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Dispostif générateur électrique$ notamment pour équipemetn comportant une batterio d'acoumulateurs
La. présente invention eat relative a un dispositif généra- teur électrique comprtant un alternateur combinant divers perfac- tioments techniques, assoicé à un régulateur spécialement adapté à son contrôle, utilisable en particulier dans un équipement électrique de véhicule.
la génératrice montée encore généralement eur les véhicules est une dynaao à courant continu, et son régulateur est souvent composé de doux éléments dont l'un est un conjoncteur-disjoncteur et l'autre un électro-aimant à palette vibrante.Ce dernier est excité par un enroulement de tension et un enroulement d'intensité en série dans le circuit d'utilisation qui provoque une chute de tension proportionnelle au courant débité et protège ainsi la génératrice contre une surcharge, Lorsque la batterie est déchargée
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ou que de nombreux oonaonnateura sont en service,
la charge de l'a-counulateur oc fait noue tension réduite elle est donc faible ou même nulle.
L'invontion a pour but un dispositif générateur électrique ne présentant pas cet inconvénient, de réalisation plus simple donc moine coûteuse.
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Le dispositif colon l'invention peyawt de supprimer le conjonctour-dî.4onctour habttuollement utilisé pour protéger la batterie* Il cet apdcialonent conçu pour comporter un alternateur dont le courant est redrosad par un pont de diodes telles que des diodes au ailiciun, le courant de retour que laissent passer ces
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diodes étant inférieur au courant de ddoha1"St de la batterie en circuit ouvert. La batterie cet ainsi connectée directement a la sortie des diodes.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que 1'alternateur comporte des diodes disposées dans des ouvertures pratiquées dans la carcasse même de l'alternateur, en contact avec
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l'air sur leurs doux faces, et des tua1blo8 connectée en série avec les diodes et fixés sur un flasque de l'alternateur* 1' alternateur selon l'invontion possède par sa oOnltot1OQ -Esfiue une caractéristique telle que non débit rente licite même aux grandes vitesses de aorte qu'en aucun caa Ion. dchaultecont n'atteint une valour exagérée.
Dos fusibles sont disposés on série avec les diodes afin
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d'éviter que, en cas de claquage d'une diode, la batterie dlacou=- lateures no oc décharge dans l'induit de l'alternateur.
L'enroulement série prévu sur les régulateurs habituels a été supprimé ainsi que leo inconvénients qui en résultaient
Le régulateur est du typo à palette vibrante, :La palette étant
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nouolec à l'action ooubîn4a d'une bilame et d'un ressort permettant
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de conserver un réglage correct de la tension éleotrique Malgré les variations de la température anbiante et l'oohauffeaent de la bobine du régulateur. Une patte daforoable du circuit magnétique du régulateur partie t de modifier le prëcajobrage de la bilane.
L'alternateur conporte un rotor constitué par des griffes S,r.1briqu'eo qui enveloppent un anneau en notai ftrrot1asntStique disposé sur l'axe du rotor et un bobinage disposé autour de l'anneau du métal ferromagnétique,
Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description et du dessin qui suivent, se rapportant à de exemples explicatifs mais non limitatifs de réalisation pratique de l'invention.
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lit la figure 1 est un sonena électrique d'ensemble. m la figure 2 représente le régulateur.
m la figure 3 représente l'ensemble de l'altarnattur, - la figure 4 montre le détail des pièces en :tome de griffe portées par le rotor de l'alternateur.
- la figure 5 représente une vue en plan des tôles du stator de l'alternateur*
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la figure 6 représente une vue intérieure du palier o8td diodes du générateur selon la présente invention, coupe par les plans 51 (figue 7) porpondioulairoe k l'arbre de l'alternateur.
- la figure 7 contre une coupa de l'alternateur suivant deux plans radiaux 52 et 53 de la figure 6.
- la figure 8 représente une vue axiale du bobinage induit* - la figure 9 est le schéma de bobinage du stator du générateur.
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La figure 9a montre le mode du bobinage la figure 9b le sohéoa de principe
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Le schéma de la figure 1 montre un enroulecent stator 10 d'alternateur avec son point milieu 11 qui est relie au pâle positif d'une batterie z. Des diodes 13 et 14 ont ohaoune un pele z la casse, l'autre étant connecta aux fils do sortie du bobinât ' induit par .' iztezxad3a3.xa de fusibles 15 et 16. La clef de contact 17 oosaaande le circuit d'excitation de l'alternateur* Os dernier comprend un enrOulO1:1ênt inducteur t3, aveo, en série, une résistance de réglage 19 shuntée ou non par des contacts 20 (mobile) et
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21 (fixe)* Le contact 20 cet porté par une palette 22 00=180 à l'attraction de la bobine d'excitation 23 d'un relaie a palette vibrante.
Au moment de la fermeture du contact 17 du véhicule, la bobine
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23 est ali1'1ontée nais la tension aux bornes do la batterie 12 nient pas suffisante pour que la palette 22 soit attirée* Les contacts 20
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et 21 du régulateur sont t8e et le bobinage d'excitation 18 de l'alternateur est altcenté direotenont par la batterie, provoquant un champ maxiza=o Dès que la tension aux bornée de l'alternateur dépasse une valeur prédéterminée, la palette 22 cet attirée et la résistance 19 est mime en série dans le circuit des induoteure, ce qui entraine uno chute de tension de l'alternateur* Suivant un principe connu, la tension aux bornes do la batterie cet maintenue constante grâce a la vibration de la palette 22,
Le circuit de
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démarrage et d'alluliage du moteur est ligué en 24 en aval du contact 17
Le dessin de la figure 2 représente une réalisation du régulateur. On voit que la charnière entre le circuit magnétique 25 de l'électro-aimant et la pâlotte vibrante 22 est constituée par
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uno lame d'acier à ressort 26< Un position do repos, les contacte fixe et mobile 21 et 20 sont on oontaot avec une oort.1ne pression* provoquée par l'action du ressort 26.
D'autre part, une bilame 27 fixée sur 1' armature de la palette vibrante est bandée par une patte
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déformblo 28 du circuit magnétique Le noyau magnétique 29 rivé
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our le socle 30 Maintient en place la bobine d'excitation 23,
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L'oneoubl0 est protégé par un capot 31.
La bilano 27, dont l'action s'ajoute à colle du reoeùrt 26, a une force da rappel qui s'affaiblit lorsque la toi.ip<5raturo s'élève, diminuant ainsi la tension do réglage. Silo ont prévue pour oonpen- car l'auguentation do r6oiatanco do la bobine d'excitation 23 duo à eon échauffaient dès que le courant la traverse, effet, dce phéno- mène provoquerait, en l'absence do tout système de ooupensation, une augmentation de la tension de réglago de 1'appareil.
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D'autre part, la bilans 27 provoque aussi une légère dininu- tien de la tension de réglage lorsque la température ambiante
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s'élève* Il est donc possible de la détonunor pour obtenir une courbe en fonotion de la torapdraturo, idontiquo à la courbe idéale pr6coriie4o par les constructeurs do batteries au plombe Il cet pr4ferable de placer l'appareil aussi près que possible de la batterie de naniero que les teup4ratures ambianton de ces deux appareils soient sensiblement les COU08, La figure 3 représente .'onaeub.o de l'alternateur par une vue en coupe montrant Ila8once;aent des pibceo dans un MOM plan.
Dans la réalité les divers organco ainsi coupée ce trouvent dans des plans différente t'.ai8 qui, loua, passent par l'axe gúott1quo de rotation du rotor fleuri on trait Dixto en 32 - 32' . L'arbre du rotor cet repéré 33.
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Le bâti du stator est Gonpoa de deux paliers flasques 34 et 35 réunis par boulonnage. 34 porte un nanchon 36 qui peut osciller autour d'un axe ...a tJriel portd par le bâti du véhicule. La position de l'alternateur par rapport au véhicule est fixée par la courroie d'entraînement (non représentée) qui passe sur une poulie 50,
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oonfoménont à une réalisation classique en construction automobile* L'axe 33 du rotor ont supporta par un roulouent à billes 37
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et une douille à aiguilles 38 aunle d'un ddflootour de graisse 39.
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Le stator supporte de plus les organes suivants :
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.. un anneau 40 tome par l'enpilage de tôles du stator contenant dans ses encoches ls bobinage induit Monophasé 10 des diodes 1 au 8ilioi\ (une seule est représentée)} - un calai 42 en charbon tonu dans na gaina et poussa par un ressort pour s'appuyer our uno bague collaotrioe radiale 45 portée par le rotor ; - un be.1td 44 on charbon dgalauent tonu dans sa gaine et poussé par un ressort pour n'appuyar aux uno bagne colleotrioo annulaire 45 portée par le rotor.
Lo rotor eot représenté dans son ensemble sur la figure 1
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lo détail de non piboeu on foruo de griffe apparaît sur la figura 4.
Autour de l'axe 33 est enfilé 0 une pièce annulaire en mètal forrol'1e.()ntiqUo 46. Le bobinage rotor 18 est enrould en spirale autour de cotte pièce 46. Do chaque otite de la pibou annulaire ne trouvent des griffas 48 foruant le circuit raagnètique du rotor,,
Le flux d'induction de la bobine 47 circule dans la pièce 46 puis dans une griffe, traverse l'entrefer, pénètre dans l'anneau stator 40, retraverse l'entrefer pour passer dans la griffe opposée ot ne referme dans la pièce 46.
Le courant d'excitation est fourni 11 la bobine rotor 18 par loa balais 42 et 44 et les bagues collectrices 43 et 45, qui sont
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roliea à cotte bobine par des fils (non représentes) qui traversent la griffe 48 figurée a gauche par des canaux 47 de petit diamètre pratiouÓs dans celle-ci. Les doux bagues collectrices sont supportées par une pièce isolante 49.
La figure 5 représenta une vue on plan des tôles du stator.
Suivant une réalisation préférée de l'invention, le bobinage est
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exécuté autour de chacun des pOlos constitués par Ilassemblagt des tôlee de uanièro , réaliser un induit monophasé à pôles saillants.
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Le redressement double alternance est réalisé en utilisant deux diodes 13 et 14 de noue polarité, dont le boîtier peut être
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connecté à la nasse de l'eniJ8l1ble de l'installation. Ces diodes peuvent donc être serties sur le palier flasque 34 de l'alternateur, (figura 6), Cotte disposition pontet un refroidissement maximum des diodes, étant donné la grande surface ventilée du palier et son inertie thermique inportanto.
Selon l'invention des moyens sont fournis pour assurer le fonotionnenent corraot du générateur électrique, même avec une diode coupée ou en court-circuit* En effet, deux fusibles 16 août disposas entra les sorties 54 et 55 de l'enroulement induit et les diodes 13 et 14.
En cas do court-circuit d'une diodo 13 ou 14 la fusion du
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fusible 16 qui lui cet ro11Ó enpaoho la décharge de la batterie dans la portion de l'enroulement induit comprise entre le point milieu 11et la diode 13 ou 14. L'alternateur débite alors sur une
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alternance et ses performances ne sont que faiblement d1n1nu6eo. Un autre avantage de l'existence de ces fusibles 16 est d'éviter la destruction du générateur et la décharge complète de la batterie on cas d'erreur de branchement (inversion de polarité) entre ladite
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batterie et le sÓnÓ1'atour.
Selon un Mode de réalisation do la préaonte invention (figure 6), ces fusibles 16 sont constituée par des plaquettes de
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circuit imprima , fixées direoteuont sur le palier flanque 34 de l'alternateur à l'aide do via isolantes 56. L'1so18uont entre palier et fusible ont assuré simplement par le support isolant 67 du circuit 1I:1p1'11.16. Ces fusible a sont reliés 6leotriquecaant aux sorties 54 et 55 do l'enroulement induit et aux diodes 13 et 14 par des cosses serrées sur les faces Cuivre 6E3 du 3 g.aquattaa 16 h l'aide des vis isolantes 56* C01:'.HO la description ci-dessus vient do le montrer, le montage de 00 type do fusibles est partiouliereuent 1cplG ot peu onéreux*
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L'induit fixe 10 présents une structure analogue a celle des inducteurs d'une mahcine à courant continu.
Le circuit nautique
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stator 40 est constitua d'un oupilngo de tbles qui tome une couronne extérieure réunissant des pièces polaires saillantes en noiabre pair. Le bobinage do l'induit 10 est réalis1é en nattant on série un nombre de boines 6gal à celui dos pièces polaires du rotor do l'alternateur (figure 9)' On enroule dans un certain cens deux file isolés identiques 57 ot 56 autour do la preuiero pièce polaire 59 pour former une bobine comprenant un noubro ddtemind do spiroe,
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puis on enroule les deuu nôuoa fila avec un sens de bobinage diffé- rent sur la pièce polaire suivante 60,
de uanibre à forcer une bobine comprenant le néiie nombre de miros et ainoi de euito, en inversant chaque foin le sens de bobinage, jusqu'à la dernière piboe polaire. Corme indiqud sur la figure 9a l'ontrés 61 du fil 58 et la sortie 62 du fil 57 qui se trouvent sur doux pièces polaires vois- nés sont connectées entre elles à la borne positive de la machine
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et constituent le point uiliou 11 do l'onroulonent. Lea deux autres extrémités 54 et 55 dos fils 57 ot 58 sont connectées aux fusibles 16.
Ce mode de bobinage permet une excellente ventilation de l'enroulonent induit, en ménageant des espacée. 66 (figure 8) rela. tivemtn importants entre bobines consécutives. Il permet en outre à l'air fourni par la turbine do ventilation du véhicule de traver-
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sor faclleuont toute la machine pour venir refroidir efficacement le palier flasque 34 supportant les diodes semiconductrices 13 et 14.
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Pour obtenir une ventilation auani bonne avec un alternateur a encoches scai<'foruea, il uurait fallu utiliser deux ventilateurs intérieurs, d'ou augnontation du poids, de 1'encombrement et du prix do la Machine< Un autre avantage du bobinage suivant l'invention est lu parfaite symétrie électrique entre Ion deux Qo1ti4" de l'onroule'* ment.
D'autre part un porte-balai unique 63 est ILV.1&r.c,h'\ k force dans le flasque 34 de l'alternateur. Ce porte-balai comporte deux
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logotionto rectangulaire a ou oouliosont deux balais 65 ot 64, suivant deux axes perpendiculaires. Les balaie viennent frotter respectivement sur la bague plane 43 et sur la bague cylindrique 45 du collecteur lié au rotor de la machine Cotte solution entra!ne
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liéconomio d'une pièce dans la fabrication de la machine* l'enroulement d'excitation 18 est bobiné directement sur la pièce annulaire en 1.1ta.l torrol:\agnÓt1ruo 46 avec interposition d'une couche de papier z simple recouvrement.
La suppression du bobinot en matière isolanto'perràot d'augmenter sons1blflont le volute 4,aponi ble pour l'enrouler tent d'excitation* 1,1;1.:.±.obi118&tion mécanique de l'enroulement et son iooleuent électrique sont assurés par 111;.1pré.. gnation du rotor après eur.ianchouent des pièces polaires à grittoe sur l'arbre 33 do la inchinu. Du fait de l'auguentation du volune disponible pour la bobine d'excitation il est alors possible de diminuer la valeur du courant d'excitation sans affecter les portor- mances do la machine. On peut ainsi ouployer un régulateur de
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tension Óloctrou6oaniquo à un soul étage) de régulation.
La position dos doux diodes dans des ouvertures pratiquées sur le même palier et les larges fenêtres d'aération portées par les
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doux paliers se prêtent particu1ièroont au retro1di88oent de la Machine en g6nÓrrol et dora diodes on particulier. Il est de plus prdvu de disposer l'alternateur à proximité* du ventilateur entraîne par le
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-acteur du véhicule, de r.ian,bre que les filets d'air viennent frapper directouent la face qui porte les diodes,
On peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions, ou remplacer certains moyens par des Doyens équivalents, le mode do réalisation plus spécialement décrit et représenté ôtant donné soulenent à titre d'exemple.