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Appareil d'allumage électromagnétique, spécialement pour moteurs à explosion.
Pour le montage des appareils électromagnétiques d'allumage sur les véhicules à moteurs à combustion, il est désirable à divers points de vue que ces appareils possèdent une fOrme parfaitement symétrique. On connaît déjà des appareils d'allumage répondant à ces conditions. Les bobinages primaires et secondaires formant leur bobine d'allumage sont disposés coaxialement sur l'arbre moteur et leur partie induite est construite de telle façon que le flux magnétique total traverse en même temps la bobine. Par suite de cette construction, il se produit, à l'instant de la coupure de l'enroule- ment primaire, des différences de tension extrêmement élevées entre les différentes couches de fil, de sorte que les claqua- ges de l'isolation ne sont pas rares.
L'objet de la présente invention est un appareil d'allumage électromagnétique dans lequel ces inconvénients sont évités malgré la forme parfaitement symétrique de l'ap- pareil. Il comporte une seule bobine d'allumage dont les
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enroulements primaire et secondaire sont groupés en série.
Ces enroulements sont répartis sur un certain nombre de noyaux magnétiques travaillant avec des aimants permanents.
Les enroulements partiels secondaires y sont bobinés sur les enroulements partiels primaires.
Il est connu que dans les inducteurs magnétiques les bobines induites peuvent être réparties et ordonnées selon plusieurs chemins magnétiques. Mais ces inducteurs ne sont pas utilisables comme appareils d'allumage, car ils ne possèdent aucun bobinage haute tension ni aucun des autres dispositifs nécessaires à la production d'étincelles d'allu- mage comme le distributeur, le rupteur, etc.
On connaît aussi des appareils magnétiquesd'allumage qui, pour chaque cylindre produisent plusieurs étincelles si- multanées. Ces dispositifs exigent cependant pour chaque bou- gie une bobine particulière dont les enroulements primaire et secondaire sont bobinés sur un noyau commun. Comme pour chaque bobine il faut la pleine tension, il se produit entre les couches intérieures et extérieures les dangereuses dif- férences de tension déjà mentionnées.
Ces inconvénients sont évités dans l'appareil d'al- lumage selon l'invention grâce à l'emploi d'une unique bobine et à la répartition régulière des enroulements primaire et secondaire sur plusieurs noyaux travaillent en concordance avec les aimants permanents du rotor. Les enroulements partiels sont soumis à des différences de tension relativement faibles ce qui diminue les dangers de claquage.
Une autre conséquence de cette répartition de la bobine d'allumage est une meilleure conduction calorique de l'enroulement et par suite une prolongation de la durée de l'isolement. Un avantage particulier par rapport aux appareils d'allumage connus est qu'en cas de court-circuit grâce à la répartition du flux et au nombre relativement restreint des spires court-circuités, l'appareil peut continuer à fonctionner.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, et de
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façon nullement limitative, diverses formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe exiale d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe selon la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en plan du rotor.
La fig. 5 est une coupe selon la ligne V-V de la fig. 2.
La fig. 6 est une représentation schématique du parcours des lignes de force.
La fig. 7 est la représentation schématique du sys- tème électromagnétique d'une seconde forme d'exécution.
La fige 8 est une représentation schématique d'une troisième forme d' exécution.
La fig. 9 est une coupe selon la ligne IX-IX de la fig. 8.
Les fig. 10 et 11 montrent un capuchon métallique recouvrant la tête du distributeur.
La fig. 12 est une représentation schématique d'un appareil d'allumage selon l'invention avec deux systèmes magnétiques travaillant en parallèle.
La fig. 13 est une représentation schématique d'une cinquième forme d'exécution.
La fig. 14 est une coupe axiale, partie en coupe d'une sixième forme d'exécution.
La fig. 15 se rapporte à une machine analogue à celle montrée en fig. 6 et qui montre une variante de l'arrangement des pôles.
Dans la forme d'exécution représentée dans la fig. 1, le stator présente deux plaques circulaires 3 et 3' en ma- tière non magnétique reliées par six tiges lamellées de fer doux 6 parallèles à l'arbre moteur 5. Dans la plaque supérieure
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3 est ménagé une rainure circulaire concentrique à l'arbre 5 et remplie de lamelles de fer doux 4 sur lesquelles viennent s'appuyer, disposées circulairement à distances égales, les tiges 6. Dans la plaque inférieure 3' les baguettes traversent et font corps avec la surface infé- rieure de la plaque. Les plaques 3 et 3'sont en outre re- liées par des boulons non représentés. Chacune des tiges de fer doux porte un enroulement primaire 8 et par dessus un enroulement secondaire 9.
Ces enroulements primaires et secondaires sont connectés en série avec les enroulements primaires respectivement secondaires des autres tiges de fer doux. L'enroulement primaire total et l'enroulement secon- daire total sont également montés en série et sont reliés de façon connues avec un rupteur 10 fixé sur la plaque 3 et avec un distributeur haute tension 11 fixé à l'arbre 5. Un condensateur 7 monté sur une bobine isolente coaxiale à l'arbre moteur est disposé parallèlement à l'en- roulement primaire, les plaques 3 et 3' présentent une en- coche concentrique pourvue d'un coussinet à billes par le- quel est supporté l'arbre moteur 5.
Le rotor présente éga- lement une plaque circulaire 1 en matériel non magnétique, portant un nombre d'aimants permanents cylindriques 12 cor- respondant au nombre de tiges 6 et rangés à distances éga- les sur un cercle concentrique à l'arbre moteur dont le dia- mètre est égal à celui passant par les centres des tiges 6.
Les aimants 12 sont magnétisés sur l'enveloppe, c'est-à-dire que leurs deux pôles sont situés des deux côtés d'une section axiale de ces aimants (voir fige 4). Les aimants 12 sont re- liés par un anneau en fer doux 13 inséré à la presse dans une rainure correspondante du rotor. Ils sont rangés de tel- le façon que deux aimants voisins se présentent leurs poles de même nom. Le flux magnétique de la disposition décrite est le suivant:.(représenté schématiquement dans la fige 6)
Par suite de la disposition des poles sur l'enve- loppe des aimants, le rotor au repos est arrêté de façon
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que chaque aimanta 12 se trouve entre deux tiges 6.
Les li- gnes de force de deux aimants voisins partent des deux pôles négatifs se faisant vis-à-vis, traversent la pièce lamellée de fer doux 13 qui les unit, se réunissent dans son milieu, traversent l'entrefer 15 et parcourant toute lalongueur des tiges de fer doux 6. Au bout de celles-ci, la moitié du flux se dirige à gauche, l'autre moitié à droite à tra- vers l'anneau de fer lamellé 4 jusqu'à la tige suivante 6 qu'elles parcourent en sens inverse, traversent à nouveau l'entrefer, pénètrent dans l'anneau lamellé 13 entre les deux pôles positifs de l'aimant dont elles sont sorties et de l'aimant voisin, et retournent finalement au pôle posi- tif de l'aimant de départ. Après un sixième de tour du ro- tor, les lignes de force passent dans les tiges 6 en sens inverse. Le sens des lignes de force change donc six fois à chaque tour du rotor.
Grâce à la disposition des aimants permanents dans le rotor, il est également possible d'obtenir pour chaque tour du rotor un nombre impair d'étincelles, pour cinq étin- celles par exemple à chaque tour de rotor, il faudra cinq tiges en fer doux 6. Le rotor est lui aussi disposé pour recevoir dans ce cas cinq aimants permanents 12 à égale dis- tance l'un de l'autre, mais il n'en comporte que quatre.
A la place du cinquème aimant est inséré un cylindre non ma- gnétique 14 de mêmes dimensions que les aimants 12. Une disposition de cette sorte est représentée schématiquement dans la figure 7. Les lignes de force circulant de manière analogue à celle déjà décrite, avec la différence cependant, que les lamelles de fer doux de l'anneau 13 placées des deux côtés du cylindre non magnétique 14 ne reçoivent de flux que sur une moitié. à chaque cinquième de tour de l'arbre, le sens des lignes de force change, tandis qu'alternativement chaque groupe de deux tiges 6 ne reçoit que la moitié du flux traversant les autres tiges. Ainsi le courant induit produit dans les enroulements de ces tiges demi-induites
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est plus faible que celui induit dans les autres tiges.
Mais comme les bobines des différentes tiges sont connectées en série et que l'induction affaiblie dans deux de ces bobines est constante par rapport à un tour complet du rotor, malgré cette asymétrie apparante de la disposition, on obtient pratiquement une hauteur de tension constante pour toutes les positions d'induction du rotor. Le rupteur est dans ce cas agencé pour cinq interruptions à chaque tour du rotor.
De façon analogue, il est naturellement possible d'obtenir un autre nombre d'interruptions, respectivement d'étincelles d'allumage, pour chaque tour de rotor. Par cette disposition, on évite les réductions par roues dentées entre arbre acteur et appareil d'allumage, qui sont indispensables sans cela pour l'obtention d'étincelles en nombre impair.
La disposition décrite et représentée dans la fi- gure 7 a en plus de l'avantage d'un embrayage simple de la machine en cas d'allumage à nombre impair d'étincelles, celui que, la polarité des étincelles changeant à chaque tour du rotor, les électrodes se consument de façon régulière.
Le rotor et le stator sont entourés par une car- casse métallique légère, dylindrique 16 dont les côtés sont munis d'épaulements 17 et 18 sur lesquels s'appuient les plaques de stator 3 et 3'. Pour assurer le stator contre des déplacements axiaux, l'épaule 18 est munie d'une rainure 19 dans laquelle un ressort 20 en forme de plaque taillée est inséré. La carcasse 16 est fermée par un capuchon de distributeur haute tension 21 en matière isolante. La par- tie inférieure de la carcasse forme palier à l'arbre du ro- tor. Le stator pourrait aussi au lieu d'être fixé dans la carcasse 16 être simplement soutenu par les paliers de l'ar- bre du rotor et n'être fixé à la carcasse que par un disposi- tif d'arrêt.
L'appareil d'allumage objet de l'invention peut être aussi exécuté de la façon suivante : tiges de fer doux 6 au lieu d'être parallèles à l'axe du rotor sont
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disposées radialement par rapport à cet axe, comme il est re- présenté dans le schéma des lignes de forces de la figure 6 pour l'exemple d'exécution de la figure 1. Le flux magnéti- que reste alors exactement le même; mais le diamètre de l'ap- pareil devient sensiblement plus grand que dans la forme d'exécution premièrement décrite, tandis que sa hauteur est sensiblement diminuée ce qui est quelque fois recherché quand on se trouve en présente de difficultés de construction de l'appareil d'allumage. Le reste de la construction demeure le même que dans l'exemple de la fig. 1.
L'appareil d'allumage peut encore être construit selon la disposition des figures 8 et 9. Le stator est ici prévu plus large que le rotor. Sa partie supérieure èst la même que dans la forme de la fig. 1. Dans la partie inférieure, les noyaux de fer doux 6' sont prolongés sur toute la lon- gueur du rotor et forment pièce polaire 6" à leur extrémité inférieure. La plaque non magnétique inférieure 3" est pour- vue d'encoches correspondantes à ces pièces polaires. Le ro- tor se compose d'une couronne de pièces polaires lamellées en fer doux 22 reliées par les plaques non magnétiques 23 ; entre les pièces polaires sont insérés des aimants permanents 12 polarisés sur l'enveloppe.
Comme on le voit, clairement de ces figures, le parcours des lignes de force et le mode de fonctionnement de l'appareil sont exactement les mêmes que dans l'exemple d'exécution selon les figures 1 - 6.
Pour obtenir une grande sécurité d'allumage dans les moteurs d'avions, l'appareil d'allumage peut aussi être construit de la manière suivante : monte sur un seul et même arbre-moteur deux systèmes électromagnétiques qui tra- vaillent en parallèle sur les cylindres de façon que si l'un des systèmes reste en panne, l'autre maintient le régime du moteur. Une installation de cette espèce est représentée schématiquement dans la figure 12.24 et 24' sont les deux rotors et 25 et 25' les deux stators. Il serait également possible, avec des dimensions magnétiques correspondantes,
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de prévoir un seul rotor induisant deux stators.
La fig. 13 représente schématiquement une autre forme d'exécution assurant des étincelles particulièrement puissantes. Dans cette construction, à chaque extrémité du stator est monté un rotor 1 et l' du type décrit dans la fig. 5. Les deux roues polaires ont le même nombre d'ai- mants et sont disposés sur l'arbre 5 de façon que le pôle négatif du rotor 1 (formé par la pièce en fer doux de l'an- neau 13 placée entre deux pôles négatifs) se trouve dirigé en direction axiale vers le pôle positif du rotor 1'. Les noyaux de fer doux 6' du stator traversent aux deux extrémi- tés les plaques non magnétiques 3 - 3'.
Les lignes de force partant ici des deux pôles négatifs voisins d'un des rotors; elles traversent la pièce de fer doux de l'anneau 13 se trouvant entre ces pôles, franchissent l'entrefer, parcou- rent les noyaux 6', franchissent le deuxième entrefer, en- trent dans la pièce de fer doux de l'anneau 13 formant le pôle positif de l'autre rotor et finalement rejoignent les deux pôles positifs qui entourent cette dernière pièce.
Bien entendu, dans toutes les formes d'exécution décrites et représentées à titre d'exemple, le nombre des aimants et le nombre des noyaux 6 correspondant peut être choisi à volonté. L'appareil d'allumage selon l'invention peut ainsi très bien n'avoir que deux aimants permanents et deux tiges en fer doux 6. L'appareil pourrait aussi être construit de façon que la plaque portant les aimants per- manents reste immobile et que le système des tiges en fer doux tourne avec les enroulements.
Pour protéger l'appareil d'allumage contre l'in- fluence des ondes électromagnétiques, on prévoit une gaine métallique en deux parties 29 (voir fig. 10 et 11) surmon- tant le capuchon d'isolation 21. Les deux parties de cette gaine présentent sur toute la longueur de leurs surfaces de contact un collet 26. Le bord inférieur de la gaine re- courbé vers l'intérieur s'encastre dans un épaulement 28 de
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la carcasse 16. Comme celle-ci est également métallique, tout le système électromagnétique qu'elle contient est ainsi protégé de tous côtés contre les ondes électromagné- tiques par une'véritable cage métallique.
L'appareil d'allumage selon l'invention présente par rapport aux autres appareils connus ayant la même des- tination divers avantages notoires. C'est ainsi que par suite du parcours axial des lignes de force de l'inducteur à l'induit on obtient un diamètre de l'appareil beaucoup plus petit que dans les appareils à parcours radial des li- gnes de force. Comme le stator, avec la bobine d'allumage et le rupteur, est mobile autour de l'arbre moteur, le mo- ment d'allumage peut à chaque instant être déplacé facilement par des moyens extrêmement simples, par exemple en tourant la carcasse si le stator s'appuyé sur celle-ci, ou par un dispositif particulier si le stator n'a de palier que sur l'axe du rotor.
Grâce à la répartition et au montage en sé- rie de l'enroulement de la bobine d'allumage les rémanances inégales des aimants ou les entrefers dissymétriques sont sans grande influence sur l'allure de la courbe du flux obtenu.
Par l'emploi d'aimants polarisé sur l'enveloppe qui présentent une section magnétique active relativement grande, on peut obtenir une forme de construction de l'appa- reil très réduite.
Dans la forme d'exécution représentée en Fig. 14 on a réduit à une minimum la résistance du circuit magnétique la dans l'entrefer en don- nant une forme spéciale aux parties du stator et du rotor qui limitent cette fente ; les a fait pénétrer l'une dans l'autre. Pour ce faire, les noyaux de fer doux 6 d'une machine selon la fig. 1 ont été cannelés et dans les rainures ainsi formées pénètrent les dents 131 des paquets de tôle 1. L'entre- fer est ici aussi réduit à un minimum, si bien que toutes proportions gardées la résistance magnétique est plus petite
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dans cette forme d'exécution que dans une dite qui n'est pas cannelée.
Belon la fig. 15, des conditions analogues peuvent être crées dans une machine selon la fige 6. Ici les pôles cannelés 65 sont également engagés dans des tôles cannelées 135 également dans le but de réduire la résistance du circuit magnétique.
REVENDICATIONS
1.- Appareil d'allumage électromagnétique pour moteurs à explosions, avec une seule bobine d'allumage dont les enroulements primaire et secondaire sont montés en série caractérisé en ce que les enroulements primaire et secondaire sont répartis régulièrement sur un certain nombre de noyaux travaillant en correspondance avec des aimants permanents et que les enroulements secondaires partiels sont bobinés sur les enroulements primaires partiels.