employant un enroulement à pas court dans lequel la réluctance du circuit primaire est rendue plus élevée que celle du circuit secondaire au moyen d'un entrefer plus grand entre l'in-
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duit et les pôles l' et 73 qu'antre l'induit et les ybles K Jt P4, étant sup- posé que l'axe du flux primaire se confond avec l'axe des piles P1 et P3.
Au lieu d'augmenter la longueur de l'entrefer entre l'induit et les pôles P1 et P3, il peut 'être intorposé des cales en matériaux non ou peu magnétiques entre les pelés P1 et P3 et le bâti du stator ou entre les épa-
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nouissenents et les masses polaires des pôles Pi et 13' Dans ce cas, bien en- tendu, des entrefers introduits dans le bâti du stator lui-même affecteraient au marne degré les flux primaire et secondaire'
Dans le cas où un enroulement à pas court est employé sur l'in-
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duit avec deux enroulements, c1est-à-dire un enroulement primaire et un enrou- -langent secondaire séparés,
il n'est pas nécessaire que les pas-d'enroulement ' des deux enroulomonts soient à 900 mais seulement à une valeur quelconque pour vu que les pas des deux enroulements soient'supplémentaires, de sorte que les zones de commutation des deux enroulements coïncident' Les axes de commutation ne sont pas alors à angle droit et les portées des épanouissements polai- -res sont différentes'
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Les descriptions qui précèdent s'appliquant à Uij machine bipo- bien entendu, en pratique, il peut âtre fait .emploi dE) machines à nom-
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bre quelconque de polos pourvu que le nombre des balais et s .plas soient des multiples de ceux donnés en exemple*