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GENERATEURS DE COURANT DE SONNERIE-POUR POSTE D"ABONNE.
La présente invention concerne un générateur du type de ceux uti- lisés pour produire des courants de sonnerie dans un poste d'abonné Le gé- nérateur peut être placé dans l'espace normalement nécessaire pour un cadran d'appel dans de tels poste? d'abonnés, et il est établi de façon à fournir un courant de sonnerie maximum avec un minimum de déplacement du rotor.
Dans les générateurs de ce type qui sont connus, il a été néces- saire de sacrifier dans une certaine limite beaucoup de caractéristiques de fonctionnement désirables qui pourraient être obtenues, en raison des limi- tes relativement critiques en ce qui concerne les dimensions et le poids.
Ces sacrifices proviennent dabord de la tendance constante à appliquer la technique des générateurs de grande puissance à une échelle beaucoup plus petite pour de tels générateurs de sonnerie. Des caractéristiques de con- struction qui conduisent à des pertes presque négligeables dans les géné- rateurs de puissance,, lorsqu'elles sont appliquées à de petits générateurs, conduisent à des machines très inefficaces, en raison des exigences relati- vement critique de telles petites machines.
Ces générateurs connus ne.sont pas aisément produits en grande quantité, parce qu'un travail d'ouvrier qua- lifié est nécessaire pour exécuter des opérations telles que l'enroulement de l'induit et le travail de précision à la machine. L'onde de débit de tel- les machines est très inégale et est caractérisée par des voltages de pointe élèvés et nuisibles. Le couple de démarrage est relativement élevé et en' conséquence nécessite des engrenages relativement lourds et des arbes d'en- traînement. De plus, de telles machines fonctionnent dans une gamme de fré- quences relativement étroite,, qui ne convient pas pour de nombres systèmes.
Suivant les caractéristiques de l'inventions on prévoit un géné- rateur d'un type décrit qui peut être aisément fabriqué en série, comprenant une combinaison de nouvelles caractéristiques qui permettent de surmonter les désavantages des générateurs antérieurement connus.
Ces caractéristiques, ainsi que d'autres, et la manière de les
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obtenir, apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation décrit en relation avec les dessins ci- joints, dans lesquels
La figure 1 est une vue latérale d'un générateur assemblé;
La figure 2 est une vue en plan d'un générateur montré dans la figure 1 ;
La figure 3 est une vue en dessous du génératpur montré dans la figure 1;
La figure 4 est une vue en coupe et en plan du générateur, la cou- pe, faite le long de la ligne 4-4 de la figure 1, est déstinée à montrer l'en- grenage principal d'entraînement monté dans l'enveloppe du générateur ;
La figure 5 est une vue en coupe et en plan du générateur, prise le long de la ligne 5-5 de la figure 1, montrant l'engrenage planétaire pla- cé dans l'enveloppe inférieure du générateur;
La figure 6 est une vue en coupe prise le long de la ligne 6-6 de la figure 1, montrant le commutateur centrifuge du générateur en positiôn de non fonctionnement;
La figure 7 représente le commutateur centrifuge dans la position de fonctionnement ;
La figure 8 est une vue détaillée du générateur montré principa- lement en coupe de façon à représenter la structure interne de la machine;
La figure 9 est une vue partiellement en coupe du générateur à 90 de la vue de la figure 8 et représentant la construction du stator et l'ar- rangement de bobinage;
La figure 10 est une vue:. en plan du stator avec les bobines de champ montées;
La figure 11 est une représentation schématique de l'arrangement de contact porté par le commutateur centrifuge;
La figure 12 est une vue en coupe du stator montrant la lamina- tion des pièces polaires et l'arrangement des bobines sur celles-ci;
La figure 13 est une vue explosée des pièces polaires laminées avant leur assemblage;
La figure 14 est un plan détaillé partiel de la réunion des piè- ces polaires après assemblage, et,
La figure 15 est une vue détaillée de la figure 14 montrant la jonction par tige du stator.
De façon à éviter des enroulements complexes qui augmenteraient' nécessairement le prix de fabrication de ce type de générateur au-delà de la limite pratique, ces enroulements sont généralement du type à induit tour- nant, ou du type rotor à aimant permanent. Le type à armature- tournante, qui est une armature bobinée, offre un grand nombre de caractéristiques uti- les; cependant ces caractéristiques sont plus que compensées par les désa- vantages suivants. : (1) II est nécessaire d'utiliser des bagues collectrices pour les enroulements d'armature ;
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(2) L'espace est limité pour le chemin magnétique des segments d'armature; et (3) L'espace est limité pour les enroulements de bobines.
Ces trois caractéristiques nuisibles peuvent être tolérées dans les cas où la dimension, la forme et le poids sont d'importance secondaire., mais dans le cas de petits générateurs, les difficultés résultant de ces désavantages ne sont pas aisément surmontées. Pour cette raison, le géné- rateur du type rotor à aimant convient particulièrement aux exigences rencon- trées.
On peut voir d'après la formule fondamentale
F = P/Z x R.PoM/60 où R.P.M. = nombre de tours par minute; F représente la fréquence et P le nombre de pôles, que plus le nombre de pôles est grand, plus petit devient le rapport d'engre- nage nécessaire et le rotor fonctionnera à des vitesses plus faibles. Ce- pendant,, des machines multipolaires nécessitent un plus grand nombre de bobi- nes et de pièces polaires, ce qui accroît les fuites magnétiques ; et aussi la réluctance magné-tique étant donné que le montage¯de toute pièce polaire sur une-armature crée un entrefer nuisible qui augmente la réluctancë du cir- cuit magnétique.
En raison de ces avantages êt désavantages discordants, la demanderesse estime- que les machines du type bipolaire sont les plus facile- ment adaptables aux exigences de poids- et de dimensions, et de plus convien- nent le mieux pour des productions peu coûteuses de série. Enfin, elles pas- sèdent de bonnes caractéristique? de fonctionnement.
Dans un exemple de réalisation de l'invention représenté sur les dessins, on a montré une machine bipolaire du type à aimant rotor. Cepen- dant on doit noter que beaucoup de variantes à partir de cet exemple de ré- alisation peuvent être faites sans sortir des limites de la présente inven- tion.
En se référant aux dessins, et en particulier à la figure 1, le générateur suivant la présente invention est monté à l'intérieur d'une enve- loppe sensiblement cylindrique et à l'épreuve-de l'humidité, cette enveloppe comprenant une partie supérieure 1 et une partie inférieure 2. Les deux par- ties sont réunies à une plaque-commune 3 au moyen d'écrous 4 que l'on voit mieux sur la figure 8.
La plaque 3 est pourvue de renfoncements supérieur et inférieur circulaires 5 et 6 respectivement, qui sont adaptés pour respectivement re- cevoir des pièces 7 et 8. Les pièces 7 et 8 permettent un joint à l'épreuve de l'humidité entre la partie supérieure et la partie inférieure de l'enve- loppe sur la. plaque- commune 3.
La partie supérieure de l'enveloppe dugénérateur, comme on la voit dans les figures 1, 2 et 8, porte un arbre d'entraînement 9 qui se pro- longe à travers un .manchon formant palier 10. L'arbre est maintenu dans l'enveloppe- au moyen d'une bague de retenue 11, qui se déplace sur une ron- delle 12 disposée entre la bague de retenue et la partie supérieure de l'en- veloppe.
Formée d'une seule pièce avec l'arbre, la bague d'arrêt 13, figure 8, se trouve entre l'extrémité du manchon palier 10 et l'organe ro- tatif 14, permettant de retenir l'arbre-axialement dans la partie supérieu- re de l'enveloppe. L'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement 9 peut être attachée à l'organe rotatif de toute façon convenable, par exemple au moyen de méplats sur les cotés de l'arbre, qui viennent se placer dans des ouvertures de forme convenable dans l'organe rotatif, ainsi qu'on le voit en 15. L'arbre peut être fixé sur l'organe rotatif en faisant tourner l'ex-
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trémité inférieure sur la face inférieure de l'organe rotatif comme indiqué en 16.
L'arbre 9 peut être pourvu, de rainures de lubrification 17 aux points ou l'arbre passe dans le manchon formant palier 10. L'extrémité supé- rieure de l'arbre 9 peut être pourvue d'un organe en forme de croix 18 pour engager un arbre coudé de façon bien connue.
L'organe rotatif 14 porte un engrenage à couronne 19 qui est soudé par points ou fixé de toute autre manière convenable à l'organe rotatif 14.
On peut voir, à la lumière des considérations qui précèdent concer- nant le mécanisme dans la partie supérieure de l'enveloppe que la rotation de l'arbre d'entraînement 9, dans l'une ou l'autre direction, produira une rotation de l'organe 14 et par suite de l'engrenage- à couronne porté par celui-ci o
L'engrenage à couronne 19 est adapté pour engager des engrenages additionnels portés par la plaque 3, qui à leur tour communiquent un mouve- ment de rotation au rotor générateur, comme il sera maintenant expliqué en relation avec les figures 5 'et 8.
Dans la figure 8, on peut voir que la plaque commune 3 est pour- vue de tiges 20 sur les deux côtés d'un axe central de rotation de l'arbre d' entraînement. Ces pièces sont fixées de toute façon convenable dans les par- ties en retrait de la plaque 3, comme montré en 21et s'étendent sur la sur- face supérieure de la plaque 3. Les tiges sont adaptées à recevoir des en- grenages planétaires identiques 22 et 23. Ces engrenages planétaires sont montés sur les tiges respectives 20 et sont libres de tourner. Les pièces supérieures 24 et 25 des engrenages planétaires.sont adaptées à engrener avec l'engrenage à couronne 19 porté par l'organe rotatif 14.
La rotation appli- quée aux engrenages planétaires par l'engrenage à couronne entraîne à son tour les deux engrenages planétaires inférieurs 26 et 27, comme montré dans la fi- gure 8.
Il sera nécessaire de décrire maintenant la nouvelle construction du générateur placé dans la partie inférieure de l'enveloppe 2 avant de con- sidérer la coopération du mécanisme d'entraînement décrit ci-dessus et du rotor du dit générateur.
On a trouvé que la fixation de pièces polaires séparées aux arma- tures de stator produit des entrefers nuisibles qui augmentent considéra- blement la réluctance du chemin magnétique-. D'autre part, ces générateurs qui utilisent une construction massive du noyau du stator et des pièces polai- res sont soumis à des phénomènes d'hystérésis et de courants deFoucault qui produisent des pertes et réduisent l'efficacité du générateur Ces effets sont considérablement réduits dans le générateur mettant en oeuvre les carac- téristiques de la présente invention qui seront exposée? en se référant aux figures 12 et 13
Dans la figure 13,
un segment semi-circulaire 28 comprend le sta- tor construit au moyen d'une série de segments laminés minces chaque segment portant une partie complète de la section en coupe de la pièce polaire. Dans la figure 13 le segment semi-circulaire 28 comprend une moitié de l'armature de stator 29 et une partie de la pièce polaire 30. Le segment semi-circulai- re 31 porte de fagon analogue la moitié restante de l'anmature de stator 32 et une partie d'une pièce polaire 33. Les deux segments,, lorsqu'ils sont as- semblés, comprennent une lamination du stator complet.
.Chaque demi-segment du stator est pourvu d'un prolongement de re- couvrement à l'un des deux bords auxquels il fait contact avec le demi-segment opposé du dit stator et est coupé à l'autre extrémité. Par exemple dans la figure 12, le segment 28 est pourvu d'un prolongement 34 à une extrémité et
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est coupé à l'autre extrémité comme représenté par la référence 35. Le de- mi-segment opposé du stator est indiqué en 31 et est pourvu d'un prolongement qui bute contre l'extrémité coupée 35 du segment 28. A son autre extrémité il est coupé pour buter contre le bord 34 du prolongement porté par le seg- ment 280 Des segments alternés sont prévus-avec des parties coupées inver- sées et des prolongements pour effectuer¯un imbricage des tôles ou lamina- tions.
De cette manière, on peut voir que toute possibilité d'entrefer est éliminée aux points de jonction des deux demi-segments, et l'imbricage résul- tant des segments de stator fournit un circuit magnétique ininterrompu..
Il ny a pas de réluctance dû à un entrefer formé au point de jonction de l'armature de stator et des pièces polaires, étant donné que ces pièces sont formées d'un seul ensemble à chaque lamination et constituées dune plurali- té de telles lamination ou tôles.
Les tôles individuelles de chaque demi-stator sont fixées ensem- ble d'une manière qui apparaît très clairement en se référant aux figures 14 et 15. Les tôles individuelles formant chacune une moitié du stator sont pourvues de trous 36 et réunies au moyen de tiges 37 qui sont insérées dans les trousa Les tiges 37 sont alors coupées à ras à la surface des segments supérieur et inférieur de l'empilage de stator, comme on le voit dans la fi- gure 15.
Les bobines 38, complètement pré-enroulées, sont aisément montées sur les demi-stators laminés avant que les moitiés'soient réunies comme montré dans la figure 13. Les bobines sont glissées sur l'extrémité libre des demi- stators comme indiqué en pointillé dans la figure 13, et mises en place der- rière les pièces polaires.
Les tôles individuelles formant chaque demi-statoravec une bo- bine de champ montée, sont alors assemblées comme montré dans les figures 14 et 15. Les demi-segments sont entrelacés jusqu'à ce que les trous 39, qui sont prévus dans les parties prolongées des tôles, soient en'alignement, et à ce moment là la tige,40 est insérée dans le dit trouo
Bien que ce-type de construction de stator réduise considérable- ment la réluctance du circuit magnétique, la demanderesse a trouvé qu'en prévoyant des tôles additionnelles de forme circulaire au-dessus et au-dessous du stator assemblé, on obtient un circuit magnétique de retour sans restric- tions pour le flux produit dans le- stator Ceci est représenté dans la figu- re 9.
Comme il a été indiqué ci-dessus,, les tiges 37 qui réunissent les tôles respectives de chaque demi-stator avant assemblage, sont coupées- à ras de la partie supérieure et de la partie inférieure'des segments lami- nés mais les tiges 40 sont prolongées à une distance déterminée de part et d'autre des tôles constituant l'assemblage de pôles, comme montré dans la figure 9. A la partie supérieure et à la partie- inférieure de l'ensemble des tôles formant le pôle 41 des tôles additionnelles 42 qui sont dans le- plan de 1-'armature du stator, sont montées sur les tiges plus longues 40.
Ces tôles ne sont pas coupées comme celles formant la pièce polaire du sta- tor, et elles se prolongent complètement autour de l'armature du stators Ceci fournit un chemin continu à faible réluctance pour le flux produit dans le stator, comme il a été expliqué ci-dessus.
Le stator complet laminé est alors fixé à une pièce de fixation de noyau 43 ayant sensiblement la même configuration que 1-'armature.de sta- tor au bord-supérieur, en prolongeant les tiges 40 à travers des trous pré- vus dans la pièce de fixation du noyau,, et en rivetant les extrémités des tiges au ras de la surface de la pièce Ce fixation, comme- représenté en 44 dans la figure 9.
La piéce de fixation de noyau 43 est pourvue de renfonce- ments 45 dans les parois latérales, adaptés pour recevoir des prolongements perpendiculaires et circonférentiels 46 prévus sur la plaque commune 3, comme montré dans la figure 8, ce qui permet d'aligner et de fixer le stator
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sur la plaque 30
L'autre extrémité des tôles assemblées du stator est fixée à une base de stator 47 analogue à la fixation de stator 43, en enfonçant des ti- ges 40 à travers des trous prévus dans la base 47, et en rivetant les tiges sur la surface de la base. La base de stator est prévue avec des moyens pour fixer le stator à la plaque 3, comme il sera exposé en se référant aux figu- res 8, 9 et 10.
La pièce de base possède une armature 48 se prolongeant sur le di- amètre du stator, cette armature étant plus large au point où elle se réunit avec la base qu'en son centre. A ces parties agrandies du noyau 48, où le noyau se réunit avec la base 47, quatre épaulements 49 sont prévus, qui s'é- tendent jusqu'à l'assemblage des tôles du stator, en des points placés entre les pièces polaires du stator et le noyau du stator, ainsi que cela apparaît sur les figures 9 et 12. Les épaulements 49 sont pourvus d'évidements à leurs extrémités supérieures 50, figure 8, et sont adaptés pour engager quatre épaulements analogues 51 s'étendant à partir de la plaque commune 3. Les épaulements 51 ont des prolongements 52 qui engagent les évidements 50 dans les épaulements 49.
Ce type de construction permet un alignement convenable des éléments du générateur,ce qui est de la plus grande importance. Le gé- nérateur ne fonctionnera pas efficacement si les centres électriques et géo- métriques du rotor ne sont pas en alignement.
Les épaulements 49 s'étendant à partir de la plaque de base sont percés pour recevoir des écrous 53, tandis-que les épaulements 51 sont évidés intérieurement pour recevoir les écrous qui fixent le stator à la plaque de base 30
Le point milieu du noyau 48 est établi comme il est montré en 54, et est évidé pour recevoir un palier 55 en acier dura D'une façon analogue,. la plaque de base 3 est évidée en son point milieu pour recevoir un palier 56 de même nature.
Les paliers 55 et 56 sont percés au centre pour recevoir les pro- longements 57 de l'arbre du rotor 58. Le rotor 59 est préférablement construit en un alliage connu sous la marque de fabrique "Alnico V", un alliage de ni- ckel et d'aluminium ou tout autre matériau magnétique convenable, et il est fixé par pression sur l'arbre 58 au moyen du manchon 60. Les sections légè- rement réduites 61 de l'arbre de rotor 58 reposent contre les paliers 55 et 56 aux points supérieurs et inférieurs du rotor.
Le rotor 59 est de forme sensiblement cylindrique et peut être fait d'une pièce, ou allégé suivant les exigences de poids que l'on veut satisfaire. Le rotor èst hautement aimanté, préférablement au moment ou toutes les opérations à la machine outil ont été terminées, car ces opérations ont une tendance à altérer la magnétisation des pièces.
Après la magnétisa- tion, le rotor possèdera un pôle nord sensiblement sur une moitié de sa sur- face cylindrique, et un pôle sud sur le reste de sa surface cylindrique avec un axe neutre de magnétisation qui se trouvera dans un plan passant par la perpendiculaire connectant les points milieu de ses extrémités circulaires
A la partie supérieure de l'arbre de rotor, comme on le voit dans la figure 8, on attache à l'arbre l'engrenage 62 qui engrène avec les engrena- ges 26 et 27 des engrenages planétaires 22 et 23. La disposition des engre- nages est telle qu'une légère rotation de l'arbre 9 produira une rotation re- lativement importante du rotor 59.
Les engrenages planétaires assurent qu'un couple équilibré sera à tout instant appliqué au rotor,ce qui élimine la pos- sibilité d'usure inégale des paliers résultant d'une rotation avec oscillation.
Dans l'application de ce type de générateur, il est nécessaire de prévoir des moyens de contrôle de la vitesse qui détermineront le niveau de voltage le plus favorable auquel le courant produit sera envoyé dans le
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circuit de ligne. Pour satisfaire à cette condition, on utilise)) suivant les caractéristiques de la présente invention, un -commutateur centrifuge., qui est une forme modifiée d'un type connu et qui sera exposée brièvement pour montrer son fonctionnement avec le générateur décrito
En se référant aux figures 6, 7 et 8, le commutateur centrifuge
63 comprend une plaque 64, qui est attachée à 1-'arbre de rotor 58 sur un pro- longement situé au-dessous de la plaque de base 47.
Le commutateur comprend les deux segments semi-circulaires identiques 65 qui sont, chacun, montés à pivot sur une projection 66 a.u moyen des tiges 67 sur un point extérieur de leur circonférence. Les deux segments sont poussés par des ressorts au moyen du ressort 68 attaché aux plaques respectives 65. Le commutateur est libre de tourner avec l'arbre du rotor et à une vitesse prédéterminée contrô- lée par la tension du ressorte la force centrifuge des plaques tendant à sé- parer les deux plaques le long de la ligne 69.
Coopérant avec le commutateur se trouvent des ressorts de contact
79, 'il et 72, qui sont fixés sur la plaque de base du stator 47 au moyen des écrous 73, somme montré dans les figures 6 et 70
Le ressort de contact 70 porte un contact 74 qui est normalement maintenu engagé avec un contact 75 porté par le ressort 72. Le ressort 71 porte un contact 76 qui est normalement maintenu, hors d'engagement avec un second contact 77 sur la pièce 70.
Larrangement de contact et les connexions de câble correspondan- tes sont représentés dans le schéma de la figure 11.
Le ressort de contact 70 porte une tige 78, ayant des côtés chan- freinés, qui est centrée de telle manière qu"elle se déplace sur la ligne de séparation 69 des plaques de commutateur- 650 Lorsque la vitesse du rotor est telle qu'elle force les plaques 65 à se séparerla tige 78 est poussée par un ressort dans la séparation entre les plaques. Le ressort 70 ouvre le- contact entre les contacts 74 et 75 et établit le contact entre les contacts
76 et 77. Lorsque la vitesse du rotor est de nouveau réduite, la tige est poussée'hors de la séparation, et selle-ci se ferme sous l'action du ressort et un contact normal est rétabli.
Les connexions de sablage aux ressorts de contact 70, 71 et
72 sont faites par l'association de petits prolongements de ressort 79,
80 et 81, qui sont poussés par ressort pour venir en contact avec les bou- tons de contact 82, 83 ét 84 respectivement)) portés par la partie extérieu- re 2 de l'envaloppe du générateur. Ces points de contact sont tels .que montrés dans la figure 3. Ils sont enfermés à l'intérieur de l'enveloppe, et éliminent toute possibilité d'entrée d'humidité à travers les sorties de fils.. Un contact est automatiquement établi entre les points de contact et les prolongements 79, 80 et 81, lorsque l'unité est assemblée.
Lorsque le régulateur de vitesse relâche, les contacts établis et rompus court-circuitent la sonnerie au poste d'abonné appelant, et pro- longent la ligne à travers 1-'enroulement de champ du générateur vers l'a- bonné appelé.
En se référant à la figure 1,le flanc recouvrant 85 de la pla- que commune 3 est établi pour être placé dans 1-'espace normalement occupé par le cadran dans un poste d'abonné ordinaire. Le poste téléphonique indiqué en 86 dans la figure 1 recevra l'enveloppe inférieure du générateur et l'es- pace prévu pour le cadran sur le poste d'abonné reposera sur le flanc 85 prévu sur la plaque 3 Tout type convenable de moyens de montage peut être employé pour maintenir le générateur à la place prévue d'ordinaire pour le cadran.
Le flanc 85 peut être pourvu de trous 87 montrés dans la figure 2 pour re- cevoir des écrous pour fixer le générateur sur le poste d'abonné.
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