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Moteur électrique.
La présente invention est relative à un moteur électrique du genre de ceux qui possèdent un stator à pôles répartis suivant une circonférence et devant lesquels tournent sur un arbre les bobines d'un rotor.
Les moteurs électriques connus tels que ceux à courant continu par exemple, engendrent pendant leur rotation un courant induit qu'on appelle la force contre-électro-motrice et qui s'oppose à la force électro-motrice de ces moteurs.
Suivant la présente invention, le principe fondamental est d'éviter de couper les lignes de force, par conséquent de supprimer tout courant induit et par ce fait même, de supprimer toute force contre-éleotro-motrice.
D'autre part, la rupture brusque d'un courant produit au moment propice une self-induction qui peut être captée pour récupérer ainsi en partie l'énergie fournie.
Le moteur suivant la présente demande comporte, en ordre prinoipal,un arbre moteur sur lequel sont disposées alternativement les bobines de deux groupes formant rotor, ces groupes étant indépendants électriquement l'un de l'autre et recevant alternativement un courant pour être attirés par des
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pôles de noms contraires du stator alimentés en même temps et légèrement décalés par rapport au groupe du rotor qui voit son circuit fermé.
D'autres détails de l'invention ressortiront de la description ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels il est représenté, à titre d'exemple, deux modes d'exécution de la présente invention.
La fig. 1 donne une vue partielle en coupe du moteur suivant la présente invention.
La fig. 2 est une coupe suivant I-I de la fig. 1.
Les fig. 3, 4,5 et 6 représentent schématiquement une coupe dans le moteur pour différentes positions du rotor par rapport au stator à tous les temps moteur.
Les fig. 7, 8, 9 et 10 montrent le plateau distributeur de courant électrique au rotor pour différentes positions.
Les fig. 11, 12,13 et 14 donnent le plateau distributeur du courant électrique au stator pour différentes positions.
Les fig. 15,16 et 17 représentent schématiquement un autre genre d'enroulements du stator et du rotor placés dans des encoches.
La fig. 18 montre l'alimentation du moteur réalisée par bagues.
La fig. 19 représente une des bagues du stator.
La fig. 20 donne une vue sur l'une des bagues du rotor.
Suivant un mode de réalisation de la présente invention sur un arbre 1 est monté un bloc cylindrique 2¯ sur lequel sont disposées huit bobines à pôles saillants divisées en deux groupes respectivement 3, 31, 32, 33 et 4, 41, 42, 43.
Chaque groupe de bobines est indépendant électriquement l'un de l'autre, c'est à dire que lorsque l'un reçoit du courant, l'autre en est privé et inversement.
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Le groupé 3, 31, 32, 33 est fermé sur les disques 5, 6, tandis que le groupe 4, 41, 42, 43 est fermé sur les disques
7 et 8.
Les bobines de chaque groupe du rotor sont connectées de manière à avoir alternativement un pôle positif et négatif, ainsi qu'il est montré aux fig. 3, 4, 5 et 6.
Au stator sont disposés douze pôles 9 à 911 concentri- quement par rapport au rotor et bobinés de manière à avoir al- ternativement un pôle positif et un pôle négatif. Les pôles du stator conservent toujours la même polarité. Ces douze pôles sont divisés en trois groupes comprenant chacun quatre pôles; c'est ainsi que les pôles 9, 93, 96, 99 font partie du premier groupe, que les pôles 9, 95, 98 et 911 font partie du deuxième groupe, tandis que les pôles 91, 94, 97 et 910 appartiennent au troisième groupe.
Ces groupes sont indépendants électriquement l'un de l'autre et reçoivent successivement le courant, dont l'ordre de distribution est le suivant : le premier'groupe, le deu- xième groupe, puis le 'troisième groupe, c'est dire 9, 93, 96, 99 premier groupe, 92, 95, 98, 911 deuxième groupe, 91, 94, 97, 910 troisième groupe.
Les fig. 7, 8) 9 et 10 montrent le plateau distributeur 10 du courant électrique au rotor ; est placé sur l'arbre moteur. 1 ainsi que le montrent les fig. 1 et 2 et tourne avec le dit arbre. Le plateau 10 est formé d'une matière iso- lante dans laquelle sont incrustées trois séries de vingt- quatre plots 11, 12 et 13 disposés concentriquement ainsi que deux cercles 14, 15. (On peut aussi diviser ces deux cercles en 24 plots comme dans le plateau du stator).
Le cercle 14 est négatif alors que le cercle 15 est po- sitif, tous les plots négatifs sont donc reliés au cercle 14 alors que les plots positifs sont reliés au cercle 15.
Pour la facilité, dans les figures les plots et cercles négatifs sont représentés en noir, alors que les plots et
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cercles positifs sont représentés en hachuré ; plots restant blancs dans les séries de plots 12 et 13 sont ceux pour la récupération et sont reliés aux plots 11 ainsi que l'indique la fig. 7 par les connexions k.
Comme montré à la fig. l, des balais 16, 17, 18, 19,20 sont en contact respectivement avec la série de plots 11, 12, .
13 et les cercles 14 et 15; ces plots sont également représentés aux fig. 7, 8, 9 et 10. Sur les séries de plots 11, 12, 13 pose également un balai 21, 22, 23 comme l'indiquent les fig. 7, 8, 9 et 10, mais ces balais ne sont pas représentés à la fig. l.
Il a été dit que le groupe de bobines 3, 31, 32, 33 du rotor avait son circuit fermé sur les disques 5 et 6 qui servent en quelque sorte d'intermédiaire entre le plateau distributeur du rotor et les dites bobines 3, 31, 321 33;il en est de même pour le groupe 4, 41, 42, 43 dont le circuit est fermé sur les disques 7, 8. Pour que chaque groupe du rotor puisse recevoir l'alimentation, il est prévu quatre balais 71, 81, 51, 61 constamment en contact avec un des disques '7, 8, 5, 6 et ces balais 71, 81, 51, 61 sont reliés respectivement aux balais 22, 17, 18 et 23.
La série de plots 11 étant celle de la récupération, les balais 16 et 21 fermeront donc ce circuit de récupération, alors que les balais 19 et 20 recevront respectivement la ligne d'alimentation négative et positive.
La distribution du courant au stator est figurée aux fig. 11, 12, 13, 14 et est assurée par un plateau 24 en matière isolante fixé sur l'arbre moteur 1. Dans le plateau 24 sont incrustées concentriquement six séries de vingt-quatre plots chacune 25, 26, 27, 28, 29, 30.
Ainsi que pour le rotor les plots négatifs sont représentés en noir, les plots positifs en hachuré et les plots de récupération en blanc.
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Dans la fig. Il on a représenté en traits pleins les con- nexions a positives des séries de plots 26, 27, 28, les connexions négatives b des séries de plots 26, 27, 28 étant repré- sentées en traits pointillés à la fig. 12. La série de plots 25 est celle pour les récupérations et les connexions c avec les séries de plots 26, 27, 28 sont représentées en traits ponctués à la fig. 14, tandis que les connexions ± se rapportent au.retour de la récupération et sont montrées en traits mixtes à la fig. 13.
Sur chaque série,de plots 25, 26, 27, 28, 29, 30 pose un balai respectivement 31, 32, 33, 34, 35, 36 représentés aux fig. 1 et 2 ainsi qu'aux fig. 11, 12, 15, 14 ; de plus, sur les séries de plots 25, 26, 27, 28 pose respective- ment un des balais 37, 38, 39, 40 ainsi qu'il est montré aux fig. 11, 12, 13, 14.
Ainsi.que le montre la fig. l, les plateaux 10 et 24 fixés sur l'arbre moteur sont protégés par une boîte en ma- tière isolante 41 sur laquelle sont fixés les porte-balais des différents balais du plateau du stator 10 et du rotor 24.
Les balais 31, 32, 33, 34, 35, 36 appartiennent, comme exposé ci-dessus, aux stators et servent :
31 pour relier la ligne du retour de la récupération; 32-33-34 pour la distribution et la récupération du courant des pôles du stator.
35 pour recevoir le conducteur positif et 36 pour la fixation du conducteur négatif.
Les balais 32, 33, 34 destinés à la distribution et à la récupération du courant des pôles du stator sont connectés respectivement par les lignes e, f, g aux bornes 42, 43, 44.
De même, les balais 38, 39, 40 sont respectivement reliés par les lignes h, i, jaux bornes 421,431, et 441.
Dans les fig. 3,4, 5 et 6 les bornes 42-421, 43-431 et 44-441 sont réparties sur le stator, ce qui ne correspond pas à la fig. 1, mais cette représentation a été voulue pour une meilleure compréhension de l'alimentation des groupes du sta- tor.
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Aux bornes 42 et 421 sont connectées les extrémités du conducteur fermant le premier groupe de pôles du stator, alors que le deuxième groupe de pôles du stator est relié aux bornes 43, 431 et que le troisième groupe est raccordé aux bornes 44 et 441.
En considérant maintenant la fig. 3, on remarque que les bobines du rotor 4, 41, 42,43 sont en face des p8les du
10 stator 91, 94, 97, 910,ces deux groupes étant supposés ali- mentés. En coupant brusquement le courant, il est produit une self-induction dans les bobines et les pôles, qui sera captée par l'intermédiaire des plots des plateaux 10 et 24 du rotor et du stator. Pendant ce temps, on introduit le cou- rant électrique dans les bobines du rotor 3, 31, 32, 33 et les pôles du stator 9, 93, 96, 99.
Les bobines considérées du rotor étant décalées de 15 par rapport aux pôles actuel- lement sous courant, et par suite de ce que chaque fois nous nous trouvons en présence de pôles de noms contraires, il va se produire une attraction qui aura pour conséquence de donner une rotation de 15 au rotor, et venir occuper la position représentée à la fig. 4. Si on coupe de nouveau brusquement le courant, il se produira de nouveau une self-induction dans les bobines mentionnées ci-dessus, et en introduisant le cou- rant dans le groupe 4, 41, 42, 43 du rotor et 92, 95, 98, 911 du stator, nous avons de nouveau un décalage de 15 et une nouvelle attraction ayant pour conséquence de produire une nouvelle rotation du rotor.
Le rotor occupant la nouvelle position montrée à la fig. 5, coupons le courant brusquement . et introduisons le courant dans les groupes 3, 31, 3, 3 et 91, 94, 97, 910;il se produit une nouvelle rotation du rotor de 15 pour arriver à la position représentée à la fig. 6.
En continuant ainsi l'opération, il se produit une rotation continue du rotor.
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Quant à l'alimentation du moteur, elle se produit comme suit : on suppose que les balais occupent la position représentée à la fig. 7 pour le rotor et à la fig. 11 pour le stator, et ceci pour une position du moteur correspondante à la fig. 3. Comme dit plus haut, les plots noirs sont néga- tifs, les plots haohurés sont positifs ; lors pour le ro- tor un groupe de bobines verra son circuit fermé par les balais 18 et 33. puisqu'ils sont placés l'un sur un plot positif, l'autre sur un plot négatif, alors que pour le stator un groupe aura son circuit fermé par les balais 32 et 38.
. Les balais 18 et 23 du plateau 10 étant reliés aux balais 51 et 61 qui sont en contact avec les disques 5 et 6 communiqueront le courant aux bobines 3, 31, 32, 33 du ro- tor montées en série.
D'autre part, comme les balais 32 et 38 du plateau 24 du stator sont connectés respectivement aux bornes 42 et 421, ils alimenteront le premier groupe de pôles 9, 93, 96, 99 du stator. Les courants en s'introduisant simultanément dans les'groupes 3, 31, 32, 33 du rotor et 9, 93, 96, 99 du stator, de façon à developper toujours des pôles de noms contraire$, il en résultera une rotation du rotor de 15 . Mais à ce moment les balais n'occupent plus les mêmes plots mais bien ceux qui succèdent directement dans le sens de rotation ; en effet nous avons dit que les plateaux 10 et 24 étaient fixés sur l'arbre 1.
Par conséquent, pour le rotor, ce sont à présent les balais 17 et 22 qui fermeront le circuit d'un groupe de bobines (fig. 8); or, comme ces balais sont reliés aux balais 71 et 81 des disques 7 et 8 ils enverront un courant dans le groupe de bobines 4, 41, 42, 43.
Pour le stator, l'on remarque que ce sont les balais 33 et 39 (fig. 12) qui se trouvent sur un plot négatif et un plot positif. Ils fermeront donc le circuit d'un groupe
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de pôles du stator ; comme les balais 33 et 39 sont reliés aux bornes 43, 431, ils alimenteront donc le deuxième groupe, soit les pales 9 2@ 95, 98, 911. Les pâles du rotor et du stator étant toujours de noms contraires, l'on passe ainsi de la fige 4 à la fig. 5 ; ce rotor va donc continuer à tourner d'un angle de 15 pour arriver en face des pôles du stator.
A ce moment les balais ont passé sur d'autres plots succédant aux précédents ainsi que le montre la fig. 9 pour le rotor et la fig. 13 pour le stator. Pour le rotor on remarque que ce sont de nouveau les balais 18 et 23 qui fermeront donc le circuit du groupe 3, 31, 32, 33, tandis qu'au stator cette fois ce seront les balais 34 et 40 qui fermeront le circuit du troisième groupe 91, 94, 97, 910 et l'on passera ainsi de la fig. 5 à la fig. 6, le rotor effectuant une nouvelle rotation de 15 . Mais les balais se sont déplacés une nouvelle fois et se trouvent dans la position représentée à la fig. 10 pour le rotor et 14 pour le stator.
L'on aura donc le circuit du groupe 4, 41, 42, 43 fermé par les balais 17 et 22 du plateau du rotor (fig. 10) et le premier groupe du stator 9, 93, 96, 99 alimenté par les balais 32 et 38 du plateau 24 (fig. 14).
Les pôles du rotor et du stator étant toujours de noms contraires, le rotor va continuer à tourner et ainsi de suite puisque le même cycle recommence.
De ce qui précède, il ressort que les bobines 3, 31, 32, 3 du premier groupe ainsi que les bobines 4, 41, 42, 43 du deuxième groupe, qui développe un pôle soit positif, soit négatif dans les fig. 4 et 5, changent de polarité dans les fig. 3 et 6, puis elles reprennent leur première polarité et ainsi de suite.
D'autre part, les lignes de force du flux magnétique ne sont pas coupées pendant la rotation du moteur, puisque
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les pôles du rotor et du stator ne font que se rapprocher.
Il ne faut dono pas craindre la naissance d'une force oontre- électromotrice.
La rupture du courant électrique dans un circuit ne se fait que lorsque le temps moteur sera développé, c'est à dire quand les bobines d'un groupe du rotor seront en face des bobines d'un autre groupe du stator.
Par conséquent, la self-induction ne pourra se produire qu'une fois le temps moteur développé, et ceci sans altérer d'aucune,façon la puissance.
Pour la réoupération au rotor il faut envisager la fig.
7 dans laquelle les balais 18 et 23 ferment le circuit du groupe 3, 31, 32, 33. Par suite d'une rotation du rotor, les balais 18 et 23 vont se trouver sur des plots blancs ou plots de récupération (fig. 8) et le courant ne passera donc plus dans le groupe 3, 31, 32, 33. Cette coupure a pour effet de produire une self-induction dans les bobines 3, 31, 32, 33 qui sera reçue par les plots blancs 13; ce courant induit ainsi formé sera envoyé aux plots 11 par les connexions pour rejoindre les balais 16 et 21.
En envisageant les balais 17 et 22, la récupération se fera d'une manière identique à celle des balais 18 et 23, ce qui nous permet de dire que pendant la récupération du courant induit dans le premier groupe 3, 31, 32, 33 du rotor par les balais 18 et 23, les balais 17 et 22 ferment le circuit du deuxième groupe 4, 41, 42, 43 du rotor. Puis l'in- verse se produit, c'est à dire que les balais 18 et 23 ferment le circuit du premier groupe alors que les balais 17 et 22 assurent la récupération du courant induit produit par la coupure brusque du courant alimentant le deuxième groupe. Le développement de la puissance n'est donc jamais interrompu.
.Pour étudier la récupération dans le stator il convient
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d'examiner d'abord la fig. 11 en tenant compte des connexions c et d des fig. 14 et 13.
Dans la fig. 11, les balais 32, 38 ferment le circuit d'un groupe de bobines au stator ; conséquent, ainsi qu'il a été dit, le rotor va tourner de 15 ce qui placera les balais suivant la fig. 12.
Suivant la fig. 12, le balai 32 se trouve sur un plot de récupération, tandis que le balai 38 se trouve sur un plot noir, mais qui pour le moment n'est pas négatif puisque le balai 36 a également changé de plot.
La connexion b ne joue donc plus ; contre, c'est la connexion ± qui entre en jeu et qui relie le plot considéré 38 au balai de récupération 37.
Le retour de la récupération se fait suivant la connexion d (fig.13), c'est à dire que le courant passera du balai 31 au balai 32.
Pendant cette récupération, un nouveau groupe de pôles du stator est fermé (fig. 12) sur les balais 33-39 et par la rotation du stator, ceux-ci seront, suivant la fig. 13, venus au contact d'un plot de récupération pour le balai 33 et d'un plot noir pour le balai 39. A remarquer que le plot noir n'est plus négatif puisque le balai 36 a également changé de plot.
La récupération de l'induction produite par la rupture brusque du courant passe du balai 39 par l'intermédiaire de la connexion c (fig. 14) au balai 37. Le retour se fait par le balai 31 pour arriver par la connexion d (fig. 13) au balai 33.
En considérant la fig. 13, l'on voit que les balais 34-40 alimentent un groupe de bobines au stator ; se pro- duira donc une rotation et coupure du courant dans le dit groupe.
Les balais 34 et 40 après la coupure du oourant occu-
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peront donc la position représentée à la fig. 14.
L'induction produite passera donc du balai 40 par la connexion c au balai de récupération 37, tandis que le retour de l'induction s'effectuera par le balai 31 pour pas- ser au balai 34 par la connexion d.
Les circuits pour la récupération tant au rotor qu'au stator décrits ci-dessus vont donc se répéter aussi long- temps que le moteur est en marche ; récupération, ainsi qu'il a déjà été dit, a pour base de couper brusquement, et au moment voulu, le circuit d'alimentation du courant aux bobines d'un groupe du rotor et du stator et de créer simultanément un autre circuit pour l'induction dans les bobines du rotor ainsi que pour l'induction dans les bobines du stator.
Les fig. 15,16, 17 donnent une autre forme de réalisation de la présente invention, o'est à dire que les enroulements du stator et du rotor sont placés dans des encoches selon les méthodes aotuelles de l'industrie.
D'autre part, il est à remarquer que l'induction peut très bien se faire par enroulement secondaire; dans ce cas, l'alimentation est effectuée au primaire, et l'induction est prise au secondaire.
L'invention peut encore être réalisée avec un plus grand nombre de pôles et même avec un décalage différent de 15 , soit au stator, soit au rotor sans rien changer à l'idée inventive ; d'une manière analogue l'on arrive au même résultat en réalisant'le moteur avec deux rangées de douze pôles placées de chaque côté de l'induit (prolongement) au lieu d'une placée concentriquement ainsi que représenté aux dessins
On peut aussi faire un collecteur remplissant le même rôle avec un nombre de plots différent de 24.
Suivant la fig. 18, l'on a réparti les séries de plots des plateaux disposés concentriquement, sur des disques sépa-
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rés, portant chacun une seule série de plots, ce qui présente l'avantage de pouvoir disposer les différents balais suivant un rayon. L'on peut, en effet, craindre dans certains cas que les balais ne frottent plus convenablement sur les plateaux pour une vitesse élevée du moteur.
Dans la fig. 19, l'on a représenté un disque du stator suivant le mode de réalisation de la fig. 18 qui, d'après les fig. 11, 12, 13, 14, correspond au disque portant la série de plots 26, tandis que la fig. 20 montre un disque du rotor portant, selon les fig. 7, 8, 9,10, la série de plots 12.
Les disquesconstituant le stator ou le rotor sont réunis et tous les plots constituant ces disques sont connectés, de façon à reproduire les figures énumérées ci-dessus.