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SYSTEME DE TRANSMISSION ELECTROMECANIQUE DE PUISSANCE MECANIQUE A VITESSE VARIABLE.
La présente invention concerne des systèmes de transmission destinés à fournir la totalité de la puissance d'un moteur primaire à un ou plusieurs récepteurs fonctionnant à vitesse variable.
Elle se rapporte plus particulièrement au dispositif de transmission de la puissance fournie par un moteur à combustion interne aux roues d'un véhicule.
Une des difficultés résultant de l'emploi des moteurs primaires pour la propulsion des véhicules réside dans le fait que ces moteurs ne donnent généralement toute leur puissance et leur maximum de rendement qu'en régime normal, a.à.d, à vitesse et à couple constants. Le véhicule, au contraire, doit utiliser cette puissance à des vitesses variables dépendant des nécessités du trafic et du profil de la voie. Il en résulte la nécessité de transformer l'énergie du moteur primaire de manière à disposer sur les roues motrices, d'un couple variable correspondant autant que possible au quotient de la puissance maximum du moteur primaire par la vitesse du véhicule. On utilise, à cet effet, des embrayages, des changements de vitesse nécaniques et des organes plus ou moins compliqués pour faciliter leur manoeuvre.
Ces organes n'ont cependant pas la souplesse désirable car ils ne permettent pas au moteur primaire de développer sa puissance maximum à toutes les vitesses du véhicule. Au démarrage et dans les rampes, c.à.d. aux moments où la puissance maximum du moteur est particulièrement désirable, la mauvaise utilisation du changement de vitesse conduit pratiquement à des réductions de puissance de l'ordre de 20% de
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la puissance totale dues aux réductions de vitesse du moteur primaire.
Pour remédier à cet inconvénient, on transforme 1'énergie mécanique fournie par le moteur primaire en énergie électrique utilisable dans les moteurs de traction.
Cette solution présente toute la souplesse désirée, elle a comme avantage subsidiaire la possibilité de faire du freinage rhéostatique et quelque fois de la récupération, mais elle nécessite l'installation à bord du véhicule, de machines
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correspondant trois fois la puissance, à savoir 1 le ou les moteursprimaires, le ou les génératrices électriques, le ou les moteurs électriques. Il en résulte une augmentation du prix et du poids de l'équipement et des pertes de rendement dues à la double transformation de l'énergie.
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La présente invention, système Ch"71tl.TBLLE et J .rIJ\RPJ#m, a pour but l'appli- cation constante de la puissance maximum du moteur primaire aux roues motrices d'un véhicule à vitesse variable sans recourir à la transformation totale de l'énergie mécanique en électricité et sans nécessiter l'emploi d'embrayages, ni de changements de vitesse mécaniques ou hydrauliques; elle permet le freinage rhéostatique ainsi que la récupration des forces vives aux arrêts; de plu3, elle distribue la puissance entre un plus grand nombre de roues motrices.
L'invention a pour objet un dispositif transmettant directement la totalité ou une fraction constante du couple du moteur primaire aux roues motrices; l'énergie résultant de la différence entre.la puissance fournie par le moteur primaire et celle recueillie par les roues étant transformée en énergie électrique utilisable par ailleurs à la propulsion du véhicule.
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Conformcment à l'invention, le moteur primaire peut entrainer une machine électrique, appelée dans la suite "stator tournant", dent l'induit et l'inducteur sont mobiles autour d'un même axe; un de ces éléments étant entraîne par le moteur primaire et l'autre accouplé aux roues. Sous cette forme de réalisation, le couple du moteur primaire est transmis directement aux roues et l'énergie due à la vitesse relative de l'induit et de l'inducteur est transformée en énergie électrique utilisable dans un moteur de traction. Cette énergie peut d'ailleurs être nulle ou négative suivant la vitesse du véhicule par rapport au moteur primaire; le moteur de traction fonctionnant, dans ces cas, en génératrice et le stator tournant en accouplement magnétique ou en moteur électrique ajoutant sa puissance à celle du moteur primaire.
On peut également, conformément à l'invention, transmettre l'énergie du moteur primaire à l'un des trois axes d'un mouvement différentiel dont les deux autres sont accouplés, l'un aux roués motrices et l'autre à une machine électrique.
Dans ce cas, une fraction constante du couple du moteur primaire est transmise mécaniquement aux roues motrices et la différence entre la puissance fournie par le moteur primaire et celle absorbée par ces roues motrices, est transformée en énergie électrique utilisable positivement ou négativement dans un moteur de trac-
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On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les aventaree de l'invention en se référant à la description suivante ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels @
La Fig.l représente une machine électrique dont l'induit et l'inducteur sont mobiles autour d'un même axe et qui est susceptible de transmettre, sans transfor- ,nation d'énergie, le couple d'un moteur primaire à un premier train de roues ainsi que de transformer en énergie électrique, la différence entre la puissance développée par le moteur primaire et celle absorbée par le train de roues.
La Fig.2 représente un système électrique qui, employé en combinaison avec la machine faisant l'objet de la figure précédente, permet au moteur primaire de développer toute sa puissance de régime pour la propulsion du véhicule quelle que soit la vitesse de ce dernier.
La Fig.3 représente les courbes caractéristiques du système électrique re- présenté Fig.2,
La Fig.4 représente un système électrique qui, employé en combinaison avec la machine faisant l'objet de la Fig.1, permet à un moteur primaire tamponné par une batterie d'accumulateurs, de développer toute sa puissance pour la propulsion d'un véhicule, quelle que soit la vitesse de ce dernier.
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La Fig.5 représente les courbes caractéristiques du système électrique représenté Fig.4.
Les Fig. 6,7 & 8 représentent des mouvements différentiels, accouplés au moteur primaire, aux roues motrices et à une machine électrique, susceptibles de transmettre une fraction constante du couple du moteur primaire aux roues motrices et de transformer en énergie électrique, la différence entre la puissance développée par le moteur primaire et celle absorbée par les roues.
Se rapportant à la Fig.1, 1 représente l'arbre d'un moteur primaire qui peut être à combustion interne, à explosion, ou de n'importe quel autre type. Cet arbre entraine l'induit 11 d'une machine dont l'inducteur tournant 12 est accouplé par le joint à la Cardan 7 et les engrenages coniques 5-6, à un premier train de roues motrices 20. L'organe collecteur de l'induit de cette machine est représenté en 13; avec ce collecteur coopère -un jeu de balais 14 et 16 êquilibrés à la force centrifuge. 16 représente les enroulements inducteurs de la machine et 17 un nouveau jeu de balais permettant d'alimenter, à partir du bâti 2, les inducteurs 16 du stator tournant ainsi que, par l'intermédiaire des balais 15 et 14, l'induit 11 de la machine.
Le fonctionnement du système est le suivant : En supposant le rapport d'engrenage 5-6 égal à l'unité, le couple C, fourni par le moteur primaire, est transmis intégralement et sans transformation d'énergie aux roues motrices et est égal au couple développé dans la machine électrique par la réaction des courants de l'inducteur sur les courants de l'induit. D'autre part, si la vitesse de rotation M du moteur primaire est différente de la Vitesse de rotation N du train de roues, la puissance 2@ M C fournie par le moteur primaire est différente de la puissance 2@ N 0 prise par le train de roues et la différence 2@ (M-N) a est absorbée positivement ou négativement par le stator tournant qui fournit ou absorbe, de ce fait, une puissance équivalente.
Il est facile d'étendre cet exposé au cas où les rapports d'engrenages ne seraient pas égaux à l'unité et partant de déterminer ceux-ci de telle manière qu'en régime normal, la puissance électrique développée soit nulle, l'induit et l'inducteur tournant dans le même sens et à la même vitesse.
Conformément à l'invention, la puissance électrique développée dans le "stator tournant" est utilisée dans un ou plusieurs moteurs de traction attaquant les roues motrices, de manière à permettre au moteur primaire de développer toute sa puissance de régime, quelle que soit la vitesse du véhicule. A cet effet, les intensités du courant d'excitation du stator tournant et du courant principal présenteront à toutes les vitesses du véhicule, des valeurs telles que le couple en résultant égale le couple maximum du moteur primaire, alors que la f.e.m. développée dans le stator tournant égale celle développée dans ce moteur de traction, (aux chutes ohmiqaes de tension près).
Ces conditions permettent de déterminer les caractéristiques des machines conformes à l'invention parmi lesquelles on préférera, pour des raisons de construction, celles ne nécessitant pas des courants ou des tensions trop importants aux environs du régime normal.
La Fig.2 représente, à titre d'exemple, un schéma se rapportant à un système à courant continu entra@iné par un moteur primaire fonctionnant pratiquement à couple et à vitesse constants.
Se rapportant à cette figure, 1 représente le moteur primaire tournant à la vitesse M, accouplé à l'inducteur 16 d'un stator tournant 12, tel que représenté Fig,l, dont l'induit 11 entraîne directement, à la vitesse N du véhicule, le train de roues 20. Le stator tournant alimente électriquement le moteur de traction 51 attelé au train de roues 21.
De manière à rendre le système entièrement automatique, le moteur de traction est du type compound différentiel. 58 en représente l'excitation série et 52 l'excitation indépendante antagoniste. Cette dernière, oonme l'excitation 16 du "stator tournant" sont alimentées par une même source de tension 54 employée en combinaison avec un régulateur à force centrifuge 55 ou avec un autre organe sensible à la vitesse du véhicule, de manière à fournir un courant d'excitation proportionnel à la racine carrée de la vitesse du véhicule.
A cet effet, 56 représente, à titre d'exemple, une résistance variable commandée par le curseur 53 monté sur le régulateur. 59 représente les balais du moteur de traction et 14, 15 nt 17 les balais du stator tournant.
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Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
En supposant, pour faciliter l'exposé, que les deux machines soient identiques et non saturées dans les conditions normales de fonctionnement et appelant C le couple du moteur primaire, E la f.e.m. induite dans le stator tournant, V la f.e.m. induite dans le moteur de traction, 1 le courant principal circulant entre les deux machines, @ ki, le flux créé dans chaque machine par l'excitation séparée, mI le flux inducteur antagoniste du moteur de traction, n le nombre des spires de l'induit de chaque machine, conformément à l'invention
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0,. 1 d'où 1 - 2 rr t E-V
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soit n Î (3N) n (mi N. d'où rc rz 1R m n c N si p - 2 n E c.
n Cette formule permet de déterminer le courant d'excitation i en fonction des vitesses N du véhicule et, par conséquent, les valeurs des résistances 56 pour chacune des positions du régulateur 55.
La Fig.3 représente, en fonction de la vit N du véhicule, les différentes courbes caractéristiques des machines quand @ P @@.
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Soit la tension E 2 V - = n P' (lt i). m
Le courant principal I PU ou le flux antagoniste mI = N
La puissance électrique fournie VI - n/m P (M-N) @ 2Ò C(M-N). m
La puissance mécanique fournie Q 2 Ò C N.
La puissance totale T - 2 Ò C N.
On remarquera qu'il existe une vitesse du véhicule telle que N M, appelée dans la suite vitesse du synchronisme, pour laquelle les f.e.m. induites dans les machines sont nulles, de même que les puissances électriques développées. A cette allure du véhicule, le stator tournant fonctionne comme un embrayage magnétique et toute la puissance du moteur primaire est transmise mécaniquement aux roues, sans transformation d'énergie et, par conséquent, sans les pertes en résultant.
Aux vitesses inférieures à la vitesse du synchronisme, par suite de la vitesse relative du stator 16 par rapport au rotor 11, une partie de la puissance du moteur primaire est convertie en énergie électrique qui, aptès seconde transforma- tion en énergie mécanique, est appliquée aux roues motrices. Les pertes dues aux rendements de ces deux transformations ne s'appliquent cependant qu'à la partie de l'énergie du moteur primaire transformée électriquement.
De plus, les dimensions des machines électriques ne doivent être prévues que pour transmettre la puissance électrique d'appoint à celle transmise mécaniquement.
Aux vitesses supérieures à la vitesse de synchronisme, l'excitation indé- pendante IL du moteur de traction l'emporte sur l'excitation série ml. la f.e.m. de cette machine est, de ce fait, renversée et elle fonctionne en génératrice, le courant principal conservant le même sens.
En même temps s'inverse le sens relatif de rotation de l'induit du stator tournant par rapport à l'inducteur et cette
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machine fonctionne, de ce fait, en moteur en transmettant aux roues motrices 20, le couple du moteur primaire à une vitesse N supérieure à la vitesse M de ce dernier,
Il n'est cependant pas possible de transmettre toute la puissance du moteur primaire au début du démarrage car cette transmission correspondrait à un couple moteur appliqué au train de roues 21, dépassant l'adhérence, et à des intensités I trop considérables. Il existe donc une vitesse No, limitée par l'adhérence du train de roues mû électriquement, au-dessous de laquelle il n'est pas possible de trans- mettre toute la puissance du moteur primaire.
En-dessous de cette vitesse No, il y a intérêt, en vue d'obtenir un démarrage aussi rapide que possible, de réduire la vitesse du moteur primaire toute en maintenant son couple sensiblement constant.
Cette condition est obtenue en maintenant l'excitation constante à la valeur @ o correspondant à la limite d'adhérence. La vitesse du moteur primaire est rendue de ce fait, proportionnelle à la vitesse du véhicule, soit M - kN; il en est de même des tensions induites E et V égales à N Eo, appelant Eo la f.e.m. Induite à la vitesse No, alors que l'intensité du No courant principal I reste égale à Io appelant Io la valeur de ce courant à la vitesse No.
Les parties gauches des courbes de la Fig.3 tiennent compte de ces particu- larités du démarrage et on a représenté en traits hachurés, les gains d'utilisa- tion de puissance réalisés selon l'invention, par rapport à un changement de vitesses mécaniques à quatre vitesses.
Le système d'excitation proposé permet donc au moteur primaire de développer sa puissance maximum quelle que soit la vitesse du véhicule.
A cet effet, il suffit d'ouvrir l'admission du moteur primaire au maximum pour que 0 et M représentent, dans les formules proposées plus haut, le couple maximum et la vitesse maximum du moteur primaire.
Cependant, si l'admission du moteur primaire est réduite dans une certaine mesure, les valeurs de C et de M considérées précédemment, sont réduites dans la même mesure et la puissance développée par le moteur primaire est réduite en fonction du carré.
Il est donc possible, conformément à l'invention, non seulement de démarrer à puissance réduite, mais de conduire économiquement le véhicule à vitesse réduite et de varier son allure en variant simplement l'admission du moteur primaire.
Les dimensions des machines électriques seront prévues pour les puissances électriques à transmettre soit aux démarrages, soit aux régimes en dehors du syn- ohronisme. Or, si les puissances électriques transmises au démarrage, bien que réduites, sont encore relativement considérables, elles ne sont cependant transmi- ses que pendant un temps très court; par contre, les puissances électriques trans- mises en dehors du synchronisme seront, dans la plupart de cas, relativement fai- bles. Il résulte de ces considérations, une réduction notable des dimensions à donner aux équipements électriques réalisés conformément à l'invention, par rapport à ceux destinés à transmettre électriquement la totalité de la puissance.
Enfin, le système proposé permet de réaliser le freinage rhéostatique ou bien en se servant uniquement du moteur de traction comme d'une génératrice de freinage ainsi qu'il est de technique courante, ou bien en utilisant également le stator tournant comme génératrice de freinage.
Dans ce but, on peut ou caler le stator de la machine, ou encore l'utiliser pour entraîner le moteur primaire, admission fermée.
Dans ce dernier cas, le freinage n'est pas purement rhéostatique, il a lieu également sur les résistances passives du moteur primaire.
La Fig.4 représente un schéma semblable à celui de la Fig.2, mais se rappor- tant à un système moteur à couple variable et à vitesse pratiquement constante.
On sait que, dans les problèmes de traction et particulièrement lorsqu'il s'agit de véhicules soumis à des arrêts fréquents, il y a intérêt à pouvoir dis- poser pendant le démarrage et en rampes, d'un supplément d'énergie récupérable pendant le freinage et en descente.
Cette condition peut être réalisée en accouplant au moteur primaire, un
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moteur générateur 'branche sur une batterie d'accumulateurs qui, conformément à l'invention, n'interviendra qu'au démarrage et en rampe et pourra, de ce fait, être relativement légère.
Se rapportant à la Fig.4, 1 représente le moteur primaire accouplé au moteur générateur 60 alimenté par la batterie d'accumulateurs 61, qui pourra servir en outre, au démarrage du moteur primaire et à l'excitation des différentes machines.
67 représente l'enroulement inducteur d cette machine, 12 représente le stator tournant, 51 le moteur de traction, et les différentes organes de ces machines sort les mêmes que ceux représentés Fig.2 et portent les mêmes références. Les résis- tances 62 et 64 sont commandées par un organe sensible à la vitesse du véhicule, tel un régulateur à force centrifuge 55, au moyen des curseurs 63 e 65. La résistances variable 62 déterminée comme exposé plus loin, est commandée par le curseur 63 et insérée dans le circuit d'excitation pour la propulsion du véhicule et la résistance 64, également déterminée comme exposé plus loin, est commandée par le curseur 65 et insérée dans le circuit d'excitation pour le freinage par récupération.
Le commutateur 66, placé dans le circuit d'excitation, permet, en vue du freinage, de renverser l'excitation de l'enroulement 16 de l'inducteur du stator tournant et de disposer d'un mode de variation des résistances en fonction de la vitesse, différent pour la propulsion et pour le freinasse. Les différentes caractéristiques des machines sont représentées dans l'exposé qui suit par les mêmes symboles que précédemment.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant
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En marche normale, à la vitesse M - M, la puissance développée par le moteur primaire est transmise., conformément à l'invention, intégralement et mécan1quement aux roues 20; le flux Inducteur @1 des machines correspondant à ce régime, ainsi que le courant d'excitation 1 et la valeur de la résistance 62 sont, de ce fait déterminés en fonction des caractéristiques des machines et du véhicule de manière connue.
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Comme exposé précédemment, ce flux = ill 1 2 tT-"- C Il j2 TT-E- C comme exposé précédemment, flux n M n C étant le couple du moteur primaire en régime normal.
Dans ces conditions, le stator tournant fonctionne comme un embrayage magné-
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tique, le moteur primaire tourne à sa vitesse de r3ime LT, la f.e.m. développée dans la machine 60 égale la tension de la batterie 61 et cette machine tourne donc sans développer aucune puissance.
Quand le véhicule n'est pas à sa vitesse de régime, il est proposé, conformément à l'invention, de faire appel positivement ou négativement à l'énergie de la batterie d'accumulateurs sans toutefois dépasser sur les roues motrices, le couple correspondant à l'adhérence.
A cet effet, tant que le couple développé sur le train de roues 2)entraîné électriquement, n'atteint pas le couple correspondant à la limite d'adhérence KC, le flux dans les inducteurs 16 et 52 des machines est maintenu constant et le curseur 63 ne varie pas la valeur de la résistance 62 aux vitesses correspondantes du véhicule.
Dans ces conditions :
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Ri 2 (j m 0 n E " y - n ((1 (Ar-N) n n (mI- ((1) N.
1 M m N La puissance fournie au train de roues mû électriquement VI " m Ut (:U-N)M z 2 ÎT C (&i-tT) -.
La puissance fournie au train de rues mû mécaniquement : Q - , 2 f a 2'; il DM:. m ncK.
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La puissance totale fournie par le système moteur primaire
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T = E 'FI : 0 (t-N) . il + 2 1± 0 31 - 2 T C m --ire m La puissance fournie par la batteria :
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r r2 1 ci ZÉ bi - N 31T
La Fig.5 représente, en fonction de la vitesse N du véhicule, les différentes courbes caractéristiques des machines, les puissances demandées à la batterie étant représentées par la surface hachurée.
Or, il existe une vitesse No du véhicule en-dessous de laquelle le couple
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transmis au train de roues mu électriquement C Î' *1 dépasse le couple d'adhérence Kc. N2
En-dessous de cette vitesse, il y a intérêt, en vue d'obtenir un démarrage aussi rapide que possible, de maintenir ce couple constant à cette valeur KC et de réduire et même d'inverser la puissance demandée à la batterie en conséquence.
Cette condition est obtenue en déterminant le flux d'excitation 1?; des machines en fonction de la vitesse N du véhicule, de telle manière que le couple du moteur de traction égale le couple correspondant à l'adhérence et de manière à ce que la tension induite dans le stator tournant égale, aux chutes ohmiques près, la ten- sion induite dans le moteur de traction. Boit donc :
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K C" In ( "' 1 - ) . 2Ò
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et n É (M-N) " n (m I - 1 ) N. d'où tc 2 v É z C Mi.'
Cette formule permet d'établir les valeurs du courant d'excitation 1 et par conséquent, les valeurs des résistances 62 correspondant aux positions-du curseur 63 pour toutes les vitesses du véhicule. Les caractéristiques des machines sont alors :
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La tension E V- a m n K C il-N N2 .
Le courant principal i 2 ij m K n B )# La puissance transmise électriquement VI - 9 n X 0 N La puissance transmise mécaniquement Q- 2Ò K C N N/M-N.
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La puissance totale T - 9 1T 'ka N U%y.
La puissance fournie par la batterie 3 * 2 T( 0 M tK+I) I3-M
M-M
Les parties gauches dea courbes de la Fig.5 tiennent compte des particularités du démarrage, les surfaces hachurées représentant les puissances demandées à la batterie positivement et négativement.
Pendant le démarrage, les puissances transmises électriquement, bien que Importantes par rapport à la puissance du moteur primaire, ne présentent cependant qu'une énergie relativement faible, étant donnée la courte durée du démarrage; par contre, l'énergie électrique demandée en rampe peut devenir relativement considérable et servira de base d'aptes les conditions du trafic, à la détermination des dimensions des machines électriques.
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L'énergie que le véhicule possède à l'état potentiel après démarrage ou après avoir gravi une rampe, est très supérieure à celle fournie par la batterie confor- mément à l'invention, et il est prévu de récupérer une partie de cette énergie potentielle du véhicule de manière à ne pas devoir utiliser le moteur primaire pour rechar-ger la batterie. Comme on peut s'en rendre compte par l'examen des courbes de la Fig.5, il se produit une certaine récupération de l'énergie demandée à la batterie en rampe quand le véhicule dépasse la vitesse du synchronisme, c.à.d quand il est en descente, le moteur primaire fonctionnant à pleine puissance.
Il se produit de même une certaine charge de la batterie au début du démarrage quand l'adhérence ne permet pas au moteur primaire de développer toute sa puissance sur les roues.
Cependant, de manière à restituer à la batterie toute l'énergie demandée au démarrage, on inversera pendant le freinage, conformément'à l'invention, les connexions d'alimentation de l'enroulement d'excitation 16 du stator tournant et on coupera l'alimentation du moteur primaire. Il est possible, de la sorte, de récupérer théoriquement les 3/4 de l'énergie cinétique du véhicule en ralentissant celui ci de sa vitesse de régime à la demi-vitesse; cette énergie correspondant sensiblement à celle qui est nécessaire pour recharger la batterie en tenant compte des différentes pertes de rendement du système électrique.
Comme exposé précédemment ,
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E = Y v - 4i Q (M-N) - n( 1'111- rt) N. d'où 1.. rz (211-1,LL-. mN
Or, la connaissance de 1 permet de déterminer, en fonction de la vitesse N du véhicule, le flux inducteur Ò qui réalise l'effort de freinage désiré compatible avec l'adhérence et avec le régime de charge de la batterie et on déterminera lee valeurs des résistances 65 en conséquence.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant En vue d'effectuer un freinage par récupération, la position du commutateur 66 est inversée et l'alimentation du moteur primaire est coupée. Lorsque les circuits d'excitation sont ouverts, le courant principal I tombe à zéro, le véhicule roule sur son aire et le moteur tourne à vide.
Lorsque la position du commutateur 66 est inversée, l'excitation du stator tournant est renversée et, tant que la vitesse du véhicule N dépasse la moitié de la vitesse du synchronisme 2 , le courant principal 1 conserve le même sens et le stator tournant fonctionne soit en générateur, soit en embrayage magnétique, soit en moteur.
En effet, si la vitesse du véhicule dépasse la vitesse de synchronisme, le stator tournant fonctionne en génératrice entraînée par le train de roues 20. Il applique directement au moteur primaire le couple de freinage prédéterminé pour la vitesse du véhicule considérée et la puissance résultant de l'application de ce couple à la vitesse du moteur primaire est transformée, dans la génératrice 60, en énergie électrique chargeant la batterie d'accumulateurs alors que l'énergie électrique développée dans le stator tournant est consommée dans le moteur de traction.
Quand le véhicule atteint la vitesse de synchronisme, la f.e.m. développée dans le stator tournant est nulle, la machine fonctionne comme un embrayage magnétique extité par le moteur de traction fonctionnant en génératrice et elle applique au moteur primaire le couple de freinage prédéterminé pour cette vitesse. La puissanee correspondant à l'application de ce couple à la vitesse du moteur primaire est transformée, par la génératrice 60, en énergie électrique chargeant la batterie accumulateurs.
Si la vitesse du véhicule est Inférieure à la vitesse de synchronisme, la f.e.m. développée dans le stator tournant est renversée. Le courant principal ayant gardé le même sens, cette machine fonctionne en moteur alimenté par le moteur de traction fonctionnant en génératrice. Le stator tournant applique directement au
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moteur primaire, le couple de freinage prédéterminé pour la vitesse du véhicule et la puissance résultant de l'application de ce couple à la vitesse du moteur primaire, est transformée en énergie électrique utilisée à la charge de la batterie.
Quand la vitesse du véhicule atteint la demi-vitesse de synchronisme, le curseur 64, commandé par le régulateur à force centrifuge, quitte la résistance 65 et les machines sont désexcitées.
Les schémas des Fig.2 et 4 ont été donnés comme exemples de réalisation de l'invention et il est évident que l'on peut, sans sortir du cadre de celle-ci, utiliser d'autres machines que des machines à courant continu, utiliser d'autres sources de courant d'exoitation que des batteries d'accumulateurs et d'autres dispositifs de variations des courants d'excitation en fonction de la vitesse du véhicule que ceux basés sur la force centrifuge.
On peut notamment utiliser comme moteurs de traction 51, des machines à exaltation indépendante au lieu d'utiliser des machines anticompound, à,conditioh que la machine à excitation indépendante soit alimentée par une excitatrice différentielle dont un des enroulements inducteurs est parcouru par le courant principal circulant entre le stator tournant et le moteur de traction, alors que l'autre enroulement antagoniste au premier est alimenté, de même que l'inducteur du stator tournant, par un courant variant en fonction de la vitesse du véhicule comme exposé précédemment.
D'autre part, ces schémas ont été établis de manière à ce que le moteur primaire fournisse automatiquement sa puissance maxima quelles que soient les conditions du démarrage et le profil de la route, mais on peut, sons sortir du cadre de l'invention, substituer à la commande automatique, une commande manuelle au gré du conducteur ou encore combiner la commande automatique avec la commande manuelle, de manière à permettre au conducteur d'utiliser, à son gré, la totalité ou une partie de la puissance du moteur primaire.
On remarquera que, si pour une raison ou pour une autre, les roues du véhicule arrivent à patiner lors de la propulsion ou lors du freinage par récupération, le courant principal échangé entre les deux machines diminuera et par conséquent, également les couples développés. Il en résulte l'arrêt automatique du patinage et la reprise des conditions normales d'adhérence.
Dans les exemples précédents, les deux fonctions techniques nécessaires à la réalisation de l'invention sont réalisées par un seul organe : le stator tournant.
Cette machine, en effet, transmet, d'une part, le couple du moteur primaire au " récepteur et transforme, d'autre part, en énergie électrique utilisable par aillieurs, la différence des puissances fournies par le moteur primaire et recuaillie directement par le récepteur.
Dans les exemples qui suivent, les mêmes fonctions techniques sont réalisées par la combinaison d'un mouvement différentiel avec une machine électrique à stator fixe, ce qui évite les difficultés de construction de l'accouplement électrique. Dans cette combinaison, le couple ou une fraction constante du couple du moteur primaire est transmis mécaniquement au récepteur par l'intermédiaire de l'un des éléments du mouvement différentiel, alors que le troisième élément du différentiel transmet à la machine électrique, pour être utilisée par ailleurs, la différence entre la puissance fournie par le moteur primaire et celle recueillie mécaniquement par le récepteur.
Les Fig. 6 et 7 représentent des mouvements différentiels accouplés au moteur primaire, aux roues motrices et à une machine électrique, susceptibles de transmettre une fraction constante du couple du moteur primaire aux roues motrices et de transformer en énergie électrique, la différence entre la puissance développée par le moteur primaire et celle absorbée par ces roues.
Se rapportant à la Fig.8, 1 représente l'axe du moteur primaire. Cet axe entraine, par l'intermédiaire du pignon conique 3, la couronne 31 d'un mouvement différentiel dont les roues satellites 32 coopèrent chec les roues planétaires 33 et 34 commandant respectivement un premier train de roues 20 et une machine électrique 12. L'inducteur, l'induit et les balais de cette machine sont représentes par les mêmes symboles que précédemment.
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Le fonctionnement du dispositif est le suivant : : En supposant, pour faciliter l'expose, les rapports d'engrenages égaux à l'unité, le couple C développé par le moteur primaire est transmis intégralement et sans transformation d'énergie aux axes des pignons satellites 32. Ces derniers partagent le couple en parties égales entre les roues planétaires 33 et 34 accouplées respec- tivement aux rouas motrices 20 et à la machine électrique 12.
La moitié du couple du moteur primaire est donc transmise sans transformation d'énergie, aux roues motrices, alors que l'autre moitié est équilibrée par le couple résultant de la réaction des courants d'induit sur les courants de l'inducteur de la machine électrique.
Cependant, si la vitesse de rotation M du moteur primaire est différente de la moitié de la vitesse de rotation N du train de roues, la puissance 2 Ò MC fournie par le moteur primaire est différente de la puissance 2 Ò N C/2 prise par le train de roues et la différence 2 TT (M- )C est absorbée postivement ou négativement par la machine 12 qui fournit ou absorbe, de ce fait, une puissance électrique équi- valente.
Se rapportant à la Fig.7, 1 représente l'axe d'un moteur primaire. Cet axe entraîne la roue planétaire 41 du mouvement différentiel 40. La roue 41 entraîne les satellites 42 mobiles autour des axes 43 solidaires de l'arbre 45 attaquant par les engrenages 46 et 47, un train de roues motrices 20.
Avec les roues satellites 42 coopère la seconde roue planétaire 44,dont l'axe est creux et qui entraîne, par le jeu d'engrenages 48 et 49, la machine électrique 12. L'inducteur, l'induit et les balais de cette machine sont représentés par les même symboles que précédemment. 39 représente le carter enveloppant le mouvement différentiel et le fixant au bti.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Par suite de la réaction électromagnétique de la machine 12 reportée par les engre- nages 48 et 49 sur la roue planétaire 44, une fraction du couple du moteur primaire appliquée sur la roue planétaire 41, est transmise aux axes 43 des roues satellites solidaires, par l'arbre 45 et les engrenages 46 et 47 du train de roues 20.
Or, le calcul montre que, si on appelle r le rapport d'engrenages des roues planétaires 41 et 44, e le rapport d'engrenages des toues 46 et 47 et t le rapport d'engrenages des roues 48 et 49, le couple appliqué sur les roues 20 égale s r+@@/r alors que le couple appliqué à la machine électrique, équilibré par la réaction des courants de l'induit et de l'inducteur, égale t/r c, C étant le couple du moteur primaire.
Cependant, si la vitesse de rotation M du moteur primaire est différente de la vitesse de rotation des roues multipliée par (r+1) s, la puissance fournie par le moteur primaire est différente de celle prise par fe train de rouas et la diffé- rence, soit :2Ò C [M-N (r+1)/r est absorbée positivement ou négativement par la machine électrique qui, de ce fait, se met en mouvement et fournit ou absorbe une puissance électrique équivalente. Il est donc facile de déterminer les valeurs pour les paramètres r, et ! telles qu'en régime normal, cette puissance soit nulle et la machine 12 arrêtée.
Conformément à l'invention, la puissance Electrique développée dans la ma- chine 12 des Fig. 6 et 7 est utilisée dans un ou plusiours moteurs de traction at- taquant les roues motrices et ce- de manière à permettre au moteur primaire de développer toute sa puissance, quelle que-soit la vitesse du véhicule.
A cet effet, il faut que l'intensité du coarant d'excitation circulant dans les inducteurs 16 de la machine 12 et l'intensité du courant principal I circulant dans l'induit 11, présentent, à toutes les vitesses N du véhicule, des valeurs telles que le couple en résultant égale la fraction du coupleimaximum du moteur primaire à transmettre à cette machine 12 et qui a été déterminée plus haut; il faut, en ou- tre, que la f.e.m. développée dans la machine 12 égale celle développée dans le moteur de traction.
.Ces conditions étant les mêmes que celles qui ont été exposées dans le cas du stator tournant, les systèmes électriques décrits pour les stators tournants con-
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-viennent mutatis mutandis pour les mouvements différentiels et leur fonctionnement est analogue.
La figure 8 représente un mouvement différentiel Évitant l'emploi d'un arbre creux et d'un engrenage taillé intérieurement et permettant l'attaque de deux train: de roues d'un bogie.
Les organes de cette machine sont représentés par les mêmes références que ceux de la figure précédente et son fonctionnement est analogue.
On remarquera que les roues satellites 42 sont constituées de deux engrenages calés sur les mêmes axes 43 attaquant respectivement les roues planétaires 41 et 44 accouplées directement au moteur primaire et au moteur générateur 12, alors que les axes 43 des satellites 42 attaquent, par le train d'engrenages 56 et 57 et les joints à la Cardan 7, les arbres 45 et les roues 20.
Dans l'exposé qui précède, on a déterminé l'excitation des machines électri- ques en fonction.de la vitesse du véhicule de manière que le moteur primaire four- nisae sa puissance maximum à pleine admission et ce- quelle que soit la vitesse du véhicule, mais il est évident que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention règler l'excitation des machines par corrections successives quand cette condition n'est pas remplie, c'est-à-dire quand la vitesse du moteur primaire à pleine admis- sion ne correspond pas à sa vitesse maximum de régime ou quand la puissance couver- tie électriquement ne correspond pas à la valeur 2 CI c (M-N) déterminée plus haut.
En outre, ce qui est dit pour la peine puissance du moteur primaire, soit pour la pleine admission et la vitesse maximum de régime, vaut également pour une ad- mission réduite et une vitesse de régime réduite en même proportion.