<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENT AUX MOTEURS ELECTRIQUES A COURANTS ALTERNATIFS.
Un des principaux inconvénients que présentent tous les moteurs monophasés de l'art antérieur est qu'ils ne peuvent produire un couple de démarrage important à moins qu'ils ne soient d'un type à commutation. Mais le collecteur à multiples lames,nécessaire pour produire cette commutation est toujours un organe délicat diminuant la sécurité de fonctionnement, produisant des parasites radioélectriques et nécessitant des travaux d'entretien. En outre tous les types de moteurs mono- -phasés présentent en régime un mauvais facteur de puissance.
L'objet de l'invention est un moteur à courant alternatif d'une construction simple et robuste qui ne présente pas les inconvénients cités oi dessus. Ce moteur diffère du moteur à induction monophasé de l'art antérieur par les modifications suivantes :
L'induit est bobiné et cet enroulement induit est divisé en un certain nombre de bobines Identiques et uniformément répar- -ties. Les deux extrémités de chaque bobine induite sont connectées à un condensateur particulier. Les encoches de l'induit sont fortement ouvertes. Mais la modification essen-
<Desc/Clms Page number 2>
-tielle concerne la partie magnétique de l'inducteur. Cette partie magnétique est réalisée de telle sorte que l'inductance de dispersion de l'induit n'est plus symétrique de part et d'autre de l'axe du champ inducteur.
Cette inductance est plue porte d'un coté que de l'autre et au démarrage est plus ou moine complètement compensée par la capacité du cond ensa- -teur intercalé dans le circuit de chaque bobine induite.
Il en résulte que les courants circulant dans les bobines induites forte inductance de dispersion sont considérable- -ment plus élevés que dans les autres.
En général l'inducteur est mobile tandis que l'induit est fixe ce qui permet de limiter deux le nombre de bagues et balais nécessaires pour amener le courant à la bobine induc- -trice.
Dans les dessins qui accpmpagnent la présente description les figures 1,2 et 3 représentent plus ou moins schgemtique- -ment des formes de réalisation du moteur faisant l'objet de l'invention . Les figures 4 et 5 représentent des diagrammes des flux alternatifs inducteurs et induits dans l'espace.
Suivant la figure 1 qui représente une forme de réalisation préférée du moteur construit oonformément . l'invention,celui ci comporte un inducteur tournant autour d'un axe 0 et composé d'un noyaux 1 en fer feuilleté dont l'axe est X X' et sur lequel est monté une bobine B . Les extrémités de cel- -le ci sont raccordées à deux bagues non figurées au dessi/on et fixées sur l'axe 0 par l'intermédiaire desquelles les courant de la source électrique est amené à cette bobine B .
La partie tournante du moteur s'est à dire le rotor compor- -te en outre deux pièces F en fer feuilleté ayant la même épaisseur que 1. Ces deux pièces F sont rendues solidaires de Ipar exemple,par leur fixation entre les deux bagues T en métal non mangétique,elles même fixées de part et d'autre
<Desc/Clms Page number 3>
du noyaU I . Ces deux bagues sont électriquement isolées des pièces F.
Pour la clarté du dessin il n'a été figuré que huit enoo- -ches sur la partie fixe du moteur c'est à dire le stator lequel est constitué comme les autres parties magnétiques du moteur, d'empilage de tôles . Ces enchohes sont largement ouvertes de telle sorte que les bobines induite 1 - l' 2-2' 3 -3' et 4 - 4' qui sont logées dans ces enooohes présentent une self inductance propre relativement faible, sauf lorsque les pièces F du rotor, à leur passage devant ces encoches viennent les shunter magnétiquement
Dans le cas de la réalisation suivant la figure 2 le sta- -tor est identique à âelul de la figure 1 tandis que le rotor est différent.
Il ne comporte qu'un noyau 1 mais pourvu de deux épanouissements polaires A qui jouent le même rôle que les pièces F du rotor de la figure 1 . La bobine inductrice B est semblable celle du rotor de la figure 1 .
Dans le cas de la figure 3 le stator est également identi- -que à celui de la figure 1 tandis que le rotor ne comporte qu'un noyau I aveo une bobine inductrice B .
Ce noyau est découpé de telle sorte que les parties peri- -phériques a situées dû coté de la bobine dans le sens de ro- -tation du rotor sont plus grandes que les parties b situées du coté opposé.
Les parties a jouent le même rôle quoique moins marqué que les pièces F dû rotor de la figure 1 ou celui des épanouis- -sements polaires A du rotor de la fig.2.
Les diagrammes,figutes 4 et 5, des flux dans lespace du moteur construit conformément à la présente invention permet- -tent de se rendre aisément oompte de la production du couple au démarrage.
Dans le cas de la figure 4 0 Y est le flux produit par les bobines induites suivant la direction Y Y' (voir égale-
<Desc/Clms Page number 4>
-ment figure 1 ) qui est perpendiculaire à l'axe ZZ' des pièces magnétiques F. Dans la figure 5 OZ est le flux produit par les bobines induites suivant l'axe ZZ' des pieoes magnétiques F . Ces pièces F shuntent magnétiquement les encbches ouvertes des bobines dont l'axe résultant est en Y Y' . Comme ces bobines,par suite de la présence des oonden- -sateur ( non figurés aux dessina ) entrent alors plus ou moins en résonnanoe ,les courants qui y circulent sont considérablement plus intenses que ceux circulant dans @ lesbobines Par conséquent le flux 0 Y est considérablement plus grand que le flux 0 Z .
D'autre part 0 Y est approximativement en phase dans le temps avec la tension induite tandis que 0 Z est déphasé en avant sur cette tension.
Abstraction faite du flux magnétisant, 0 X a est la com- -posante du flux inducteur (suivant XX') en phase dans le temps avec 0 Y et égale à la projection changée de signe, de 0 Y sur l'axe X X' du champ inducteur.
Le couple résultant de la réaction de 0 Y sur 0 X a est dirigé suivant le sens de la flèche ( 0 Y supposé immobile ) c'est à dire suivant le sens de marche supposé du rotor.
De même 0 Xr est la composante du flux inducteur (suivant X X' ) en phase dans le temps avec 0 Z et égale 1 la pro- -jection .changée de signe, de e Z sur l'axe X X' du champ inducteur. Le couple résultant de la réaction de 0 Z sur 0 Xr est dirigé en sens contraire dit précédent mais est beaucoup plus petit au démarrage . Au fur et à mesure que la vitesse augmente ces deux couple antagonistes tendant s'équilibrer .
Abstraction faite des fuites magnétiques, les shunts magné- -tiques,c'est à dire les pièces F de la figure 1 , A de la figure 2 et a de la figure 3 sont traversées par le flux
<Desc/Clms Page number 5>
0 Y . Toutefois ce flux ne peut mécaniquement réagir sur le flux 0 Y de l'induit puisqu'il coïncide avec ce dernier et d'autre part il ne peut que très faiblement réagir sur le flux induit 0 Z vu qu'il est déphasé dans le temps sur ce dernier d' peu près 90 .
Le couple et la vitesse de rotation peuvent être réglés sans perte d'énergie en agissant sur la capacité des conden- -mateurs connectés en série avec les bobines induites .
Le moteur construit suivant l'invention possède également l'avantage de pouvoir présenter des caractéristiques de fonc- -tionnement très diverses suivant les accessoires connectés dans ses circuits induite ou éventuellement en parallèle avec ceux ci .
Des modifications peuvent éventuellement y être apportées pendant son fonctionnement à l'aide de dispositifs de commu- -tatioh appropriée . Le nombre de combinaisons possible est presque illimité.
Ainsi on peut court cirouiter ou supprimer les oomdensa- -teurs connectés en série dans une pu plusieurs bobimes in- -duites et connecter les bobines entre elles de telle sorte que celles dépourvues de condensateurs produisent un champ induit résultant de 900 par rapport à celui produit par les bobines en circuit avec des condensateurs.
On obtient ainsi la production par l'induit d'un champ tournant réagissant sur l'inducteur lequel peut être pourvu , à cet effet, d'un enroulement supplémentaire en court air- !!.cuit.
On peut shunter par des résistances ou des inductances les condensateurs connectés en série aveo les bobines induites .
Il est possible d'obtenir ainsi des circuits induits à. réson- -nanoe plus ou moins aiguë pour une des deux fréquences correspondant à une vitesse de marche déterminée .
<Desc/Clms Page number 6>
Sans sortir du cadre de l'invention on peut réaliser des ensembles d'éléments de moteurs monophasés formant des moteurs polyphasée. On peut également réaliser des moteum en exécution multipolaire . On peut les réaliser indifféremment avec indue - -teur mobile et induit fixe comme suivant la présente descrip- -tion ou avec induit mobile et inducteur fixe . Cette disposi- -tion est préférer dans le oas ou l'inducteur doit porter un enroulement à haute tension . Dans de cas le nombre mini- -mum de bagues à prévoir sur l'arbre est égal au nombre de bobines plus une . Le nombre de bobines induites est alors nécessaireèent petit, trois ou quatre ce qui rend le couple au démarrage moins uniforme .
Enfin, on peut également diviser l'inducteur en deux ou plusieurs parties situées l'une dans prolongement de l'autre.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENT IN ALTERNATIVE CURRENT ELECTRIC MOTORS.
One of the main drawbacks with all single phase motors of the prior art is that they cannot produce a large starting torque unless they are of a commutation type. However, the multiple-blade collector, necessary to produce this switching, is always a delicate component which decreases operating safety, produces radio interference and requires maintenance work. In addition, all types of single-phase motors have a poor power factor when operating.
The object of the invention is an AC motor of a simple and robust construction which does not have the drawbacks mentioned above. This motor differs from the single-phase induction motor of the prior art by the following modifications:
The armature is wound and this armature winding is divided into a number of identical and evenly distributed coils. The two ends of each induced coil are connected to a particular capacitor. The notches of the armature are strongly open. But the essential modification
<Desc / Clms Page number 2>
-tielle concerns the magnetic part of the inductor. This magnetic part is produced in such a way that the dispersion inductance of the armature is no longer symmetrical on either side of the axis of the inductive field.
This inductance is greater door on one side than on the other and at start-up is more or less completely compensated by the capacitance of the ensa- -teur cond interposed in the circuit of each induced coil.
As a result, the currents flowing in the high dispersion inductance induced coils are considerably higher than in the others.
In general, the inductor is mobile while the armature is fixed, which makes it possible to limit the number of rings and brushes necessary to bring the current to the induction coil to two.
In the drawings which accompany the present description, Figures 1, 2 and 3 show more or less schgemtique- -ment embodiments of the engine forming the subject of the invention. Figures 4 and 5 show diagrams of inducing and induced alternating fluxes in space.
According to Figure 1 which shows a preferred embodiment of the engine constructed oonformément. the invention, this comprises an inductor rotating around an axis 0 and composed of a core 1 of laminated iron, the axis of which is X X 'and on which a coil B is mounted. The ends of this are connected to two rings not shown in the dessi / on and fixed on the axis 0 through which the currents of the electric source is brought to this coil B.
The rotating part of the motor is to say the rotor also comprises two pieces F of laminated iron having the same thickness as 1. These two parts F are made integral with I for example, by their fixing between the two rings T in non-eating metal, themselves fixed on both sides
<Desc / Clms Page number 3>
of the nucleus I. These two rings are electrically isolated from the F parts.
For the clarity of the drawing, only eight enoo- -ches have been shown on the fixed part of the motor, that is to say the stator which, like the other magnetic parts of the motor, consists of a stack of sheets. These enchohes are wide open so that the induced coils 1 - l '2 - 2' 3 - 3 'and 4 - 4' which are housed in these enooohes have a relatively low self inductance, except when the parts F of the rotor , as they pass in front of these notches come magnetically shunt them
In the case of the embodiment according to Figure 2 the stator is identical to âelul of Figure 1 while the rotor is different.
It has only one core 1 but provided with two pole shoes A which play the same role as the parts F of the rotor in FIG. 1. Field coil B is similar to that of the rotor in figure 1.
In the case of FIG. 3, the stator is also identical to that of FIG. 1, while the rotor has only one core I with an induction coil B.
This core is cut so that the peripheral parts a located on the side of the coil in the direction of rotation of the rotor are larger than the parts b located on the opposite side.
The parts a play the same role although less marked than the parts F of the rotor of FIG. 1 or that of the pole shoes A of the rotor of FIG. 2.
The diagrams, Figures 4 and 5, of the fluxes in the engine space constructed in accordance with the present invention allow easy recognition of the production of torque at start-up.
In the case of figure 4 0 Y is the flux produced by the induced coils in the direction Y Y '(see also
<Desc / Clms Page number 4>
-ment figure 1) which is perpendicular to the axis ZZ 'of the magnetic parts F. In figure 5 OZ is the flux produced by the coils induced along the axis ZZ' of the magnetic pieces F. These parts F magnetically shunt the open notches of the coils, the resulting axis of which is Y Y '. As these coils, as a result of the presence of the oonden- -sateur (not shown in the drawings) then enter more or less in resonance, the currents which circulate there are considerably more intense than those circulating in the coils Consequently the flux 0 Y is considerably larger than the 0 Z flux.
On the other hand 0 Y is approximately in phase over time with the induced voltage while 0 Z is out of phase ahead of this voltage.
With the exception of the magnetizing flux, 0 X a is the component of the inducing flux (along XX ') in phase in time with 0 Y and equal to the changed projection of sign, of 0 Y on the axis XX' of the inductive field.
The torque resulting from the reaction of 0 Y on 0 X a is directed in the direction of the arrow (0 Y assumed to be stationary), that is to say according to the assumed direction of operation of the rotor.
Likewise 0 Xr is the component of the inducing flux (along X X ') in phase in time with 0 Z and equals 1 the projection .changed sign of e Z on the axis X X' of the inducing field. The torque resulting from the reaction of 0 Z to 0 Xr is directed in the opposite direction known as the previous one but is much smaller at start-up. As the speed increases these two opposing couples tend to balance each other out.
With the exception of magnetic leaks, the magnetic shunts, that is to say the parts F of figure 1, A of figure 2 and a of figure 3 are crossed by the flux
<Desc / Clms Page number 5>
0 Y. However, this flux cannot mechanically react on the 0 Y flux of the armature since it coincides with the latter and on the other hand it can only react very weakly on the induced flux 0 Z since it is out of phase in time on the latter of about 90.
The torque and the speed of rotation can be regulated without loss of energy by acting on the capacity of the capacitors connected in series with the induced coils.
The engine constructed according to the invention also has the advantage of being able to have very diverse operating characteristics depending on the accessories connected in its induced circuits or possibly in parallel with them.
Modifications may possibly be made to it during its operation using appropriate switching devices. The number of possible combinations is almost unlimited.
Thus we can short cirouiter or eliminate the oomdensa- -tors connected in series in a pu several induced coils and connect the coils between them so that those without capacitors produce an induced field resulting from 900 compared to that produced. by the coils in circuit with capacitors.
In this way, the armature produces a rotating field which reacts on the inductor which can be provided for this purpose with an additional short baked air winding.
The capacitors connected in series with the induced coils can be shunted by resistors or inductors.
It is thus possible to obtain circuits induced at. more or less acute reson- -nanoe for one of the two frequencies corresponding to a determined walking speed.
<Desc / Clms Page number 6>
Without departing from the scope of the invention, it is possible to produce sets of single-phase motor elements forming polyphase motors. It is also possible to realize moteum in multipolar execution. They can be produced either with a mobile inductor and a fixed armature, as in the present description, or with a mobile armature and a fixed inductor. This arrangement is preferred in the oas where the inductor must carry a high voltage winding. In this case the minimum number of rings to be provided on the shaft is equal to the number of coils plus one. The number of induced coils is then necessary, three or four, which makes the starting torque less uniform.
Finally, the inductor can also be divided into two or more parts located one in the extension of the other.