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Moteur à faible puissance, sans coll.
La présente invention se rapporte à un moteur de faible puissance sans collecteur, à induit de fer sans enroulement , pour courants alternatif et continu. On connaît déjà des moteurs dans lesquels l'arbre d'induit est muni de cames qui ferment et coupent le courant de l'électro-aimant. Ces dispositifs connus accusent toutefois l'inconvénient que la mise en et hors circuit est assurée par des organes conducteurs, l'interrupteur agissant en même temps comme électrode. Par suite de cette disposition, ledit moteur - bien qu'on puisse le considérer comme moteur sans collecteur - comporte des contacts de frottement dont le fonctionnement est analogue à celui des contacts de frottement des mo teurs à collecteur habituels.
En conséquence, il s'y produit, par suite de ces interruptions, de fortes,étincelles de sorte que le moteur devient inutilisable déjà après très peu de temps.
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La présente invention supprime cet inconvenient du fait que. les contacts de frottement sont remplacés par des contacts de rupture tels qu'on les utilise par exemple dans les moteurs d' automobiles. Ces contacts de rupture sont des organes fixes qui, à part le mouvement d'interruption, n'effectuent aucun autre mou- vement de frottement, la transmission des mouvements des cames auxdites électrodes fixes étant obtenue de manière purement méca- nique, par des organes de frottement non traversés par le courant et ne participant donc aucunement aux fonctions électriques pro - prement dites.
L'invention porte non seulement sur la réalisation construc- tive de ce principe, mais encore sur diverses formes d'exécution permettant de modifier, de manière très simple, le moment de rotation, le nombre de tours et le rendement du moteur.
La seconde partie de la présente invention consiste à établir dans les moteurs électriques mus par l'excitation périodique d' un électro-aimant, un circuit oscillant à l'aide des enroulements de l'aimant du moteur et un condensateur, ce circuit permettant d'accroître cons le nombre de tours et le rendement.
La première partie de l'invention est représentée aux quatre figures au dessin annexé.
Les figures 1 et son-c des projections d'un moteur à con- tacts de rupture con@ormément à la premièrepartie de l'invention la fig.1 étant une coupe suivant ligne 1- 1 de la fig.2
Les figures 3 et 4 sont des projections d'un dispositif permettant de régler la durée de contact et ainsi donc de modi - fier le moment de rotation, le nombre de --cours et le rendement du moteur, la figure 3 étant une coupe suivant ligne III-III de la fig.4.
La figure 5 représente schematiquement un moteur électrique avec circuit oscillant.
Les figures 6 à 11 sont des variantes constructives.
Aux fig.l et 2, l'electro-aimant est désigné par 50. L'
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induit en fer 33, en forme de barreau, et sans bobinage, tourne autour de l'axe 51 et est disposé de telle manière que son plan de rotation se trouve perpendiculaire au plan des branches de 1' électro-aimant. L'arbre comporte descames 34 qui, en passant devant les pièces de contact fixes 37, portées par les ressorts à lame 35,36 ferment le courant allant dans l'électro-aimant 50, dès que la partie. médiane de l'induit se trouve à moins de 90 dela verticale.. La forme-de la came est telle que le courant passe jusqu'à ce. que la partie médiane de l'induit ait passé la 'verticale. Pendant ce temps, l'aimant exerce une attraction sur l'induit et le fait tourner.
Le courant interrompue l'induit fait un quart de tour sans que l'aimant reçoive du courant ; aussi - tôt, il s'y produit une nouvelle aimantation pendant un quart de tour, et ainsi de suite. (Dans le cas d'induits à quatre parties, les flux. et interruptions de courant se produisent toujours après chaque huitième de tour, etc.).
Le ressort à feuille 36 comporte, par l'intermédiaire d'une lame 52, une'petite pièce de fer 53 se, trouvant tout près de 1' une des branches de l'aimant,'en face de celle-ci. Lorsque le moteur est alimenté par un courant alternatif,, cette pièce de fer 53 est attirée par l'aimant principal, et la séparation des pièces de contact 37, l'une de l'autre, ne s'opère pas immédiatement après l'interruption obtenue mécaniquement par la came. 34, mais un peu plus. tard, environ après 1/100 de seconde, c'est-à-dire au. moment où. le courant alternatif passe par zéro.
Les figures 3 et 4 représentent une autre forme de réalisation. des cames d'interruption, à savoir en forme de disque.
-Le disque à cames 34 est muni de parties saillantes 54 qui entraînent le ressort 36 vers la gauche (fig.3), ce qui établit de. nouveau- le contact en 37. Tout le dispositif de contactage 35, 36 et 37 peut pivoter autour de l'axe 55 de sorte qu'on peut le régler à volonté. Lorsque le dispositif de côntactage. occupe la position indiquée par le trait plein (fig.4), on obtient la plus
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grande durée de contact de l'aimant principal du moteur.
Lorsque la position est celle qui est indiquée par le pointillé, on ob tient le minimumde durée de sorte qu'on pourra, en modifiant la position du dispositif de contactage entre les deux points extrêmes, faire varier dans une large mesure la durée de contact et conséquement aussi le moment de rotation, le nombre de tours et le rendement du moteur.
Les cames 34 sont de preférence isolées l'une de l'autre ; il est également avantageux de disposer l'axe parallèlement aux branches de 1'électro-aimant vu que la construction, s'en trouve simplifiée.
Dans les formes de réalisation ci-dessus, on n'avait disposé qu'un seul contact interrupteur ; mais l'on pourrait tout aussi bien prévoir plusieurs contacts qui agissent l'un après l'autre de manière à envoyer le courant successivement à. des électroaimants disposés circulairement autour de l'induit ; on réalise ainsi la, mise en marche automatique du moteur et un moment de rotation plus régulier.
Les figures 12 et 13 représentent une telle forme d'exécution avec deux interrupteurs commandés par une lame disposée entre ceux-ci et actionnée à l'aide de cames.
Exactement comme dans l'exemple ci-dessus, l'électro-aimant est désigné par 50, comportant dans le cas présent quatre pôles munis d'enroulements 1,1 et 1',1'; 33 désigne le rotor, sur 1' arbre 51 duquel est calé le disque à cames 34. Ce disque commande la lame 36 de telle manière que cette dernière, pendant un demitour, soit en contact avec la. vis de contact 37, à droite, et pendant le second demi-tour, avec la vis de contact 37' du côté gauche.
Lorsque ladite lame est par exemple en contact avec la vis 37 du côté droit, le courant venant de la borne 60 connectée à la source de courant, traverse la, lame 36 la vis de contact 37 et les enroulements 1,1, pour retourner par l'autre, borne 61.
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Le rotor tournera conséquemment, dans le sens de la flèche, jus- qu'à ce qu'il. occupe la position verticale. Comme dans les exem- ples antérieurs, le courant est alors interrompu dans les enrou - lementa 1,1. En même temps, la lame 36 vient se mettre, contre,la vis de contact. 37', du côté gauche, de sorte que les enroulements 1',1', sont maintenant reliés aux bornes 60 et 61. Le courant parcourt dès lors les enroulements 1',1' et l'induit est amené, vers la position horizontale ; aussitôt après, il prend la posi - tion verticale et ainsi de suite.
Comme le montrent les figures 5 à 11, le moteur électrique peut aussi comporter un circuit oscillant se composant d'un con- densateur 2 et des enroulements 1 (ou 1') avec, après le conden- sateur 2, une résistance ohmique 9, suivant description ci-après.
Lorsqu'on-remplace l'induit en forme de barreau, de la figure 12, par un induit en tambour - tel qu'il est représenté par exem- ple à la fig.10 dont il sera parlé ultérieurement - le moteur fonctionnera comme un moteur asynchrone biphasé.
Comme il vient d'être dit, les figures 5 à 11.représentent un moteur électrique, à circuit oscillant, mû par l'aimantation et la désaimantation d'un électro-aimant..
La fig. 5 montre schématiquement un. tel moteur électrique à lame de contact à.rupture. 1,1 désignent les bobines d'aimant, 33 est.l'induit tournant, 34 le disque à cames commandant le contact à rupture formé, dans le présent exemple, des ressorts à lame- 35 et. 36 avec les pièces de contactage 37.
Le schéma des connexions d'un tel moteur est représenté à la fig.6 ; on y voit le circuit oscillant formé par les enroulements d'aimant 1 et le condensateur 2 ; source de courant est re liée aux bornes 4 et 5 ; dansle fil d'amenée 5 est inséré un interrupteur 3.
La fig.7 montre également le circuit oscillante avec inter- rupteur, comme à la fig. 6. Lorsque l'interrupteur est fermé, la tension du réseau porte sur les points 6 et 7. du circuit oscillant;
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dans la position ouverte de l'interrupteur 3, il 'n'y a. pas de tension au circuit oscillant.
Lorsqu'on dispose, dans le circuit oscillant, après le condensateur 2, une résistance ohmique 9 (la résistance dans la partie de self-induction du circuit oscillant est représentée par 10), on constatera que, si le produit de la résistance 9 (se trouvant avant le condensateur) par la résistance ohmique 10 de la bobine est, comme tel, égal au coefficient de la self-induction de la bobine 1 divisée par la capacité du condensateur 2, le courant de charge sera égal, mais en même temps opposé au courant de la bobine, de sorte qu'il y aura compensation entre la self-induction et la capacité. L'interrupteur fonctionnera comme s'il n'y avait ni self-induction ni capacité dans le circuit, et il travaillera sans crachement et sans arcs électriques.
Comme il a déjà été dit, ce fonctionnement sans étincelles permet un accroissement considérable du nombre de tours et une augmentation du rendement du moteur. Il suffit que la durée de contact, entre la mise en circuit et la mise hors circuit de la bobine, soit deux, fois plus grande que la constante de temps de cette dernière.
La disposition représentée aux fi@ures 6 et 7 permet en outre de mettre le circuit oscillant formé par le condensateur et la bobine inductrice du moteur en resonance avec le nombre d'interruptions, de préférence au moyen d'un condensateur variable. En utilisant un contact de rupture faisant ressort, on pourrait également mettre les oscillations propres, d'ordre mécanique, de ce dispositif interruoteur en résonance avec les oscillations propres du circuit oscillant.
L'interrupteur mécanique pourrait être remplace par un tube électronique ou un tube à vapeur métallique ; la figure 8 en montre un exemple de réalisation. 1 désigne les bobines inductrices du moteur, 2 le condensateur du circuit oscillant, 14 le tube à cathode incandescente avec le fil incandescent 15 et l'anode 16.
A la grille 17 se trouve la bobine d'accouplement de grille 18 qui
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est couplée de manière connue au circuit oscillant 1,2. En modi fiant la capacité du circuit oscillant au moyen du condensateur variable 2, on pourra également modifier dans une très large mesure le'nombre de tours du moteur ; les oscillations de l'interrupteur à ressort peuvent être obtenues mécaniquement) mais aussi par voie électro-magnétique, soit par un électro-aimant spécial, soit tout simplement par l'aimant du moteur lui-même ; une telle disposition est représentée à la fig.9.
Ici, 1 désigne la bobine inductrice du moteur, 2 le condensateur du circuit oscillant, 37 le contact interrupteur, et 22 désigne une. petite armature de fer reliée à l'une des pièces de contact et commandée par la bobine inductrice l'du moteur. L'armature 22 et la pièce de contact 37 sont disposées sur une lame 56.23 désigne un interrupteur qui permet de court-circuiter le contact d'interruptions 37. Grâce à cette disposition, on pourra, lorsque l'in terrupteur 23 est ouvert, mettre le moteur en marche comme moteur d'interruption et porter sa vitesse à un nombre de tours légère ment supérieur à la vitesse synchrone. Dès qu'on ferme l'interrupteur 23, le moteur relié à une source de courant alternatif continue à tourner comme moteur synchrone.
Connecté à une source de courant continu il pourra - lorsque l'interrupteur 23 est ouvert - être utilisé comme moteur asynchrone. Dans ce dernier cas, il est avantageux de munir l'induit d'un enroulement en cage d'écureuil et une. partie des pôle.s d'excitation d'un enroulement à courtcircuit, comme cela est généralement connu,
La fig.10 montre une telle forme de réalisation du moteur.
Le stator est désigné par 50 ; ilcomporte, comme cela se fait d'or- dinaire dans les moteurs monophasés à faible puissance, des pôles auxiliaires entourés d'une spire à court-circuit. 2 désigne les bobines inductrices, 39 les pôles principaux, 40 les pôles auxiliai- res aux spires court-circuitées 41, tandis que 33 indique l'induit à enroulement en cage d'écureuil 44 à barreaux de cuivre logés dans le paquet de fer et connectés l'un à l'autre aux surfaces latérales
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de l'induit.
Jans la forme de réalisation de la fig.ll, l'induit se distingue de la forme d'exécution usuelle de moteurs asynchrones par le fait qu'il n'est pas formé par un cylindre de fer, de forme circulaire ; les flancs 43 sont aplatis ; par ailleurs, il comporte l'enroule ment en cage d'écureuil habituel. L'arbre du moteur est également muni d'un disque à cames 34 qui, comme dans les exemples précédents, commandent le contact de rupture à ressort 3 ; ce contact de rup ture est aussi monté en série avec les bobines inductrices 2.
Lorsque le moteur est maintenant relie à une source de cou rant continu, il travaillera comme un interrupteur normal, c'est- à-dire que, lors de chaque tour, il est mis quatre fois en circuit et est mis hors circuit aux endroits interpolaires les plus favorables au magnétisme.
Lorsque le moteur est connecté à une source de courant alter- natif; il fonctionnera comme un moteur asynchrone normal, c'est-à- àire @ue le dispositif de contactage 3 pourra être mis en courtcircuit par l'interrupteur 47, ou bien il pourra, être mis hors service par un dispositif mécanique, de sorte que la came ne pourra plus le commander mécaniquement.
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:;:1 L V ii D I C -1 T l 0 N S..
1. Licteur à faible puissance, sans collecteur, à induit de fer sans enroulement, pour courant alternatif ou continu, dont 1' arbre comporte des cames qui ouvrent et ferment le courant de 1'
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ç;lectro-2i:ù2.nt, caractérisé par des contacts d'interruption spé - ciaux commandés par des cames dont le frottement est purement
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.:cniu;: mais qui ne sont pas insérées dans le circuit des con - tacts d'interruption.