<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de BREVET D'INTENTION "MACHINE OU APPAREIL ELECTRIQUE COMPORTANT DES CIRCUITS MAGNETIQUES*
On connaît déjà des machines comportant deux organes qui, cependant, ne pouvaient pas servir indépendamment car ils devaient remplir des fonctions concourant à un même but, par exemple produire une tension ou un courant, en le réglant. Des fonctions indépendantes des deux organes ne pouvaient pas avoir lieu et la construction ne s'en occupait pas.
Pour réaliser deux fonctions ou travaux séparés, on devait en général utiliser deux machines, ou appareils, différentest puisque l'on éprouvait des difficultés à réaliser des machines à deux travaux, l'un près de l'antre et séparés, surtout par faute de moyens simples et économiques.
La présente invention vise la construction très avantageuse d'une machine, ou appareil, laquelle, à elle seule, exécute
<Desc/Clms Page number 2>
deux actions ou travaux à côté l'un de l'antre. Cette invention épargne une grande quantité de matières premières, par rapport à l'ancienne mode d'utiliser doux machines. La fabrication en grande série sera plus facile et avantageuse. L'invention s'exécute très facilement, étant donné que l'on peut utiliser largement des constructions .modèles .outils,etc. existants. Les mêmes parties. et surtout les mornes bobines, servent à plusieurs des actions ou travaux, ce qui fait comprendre la possibilité d'économies.
Il sera même possible de construire des machines réaliriant un grand nombre de travaux séparés, la plupart des parties étant communes. Un emploi avantageux consiste dans la combinaison d'un des organes avec un mécanisme de frein, de telle sorte que l'un des organes sera moteur et que l'autre commandera automatiquement le frein d'arrêt.
L'invention consiste en ce que, dans la machine, au moins deux organes séparés l'un de l'autre sont disposés partiellement ou entièrement en série, par rapport à l'un des circuits mgnétiques, l'ensemble étant établi de sorte qu'en moins deux organes soient mis en action séparément, afin d'accomplir deux travaux qui n'ont aucune influence l'un sur l'antre et ne se gênent ni ne s'empêchent pratiquement pas dans leur activité.
Un mode d'exécution de l'invention consiste à prévoir un espace dans une des parties convenables de l'un des circuits magnétiques d'une machine électrique connue. Dans cet espace,un organe est placé, de sorte que sous l'influence du flux magnétique, des forces s'y produisent, mettant le dit organe en ,état de fournir un travail utile et différent de celui de la machine. Ce travail supplémentaire sera, par exemple, suff isant pour la commande d'un frein.
Le dessin montre, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'invention. Dana ce dessin :
<Desc/Clms Page number 3>
la Fig. 1 est une coupe transversale d'une machine électrique à pièces polaires ; la Fig. 2 est une coupe transversale d'une machine à stator assemblé en tôles; la Fig. 3 est une coupe longitudinale de la même machine ; la Fig. 4 montre un autre mode de réalisation d'une machine à stator en tôles; la Fig. 5 montre une machine électrique à un rotor; la Fig. 6 montre en, vue de face les tôles du stator d'un autre mode de réalisation; la Fig. 7 montre, vue de face, une variante des dites tôles; la Fig. 8 montre, vue de face, une autre variante; la Fig. 9 montre un autre mode d'exécution des dites talon; la Fig. 10 montre le mode d'exécution employé pour une machine à courant continu;
la Fig. 11 est un détail du mode d'exécution des tôles; la Fig. 12 montre un autre mode de réalisation d'une machine avec tôles; la Fig. 13 montre en coupe longitudinale le mocb d'exécution représenté Fig. 12 ; la Fig. 14 montre une machine à deux organes spéciaux.
Suivant l'exemple montré en Fig. 1,1'invention est appliquée à une machine à courant continu ou analogue,et comportant des pièces polaires. Cette machine peut servir d'une part de moteur et, d'autre part,,fournir automatiquement un antre travail séparé, au moyen d'un organe consistant en un noyau de fer 3 disposé dans la zone du circuit magnétique des lignes 1 et l'.
<Desc/Clms Page number 4>
Ce but est atteint au moyen d'une construction laissant une ouverture spéciale ou un espace convenable non magnétique dans au moins un des circuits magnétiques. D'après la Fig., ce résultat est produit par la. séparation de la pièce polaire 6 de la culasse 5. Par exemple, un corps 4 en matière non magnétique ou diamagnétique peut être utilisé, qui en même temps servira à attacher indirectement une pièce à l'autre. L'exécution sera telle que le noyau de fer 3 forme une liaison magnétique, c'est-à-dire fasse partie du circuit des lignes magnétiques 1 et 1',puisque ce noyau s'engage d'une manière mobile dans la culasse 5, sa face inférieure étant dirigée vers celle de la pièce polaire.
Les lignes magnétiques passeront alors par le noyau 3. lequel peut se déplacer perpendiculairement. Suivant l'exemple de la Figure, le cône du noyau s'adapte à l'alésage oonique de la pièce polaire.
Il est évident qu'ainsi des forces magnétiques naissent, attirant le noyau 3 vers la pièce polaire, et le premier recevra une capaeité de travail à part.
On peut mettre ainsi en action soit le levier à contre-. poids directement ou par l'intermédiaire d'un câble de commande, le mécanisme de frein. Il va sans dire que l'ensemble peut être disposé de telle sorte que le frein sera toujours desserré pendant la fermeture du courant électrique.
Si besoin est, il sera facile d'augmenter la puissance, soit par des bobines appropriées, soit en agrandissant la section du noyau 3 pour le passage des lignes 1, etc.. Sana difficulté,la section du noyau 3 peut être de la même dimension que celle de la pièce polaire, ou lui être supérieure.
Les Figures 2 et 3 montrent un mode de réalisation qui permet de réaliser une deuxième puissance séparée pour une machi" ne à courant alternatif, spécialement une machine à courant triphase avec cage d'écureuil ou cage à court-circuit double. Dans
<Desc/Clms Page number 5>
ce cas,les tôles du stator 14 portent des entailles ou ouverturea 8, formant à elles seules ou avec les rainures 27'des bobines de la machine une ouverture ou un espace dans le circuit magnétique, c'est-à-dire dans toute la longueur des tôles 14. Cet espace contient un organe mobile qui, dans l'exemple actuel,se compose d'un corps paramagnétique intermédiaire 10, de façon que le* dit corps forme un élément du circuit magnétique des lignes 1.
Dans ce cas, des forces magnétiques sont produites entre le corps 10 et les surfaces de l'entaille 8. On gagne ainsi une puissance permettant de réaliser un deuxième travail séparé de celui de la machine ordinaire. Il est important que le travail moteur du rotor ne soit pas pratiquement dérangé par le travail du corps 10. au moins dans certaines conditions de marche et surtout quand la fente d'air reste réduite.
S'il s'agit de courant ou de flux alternatif, on doit fabriquer le corps 10 en tôles assemblées. Une exécution très simple consistera à donner au corps 10 la forme d'un cylindre de révolution, comme représenté sur la Figure ou dessin. Le corps intermédiaire 10 pivote autour d'un axe 341,de sorte qu'il s'ajus- te exactement à l'entaille circulaire 8,dans la position inférieure. L'organe décrit est en état de remplir un travail séparé; il est, par exemple .susceptible de commander un mécanisme de frein.
Pour éviter que les lignes magnétiques prennent, dans certains cas.un chemin parallèle au circuit à travers l'organe, c'est-à-dire qu'une partie du flux serait perdue pour la puissance du corps 10,on peut employer les moyens représentés Fig.2, qui consistent en ce que des corps non magnétiques ou diamagnétiques 12 et 12' seront interposés à des endroits convenables. A la place de tels moyens, on peut utiliser aussi une fente 13, dessinée en pointillé. Cette fente sera prolongée dans toute la longueur de la caisse. Il peut être avantageux d'interposer, dans le dernier
<Desc/Clms Page number 6>
cas des corps non magnétiques, entre les flasques latérales formant palier 23, sinon, cers flasque pourront être elles-mêmes en matière non magnétique.
Il va sans dire que, dans certains cas, ce qui vient d'être décrit peut s'appliquer à une machine à courant continu*
L'avantage du mode d'exécution suivant les Fig. 2 et 3 est important par les petits changements nécessaires pour obtenir une deuxième action travaillant à part.
Quand le corps 10 sera en tôles assemblées, la fabri- cation en sera très économique par le fait que l'on peut estamper ces pièces en même temps que les tôles 14 en utilisant des parties en tôle qui autrement seraient perdues. Ainsi, les frais de fabrication sont réduits an mininam et la construction devient très économique. Dans ces conditions, on peut construire des machines à deux actions ou buts dont le prix sera presque le même que celui de celles fournissant une seule action.
Il est souvent important que la deuxième action soit faite par une force presque constante, telle qu'il s'en produit en comprimant un ressort, en soulevant un poids, etc.. En outre, il est bon d'éviter de rendre la construction de la machine onéreuse, quand on réalise la deuxième puissance, c'est-à-dire qu'il ne faudrait pas augmenter considérablement le flux magnétique 1, ni ajouter des bobines supplémentaires, ni utiliser d'autres acces- soirée. Il est difficile de trouver une solution satisfaisante,car les forces magnétiques sont très variables, par rapport au mouve" ment de l'organe.
Par exemple, la force magnétique a une valeur maximum quand le corps 10 vient au contact des tôles 14 et,au fur et à mesure qu'il s'éloigne, la force diminue rapidement.
L'invention surmonte les difficultés en mettant l'organe 10 en liaison avec un système de cames, leviers coudés .etc..,de telle façon que la force variable soit transmise à l'extérieur à
<Desc/Clms Page number 7>
une force moins variable.
L'exemple montré Fig. 3 indique une de ces solutions, comportant une came 16 fixée au prolongement du corps intermédiaire 10, ce qui fait que la force exercée à l'extérieur sur le galet 18 devient plus uniforme que celle du magnétisme variable en relation avec le déplacement. On suppose connues les règles d'après lesquelles on doit établir la came.
On peut obtenir le même résultat par un système de leviers coudés par exemple tels qu'ils sont représentés sur le dessin en pointillé. Il y a d'une part une articulation à gauche, d'autre part une à droite du galet 18. En abaissant l'arti- culation 17 au milieu des leviers, le dispositif donne lieu à une transmission de mouvements et de forces pareilles au dispositif précédemment décrit.
Le même dessin représente en outre un exemple d'emploi pour la commande d'un méoanisme de frein, selon l'invention. Un ressort, non représenté,pousse le rotor dans le sens de la flèche à droite, de façon que la poulie de frein 20 soit empêchée de tourner,par suite de la présence de la couronne de frein conique 19. Dès que la machine sera sous courant, les lignes magnétiques naissent, le corps 10 est attiré en tournant autour de l'axe 22.
Le levier 21 qui est articulé sur l'axe 22 déplacé alors le rotor avec la poulie de frein 20 et le frein sera desserré.
Il s'ensuit que la poulie de frein 20 sera détachée de la couronne de frein 19 aussi longtemps que le moteur sera sous courant. Pour favoriser un déplacement vers la gauche du rotor, on peut se servir d'un déplacement du stator par rapport au rotor, comme le montre la Fig. 3. Le stator recevra par ce fait des forces axiales supplémentaires qui faciliteront le déplace* ment à gauche, dans le sens contraire de la flèche.
Il est clair que le procédé qui vient d'être décrit
<Desc/Clms Page number 8>
ci..dessus permet de gagner un travail supplémentaire par l'action de l'organe 10. Ce travail peut se faire d'une manière entière ment automatique, telle qu'il la faut pour la commande d'un frein.
Au lieu de travailler directement sur un cône de frein, on peut naturellement actionner un ruban de frein, des mâchoires de frein, etc..
Suivant l'invention, on peut même sans difficulté conetruire des machines même utilisables pour plusieurs travaux les uns à côté des autres. La Fig. 4 en donne un exemple. Pour un tel but, les tôles du stator consistent en deux parties 29 et 30, séparées par des pièces non magnétiques 28. Des espaces 24 et 26 se présentent alors entre les tôles, convenables pour la réception des organes 25 et 27. Ainsi, la machine comporte dans l'en- semble, y compris le rotor 35, trois organes susceptibles de fournir des travaux séparés les uns à côté des autres.
L'organe 25 pourra consister en un rotor à bobines, en faisant une bonne liaison magnétique. Le dit organe pourra d'ail- leurs avoir une conductibilité magnétique très petite ou nulle, par exemple être formé en principe de bobines, d'une plaque ronde, etc.. de sorte que cet organe sera propre à travailler à part, à commander des contacts, à mettre en marche des engrenages, etc..
Dans le cas d'emploi d'un organe peu conducteur magnétique, il est à recommander de prévoir que l'ouverture 24 laissera un petit espace d'air ou de matière non magnétique libre, pour que la résistance des lignes 1 soit aussi faible que possible. Dans certains cas,, une ouverture en forme de fente étroite pourra servir.
Sur la Fig. 4, l'organe 27 n'est représenté que schématiquement. Il est en forme de coin, de la longueur des tôles 29 et 30, et mobile dans le sens horizontal, de sorte qu'il se produit des forces magnétiques qui attirent le coin 27 à la surface 26 du stator. De ce fait, on peut se servir du coin pour exécuter un travail, surmonter une force extérieure.
<Desc/Clms Page number 9>
Dans certains cas, le mouvement de l'organe doit être réglable par rapport an temps, pour que ce mouvement soit indé" pendant de celui de l'antre organe. Selon l'invention, on le réal lise en mettant l'organe en connection avec un dispositif de ralentissement ou d'amortissement. De tels dispositifs pourraient servir au cas d'une commande de contacts, pour des interruptions de courant ou de tension électrique, etc.. Par exemple, s'il faut rompre le courant quand la tension s'abaisse pour une certaine durée, un organe en liaison avec un tel dispositif sera à recom- mander.
La Fig. 5 montre un mode d'exécution d'un rotor d'une machine électrique. Un organe 32 sera également mis dans une ouverture 31 et, sous l'influence des lignes magnétiques 1, de façon à se trouver propre à faire un travail séparé.
Les descriptions précédentes ont spécialement montré la façon de construire une machine à une ou plusieurs actions ou travaux. sans que l'un d'eux ait pratiquement une influence sur l'autre, qui puisse déranger la marche de la machine originale.
Il est évident que l'on peut fabriquer des machines ou appareils sans s'écarter d'une construction déjà développée et sur le marché. On peut réaliser l'exécution en vue uniquement des différents travaux et buts à remplira de ce fait l'invention s'adapte au mieux aux différentes exigences et donnera les meilleurs résultats.
Dans les machines électriques établies suivant le mode de réalisation précédent, il peut arriver qu'au moins l'un des organes ne travaille pas toujours dans de bonnes conditions, étant donné que les lignes magnétiques peuvent ne pas passer suffisamment dans cet organe.
Dans un autre mode de réalisation, les différents circuits magnétiques sont réglés l'un par rapport à l'autre; en outre, la
<Desc/Clms Page number 10>
construction, surtout dans le cas de plusieurs organes, est considérablement simplifiée.
Le résultat s'obtient principalement au moyen de dispo- sitifs convenables qui augnentent: dans l'un on dans plusieurs des circuits magnétiques, la résistance de passage des lignes magnétiques. Le résultat sera, par exemple, provoqué en réduisant la section de passage en certains endroits de telle sorte qu'on obtienne au moins temporairement un degré de saturation. Pour augmenter la résistance en question, on peut employer aussi des bobines momentanément on continuellement en court-circuit. Ces moyens permettront un réglage des différents circuits magnétiques les uns par rapport aux antres, suivant le but ou le mode de travail des différents organes.
Suivant ce mode de réalisation montré sur les Fig. 6 à 14, l'organe 45 sera exécuté de la façon décrite précédemment, ainsi que les tôles du stator 46 qui l'attirent. On suppose, dans cet exemple, qu'il s'agit d'un moteur triphasé à quatre pôles. Les lignes magnétiques sont représentées lorsque l'organe est traversé symétriquement. Puisque les lignes 36' et 36" trouveraient une résistance de passage plus faible que les lignes 36, la plus grande partie de la force magnétique ne passera pas dans l'organe 45, surtout lorsque cet .organe sera soulevé. Par la suite, cet organe ne fonctionnera pas bien, ou la capacité ne sera pas suffisamment grande.
Pour éviter ces inconvénients, les tôles 46 sont pourvues de fentes 39 aux endroits convenables. Si la section du fer est réduite là où les lignes magnétiques devront passer il en résul" tera une saturation magnétique considérable. On peut prévoir des dimensions telles que la résistance magnétique soit à peu près la même quand le flux normal passe par le circuit 36' ou 36"; mais dès qu'un flux dans ces circuits augmente un peu, la résistance
<Desc/Clms Page number 11>
magnétique augmente beaucoup.
L'installation pourra, par exemple, être telle que la résistanoe magnétique sera plus de dix fois plus grande dès que le flux magnétique du circuit 36' ou 36" dépassera de 20 à 25% sa va- leur normale. Il est clair qu'ainsi l'organe 45 sera mieux soumis à l'influence magnétique et que l'on obtiendra que le circuit 36 ne s'affaiblisse pas trop. Pendant la marche normale, c'est-à-dire l'organe étant attiré, la résistance totale de la machine ne sera guère changée, ce qui veut dire que le rendement de la machine ne sera guère modifié.
Ce mode d'exécution produit en même temps le résultat que le courant du moteur s'accroît automatiquement quand l'organe 45 est soulevé. D'où l'avantage que l'attraction sera alors plus grande que sans ce dispositif, ce qui est très important, puisque la force tend sans cela à diminuer considérablement lorsque l'or- gane est soulevé.
Un autre avantage est qu'il est possible de réaliser les tôles 46 sans interruption, en prévoyant près de l'organe une très grande réduction de la section, ou à un autre endroit 37 con- venable. On obtiendra encore que le flux magnétique qui pourra passer par la section 38 soit limité par la saturation, c'est-à-dire que la plus grande partie passera par l'organe 45.
La réduction de la section 38 et les fentes 39 pourront être dans le rapport voulu pour obtenir le réglage dans le sens convenable. C'est ainsi que le circuit 36" pourra naturellement comporter les fentes 39 en nombre approprié, camme figuré en pointillé.
Selon la Fig. 7, la machine est à peu près la même; pour simplifier, les rainures, circuits magnétiques, etc.... ne sont pas représentés. Pour augmenter la résistance magnétique dans un ou plusieurs des circuits ou branches magnétiques, on a prévu des bo-
<Desc/Clms Page number 12>
bines 40, composées d'un ou de plusieurs enroulements . On comprend que ce dispositif permet la mise en circuit jusqu'au moment où l'organe va terminer sa. course. A cet effet, l'organe peut être en liaison avec un levier 41 qui interrompt la connexion au moment voulu (dans le sens de la flèche).
On peut encore utiliser une coulisse 43 se déplaçant dans la fente 42, pour ajuster la résistance magnétique et améliorer le fonctionnement du dit organe.
La Fig. 8 représente une variante de la Fig. 6. Afin que la résistance soit temporairement ou définitivement augmentée par rapport à la diminution de section 38 et de l'espace d'air à travers la rainure des bobines de la machine, on a prévu un court-circuit se composant des conducteurs 48 et 49 en connexion avec les conducteurs latéraux 50. Le courant qui y est induit provoque une augmentation de la résistance magnétique, car la plupart des lignes magnétiques passent par l'organe 45. Les bobines 51, dont le fonctionnement est évident, pourront concourir au même but.
On peut encore, dans certains cas , utiliser la variante montrée sur la Fig. 9. La machine présente les branches magnétiques 36 et 36'. De l'autre côte de l'organe 45 se trouve, grâce à l'entaille 52, la réduction de section 55, qui ne nécessite pas d'autres explications.
La Fig. 10 représente une machine à courant continu avec deux pièces polaires. La culasse 57 porte l'entaille 53 avec l'organe 45. Dans la branche 36', une fente transversale 54 produit la réduction de section 55. Les sections 38 et 55 peuvent être réglées l'une par rapport à l'autre.
Ce mode de réalisation peut être exécuté en disposant plusieurs des dite organes de telle sorte qu'une influence commune soit produite, permettant d'obtenir le même résultat que
<Desc/Clms Page number 13>
les moyens précédemment décrits. Un exemple d'exécution est repré- senté Fig. 11, montrant plusieurs organes 45, par exemple de forme conique, se déplaçant dans le sens de 1 taxe. S'il s'agit d'une machine à 4 ou 8 pôles= il s'ensuit que les quatre organes 45 sont, au moins temporairement, chacun dans une des branches magnétiques.
En outre, cette disposition étant symétrique, on a l'avantage que la machine travaille correctement, étant donné que les forces magnétiques ont tendance à s'égaliser. Cette disposition présente encore l'avantage que les tôles peuvent être faites en une seule pièce.
Les Fig. 12 et 13 montrent les deux organes 58 en forme de coin, disposés dans une ouverture convenable des tôles. Les dispositifs précédemment décrits, ni les lignes magnétiques, ne sont représentés, mais on doit naturellement en tenir compte. La réduc- tion 38 évite également qu'un flux trop grand et inadmissible y passe. Entre les organes 58 et la section 38 se trouvent des plaques 59 d'une matière non magnétique mais bonne conductrice de l'électricité, évitant ainsi le passage des lignes magnétiques dans ce sens. Les plaques 59 pourront en même temps servir de guide pour les organes 58.
Suivant la Fig. 13, le coin 58 peut être déplaçable contre le ressort 61, de façon que les coins 58 se déplacent à gauche dès que le courant de la machine sera interrompu. Un tel dispositif peut être utilisé soit pour commander un mécanisme de frein, soit pour commander un dispositif d'arrêt ou tout autre.
La Fig. 14 montre deux organes 45 pivotant dans les axes 60. Les lignes de force magnétiques sont également indiquées. Il s'ensuit qu'à cert ains moments, toutes les branches magnétiques passent par les organes 45 ; le résultat en a déjà été expliqué, et la symétrie est également avantageuse. On a représenté en pointillé la position soulevée des organes.
<Desc/Clms Page number 14>
Puisque l'on peut utiliser plusieurs organes, on peut les utiliser simultanément pour le même travail, et par suite on sera à même d'augmenter la capacité de travail ou de force utile. Il est évident que l'on pourra employer également les organes à part suivant les cas, ou utiliser des constructions d'organes différentes.
Ce mode de réalisation permet en outre un parfait réglage des circuits magnétiques l'un par rapport à l'autre et par rapport aux différents organes pour que le flux ou la magnétisation du dit ou des dits organes soit approprié au travail à exécuter.