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Construction de moteur électrique.
La présente invention concerne de façon générale, les
Machines dynamo-électriques et, plus spécialement,les petits acteurs synchrones du type à bobinages toroldaux utilisés pour actionner des minuteries et des interrupteurs de commande à des moments déter- minés et pendant des périodes de temps déterminées.
L'invention a notamment pour buts: de procurerun inducteur magnétique de section transversale générale rectangulaire pour un petit moteur synchrone prévu spécia- lement pour actionner des dispositifs de minutage et appareils semblables, agencé de façon qu'il y ait un minimum de ronflement du au courant altennatif lorsqu'il est placé sur une plaque support
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métallique ou l'équivalent et que l'enroulement est alimenté par une source de courant alternatif;
. de disposer des plaques polaires intérieures et extérieu- res avec des pièces polaires intriquées et disposées autour d'un rotor du type à aimant permanent comportant une plaque de blindage rectangulaire intercalée entre les plaques polaires et formant blindage par rapport à certaines des pièces polaires provenant de la plaque polaire intérieure; d'espacer certaines des pièces polaires irrégulièrement afin d'empêcher le blocage du rotor à aimant permanent à l'arrêt, ce qui empêcherait un redémarrage;
de faire en sorte que le rotor ne tourne que dans un sens en uti- lisant une came montée sur le rotor et comportant un épaulement ra- dial destiné à venir en contact avec une détente élastique dans le cas où le rotor démarrerait en sens inverse, de manière à empêcher le rotor de continuer dans ce sens et à le lancer dans le sens voulue de monter la détente élastique sur un bras venant en con- tact de frôlement avec une face d'un engrenage entraîné par le rotor et se déplaçant avec l'engrenage lorsque le rotor démarre dans le mauvais sens, afin d'intercaler la détente sur la trajectoire de l'épaulement radial de la came ; de limiter la course du bras portant la détente à une position déterminée lorsque le rotor démarre dans le bon sens ;
de localiser l'épaulement de façon déterminée par rapport aux pales magnétiques sur le pourtour du rotor ; de fixer la plaque de blindage de telle manière qu'elle ne puisse pas vibrer lorsque le circuit magnétique est alimenté par une course de courant alternatif, et de prévoir la possibilité de monter une grande variété de trains d'engrenages à l'intérieur et à l'extérieur de l'inducteur magnétique rectangulaire, afin de pouvoir faire tourner un pignon d'attaque à un certain nombre de vi- tesses correspondant à la combinaison de trains d'engrenages utilisée,
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Dans les dessins annexés:
La figure 1 est une vue en plan de dessus, à grande échel- le, d'un moteur construit suivant la présente invention. !
La figure 2 est une vue en élévation en bout du moteur représenté à la figure 1.
La figure 3 est une coupe horiznntale en substance suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant une construction de moteur dans laquelle le rotor tourne dans le sens horlogique.
La figure 4 est une coupe verticale en substance suivant la ligne 4-4 de la figure 4, la coupe passant par les tétons ou axes de différentes pièces tournantes qui ne sont pas en alignement.
La figure 5 est une vue en élévation en,bout du moteur re- présenté aux figures 1 et 2, le couvercle et le capot de fermeture étant enlevés.
La figure 6 est une vue en plan de dessus de la plaque de montage rectangulaire faisant partie du circuit magnétique du moteur. la figure 7 est une vue de côté, en élévation de la plaque de montage représentée à la figure 6.
La figure 8 est une vue en élévation en bout de la plaque de montage représentée à la figure 6.
La figure 9 est une vue en plan du capot de fermeture uti- lisé pour obturer l'extrémité ouverte de la boite à engrenages . rectangulaire constituée par le circuit magnétique du moteur.
La figure 10 est une vue en plan de la plaque polaire intérieure.
La figure 11 est une coupe verticale en substance suivant la ligne 11-11 de la figure 10, montrant une partie du noyau sur lequel la plaque polaire est montée.
La figure 12 est une vue en plan de la plaque de blindage faite en une matière non magnétique, bonne conductrice de l'électrode té, de l'aluminium par exemple.
La figure 13 est une vue en élévation en bout de la plaque de blindage représentée à la figure 12
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La figure 14 est une vue de dessous de la plaque polaire extérieure.
La figure 15 est une vue en élévation en bout de la plaque polaire représentée à la figure 14.
La figure 16 est une vue de dessous du rotor montrant le dispositif à came qui empêche le rotor de tourner en sens inverse.
La figure 17 est une coupe verticale en substance suivant la ligne 16-17 de la figure 16.
La figure 18 est une coupe verticale du graisseur placé au-dessous du rotor.
La figure 19 est une vue en plan d'un engrenage entraîné par le rotor, montrant comment est monté le bras qui porte la détente et empêche la rotation du rotor en sens inverse.
La figure 20 est une coupe verticale en substance suivant la ligne 20-20 de la figure 19.
Sur les figures 1, 2, 3, la référence 10 désigne l'ensem- ble d'un moteur électrique construit suivant la présente invention.
Le moteur électrique 10 comporte une plaque de montage rectangulaire 11 (voir figures 6, 7 et 8) faite en une matière ma- gnétique appropriée, comme l'acier . La plaque de montage 11 a un fond plat 12 et des côtés parallèles verticaux 13-13. On remarquera comme la figure 8le montre en particulier, que la plaque de mon- tage 11 a la forme d'un U à fond plat. Des pattes font saillie vers le haut sur les bords supérieurs des côtés 13-13 et servant à fixer de façon sûre aux bords supérieurs des côtés 13-13 une plaque polaire extérieure 15 (voir figures 14 et 15).
La plaque polaire extérieure
15 est en unemmatière magnétique comme de l'acier et a une forme générale rectangulaire de façon que, lorsqu'elle est fixée aux bords supérieurs des cotés 13-13, elle constitue avec la plaque de montage
11 -ne enveloppe à section transversale générale rectangulaire. Les extrémités 16-36 du fond plat 12 sont rainurées afin qu'on puisse monter facilement le moteur électrique 10 sur un support approprié.
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Il est prévu, entre les cotes 13-13 de la plaque de mon- tage Il par exemple à mi-chemin entre les deux cotés, une ouverture 17 servant à recevoir l'extrémité inférieure d'un noyau magnétique cylindrique 18, comme la figure 4 le montre. De préférence, le noyau 18 est en acier. Il est entouré d'un bobinage d'excitation 19 pourvu d'extrémités 20-20 noyées dans une plaque isolante 21 d'un mandrin 21' sur lequel sont enroulées les spires du bobinage 19.
Des conducteurs 22-22 sont attachés aux extrémités 20-20 en vue de' connecter la bobinage 19 à une source de courant alternatif appro- priée d'alimentation, par exemple une source de 115 volts, 60 périodes
L'extrémité inférieure de plus petit diamètre 23 du noyau 18 pénètre et se fixe de façon appropriée dans l'ouverture 17 qui est pratiquée dans un bossage 24 se trouvant à la surface supérieure du fond plat 12. Ceci permet d'avoir un légerécart entre la surface de l'extrémité inférieure 23 et la surface inférieure du fond plat 12, ce qui affaiblit le ronflement qui est produit autrement lorsque le noyau est fixé sur une plaque support métallique séparée et que l'enroulement 19 est alimenté par une source de courant alternatif.
La bride inférieure 21 a du mandrin 21' est creusée de façon afpro- priée en 21b afin de recevoir le bossage 24. Le ronflement dû au courant alternatif est encore réduit du fait que la partie du fond plat 12 se trouvant à l'endroit du bobinage est en une seule pièce entre l'extrémité inférieure 23 du noyau 18 et les côtés verticaux parallèles 13-13.
L'extrémité supérieure du noyau magnétique 18 porte une plaque polaire intérieure portant la référence 25 (voir figure 10).
La plaque polaire intérieure 25 est, de préférence, en une matière -magnétique,, comme de l'acier; sa partie centrale 26 est plate et est percée d'une ouverture centrale 27 destinée à recevoir une partie 28 en forme de moyeu du noyau magnétique 18. L'extrémité supérieure du moyeu 28 est convenablement rabattue de manière à fixer de façon sûre la'partie centrale 26.
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Des pièces polaires 29, 30 et 31 sont prévues verticalement sur le pourtour de la partie centrale 26, trois pièces polaires étant prévues par quadrant de la partie centrale 26. De préférence, les pièces polaires 29, 30 et 31 sont réparties irrégulièrement sur le pourtour de la partie centrale 26. A titre d'exemple, la distance , d'arc entre les pièces polaires 31 et 29 est de 42,5 degrés, celle entre les pièces polaires 29 et 30 est de 20 degrés et celle entre les pièces polaires 30 et 31 est de 27,5 degrés.
Les pièces polaires 27, 30 et 31 sont intriquées avec des pièces polaires radiales rentrantes 32 et 33 qui, comme la figure 14 ; le montre, sont disposées par paires et de telle façon (voir figure 3) que, lorsqu'elles sont assemblées avec la plaque polaire inté- rieure 25, la pièce polaire 31 de la plaque 25 vienne se placer entre les pièces polaires 32 et 33. De préférence, la pièce polaire
31 propre à chaque paire de pièces polaires 32 et 33 se trouve à mi-chomin entre celles-ci ou bien elle se trouve sur le cercle passant par les pièces polaires 29,30 et 31 de manière à être à dis- tance égale des pièces polaires 32 et 33 qui sont décalées par rap-. port à la pièce polaire 30 dans le sens circonférentiel.
On remarque- ra que les pièces polaires 29, 30, 31, 32 et 33 se trouvent sur une circonférence dont le centre est sur une ligne passant par l'axe vertical du noyau cylindrique 18, En outre, comme précité, ces pièces. polaires sont espacées irrégulièrement afin d'empêcher un effet de blocage sous l'aztion des pales d'un rotor à aimant permanent décrit ci-après et avec lequel elles coopèrent lorsque l'enroulement 19 est excité.
Grâce à l'espacement irrégulier précité dans des pièces polaires, le rotor tend à osciller lorsque l'enroulement 19 est excité, car il est soumis à des forces magnétiques asymétriques, par opposi- tion à ce qui se produit, c'est-à-dire que le rotor reste immobile, si on utilise une disposition symétrique des pièces polaires 29 à 33 inclusive mente
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Il est souhaitable que le champ magnétique établi par les pièces polaires 29 et 30 soit décalé par rapport au champ magnétique produit par les pièces polaires 31. A cet effet, une plaque de blin- dage portant la référence générale 35 est utilisée comme le montre les figures 12 et 13; cette plaque de blindage est en une matière non magnétique, bonne conductrice de l'électricité,comme l'aluminium..
La plaque de blindage 35 a une forme générale rectangulaire et cor- respond, d'une façon générale, en dimension à la plaque polaire extérieure 15. La plaque de blindage 35 est agencée de façon à se placer au-dessous de la plaque polaire extérieure 15 et entre les parois Intérieures des côtés parallèles 13-13 de la plaque de mon- tage 11, comme la figure 5 le montre. Des pattes 36-36 font saillie des extrémités de la plaque de blindage 35 de façon que, lorsque celle-ci est montée entre les côtés parallèles 13-13 et au-dessous de la plaque polaire extérieure 15 par déformation des pattes 14 (voir figure 5), cette plaque soit fermement maintenue en place et ne vibre pas lorsque l'enroulement 19 est excité par une source,de courant alternatif.
Comme on le voit sur la figure 12, la plaque do blindage 35 est percée d'ouvertures 37 et 38 pour recevoir les pièces po- laires 29 et 30 ('voir figure 3). De cette manière, les pièces polaires 29 et 30 sont blindées par rapport aux pièces polaires 31 qui traversent les fentes 39 dans la plaque de blindage 35. Il y a huit pièces polaires blindées et quatre pièces polaires non blin- dées sur la plaque polaire intérieure 25. Il y a , en outre, huit pièces polaires non blindées sur la plaque polaire extérieure 15.
Ceci donne un total de 20 pièces polaires pour la stator, ces pièces polaires étant irrégulièrement réparties autour d'une circonférence dont le centre est l'axe vertical du noyau magnétique cylindrique 18
Comme les figures 4,'la et 11 le montrent, le noyau magné- tique cylindrique 18 est pourvue d'un tourillon 40 se confondant avec son axe vertical, de sorte que l'axe du tourillon 40 coupe le cercle sur lequel se trouvent les pièces polaires 29 à 33. Le tourillon 40
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porte un coussinet 41 sur lequel est monté un rotor portant la réfé- rence générale 42 (voir figures 16 et 17); ce rotor est, de préféren- ce, enune matière céramique à aimantation permanente.
Comme les des- sins le montrent, le rotor 42 est polarisé en 43 sur sa périphérie 44 de manière à établir des pôles nord et sud uniformément espacés.
A titre d'exemple, on utilise 12 pôles nord et 12 pôles sud qui al- ternent le long de la périphérie 44, ce qui donne un total de 24 pôles qui, lorsqu'ils coopèrent avec les pièces polaires 29 à 33 inclusivement, l'enroulement 19 étant excité au moyen d'une source à 60 périodes, font tourner le rotor 42 à une vitessse de 400 tours/ minute. Il va de soi qu'on peut utiliser d'autres combinaisons de pôles et de pièces polaires pour faire tourner le rotor 42 à des vi- tesses différentes.
Afin que le rotor 42 ne tourne que dans un sens, il fait corps avecune cameportant la référence 45. La camé-,45 comporte des surfaces de came 46-46 se terminant par des épaulements radiaux 47-47. Comme il est souhaitable qu'il y ait une relation déterminée entre les épaulements 47-47 situés sur un diamètre du rotor 42 et les ples d'aimant permanent 43, le diamètre passantpar des pôles diamétralement opposés, c'est-à-dire deux pôles nord, est légèrement décalé, d'unangle 48, par rapport au diamètre passant par les épaule- 'ments 47-47. A titre d'exemple, l'angle 48 a une valeur de 2,5 degrés.
Un pignon 49 fait corps avec.le coussinet 41 qui est en lai- ton'et sert à transmettre le couple du rotor 42 d'un manière décri- te ci-après.
Il est souhaitable de lubrifier le coussinet 41 à l'endroit du tourillon fixe 40. On utilise à cet effet le graisseur portant la référence 52 surla figure 18. Le graisseur 52 comprend une cuvet- te 53 en une matière non magnétique, de l'aluminium par exemple, cette cuvette ayant un rebord 54 qui entoure une fermeture centrale
55. Au-dessous du rebord 54 se trouve une plaque perforée 56 en matière plastique contre laquelle le coussinet 41 porte. L'espace au-dessous de la plaque 56 est rempli d'une matière 57 absorbant le
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lubrifiant et percée d'une ouverture centrale pour recevoir le téton ou axe 40.
Une plaque d'obturation perforée 58 recouvre la face - inférieure de la matière 57 absorbant le lubrifiant et cet maintenue en place aur un rebord 59 de la cuvette 53 qui est déformé aux en- droits 60-60.
Corme les figures 3 et 4 le montrent, le pignon 49 qui tourne avec 3e rotor 42 est agence de façon à entraîner l'engrenage 63 destiné à tourner sur un tourillon 64 porté par la surface supé- rieure de la plaque,polaire extérieure 15. Les figuresl9 et 20 montrentles détails de construction de l'engrenage 63, qui présente, sur sa face supérieure, une surface annulaire 65 destinée à rece- voir, en contact de trottement, une partie plate en forme de moyeu
66 d'un bras 67 portant une détente 68 à son extrémité extérieure.
De préférence, les surfaces jointives de l'engrenage 63 et de la partie plate en forme de moyeu 66 sont recouvertea d'une mince fila ; de lubrifiant, de manière que le bras 67 puisse tourner relativement librement par rapport à l'engrenage 63, ceci de telle manière que, lorsque le bras 67 n'est pas empêché de tourner, il tourne avec l'engrenage 63. Une rondelle de maintien 69, fixée à la partie milieu de l'engrenage 63, surplombe lapartie plate en forme de moyeu
66 du bras 67 et empêche celui-ci de s'écarter de l'engrenage 63 tout en lui permettant de tourner par rapport à cet engrenage.
On supposera que le rotor 42 doit tourner dans le sens horlogique, comme l'indique la flèche 42' de la figure 3. Si le rotor démarre dans le sens anti-horlogique. l'engrenage 63, qui est entraîné par le pi.non 49, tourne dans le sens horlogique et, grâce au contact de frottement entre la surface 65 de l'engrenage
63 et la partie plate en forme de moyeu 66, le bras 67 est amené dans la position représentée à la figure 3 de manière à pousser contre l'une ou l'autre des surfaces de came 46-46. Si le rotor 42 continue à tourner dans le sens anti-horlogique, l'un ou l'autre des épaulements 47-47 vient finalement en contact direct avec le . bord extérieur de la détente 68.
Comme cette dernière est à res- sort, la poussée exercée tend à armer ce ressort et, en retour,
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le rotor 42 inverse brusquement son mouvement du fait de la réac- tion entre la détente 68 et]! épaulement 47 en contact avec elle. ' Le résultat est que le rotor 42 se met à tourner dans le sens hor- logique indique par la flèche 42'.
Il est souhaitable que, pour passer d'une position de repos à une position de contact avec l'un ou l'autre des épaulements 47-47 le bras 67 décrive un mouvement minimum, afin que le rotor 42 démar- re rapidement dans le sens voulu de la marche. Des moyens sont donc prévus pour limiter la course du bras 67 dans le sens anti-horlogi- que lorsque le rotor 42 tourne dans le sens horlogique. A cet effet, , une surface 70 d'un bossage 71 constituant butée et faisant saillie à la partie inférieure du dessus 72 d'un couvercle portant la réfé- rence générale 73 et fait, de préférence,en matière plastique,vient ; en contact avec un côté du bras 67.
Dans le sens de marche normal du rotor 42, le bras 67 est empêché de tourner avec l'engrenage 63 en venant buter contre la surface 70 du bossage d'arrêt 71.
Dans le cas où ondésire que le rotor 42 tourne normalement : dans le sens anti-ohorlogique, on modifie la came 45 de façon que les épaulements 47-47 soient dirigés dans le sens ipposé, les sur- faces de came 46-46 étant disposées et agencées de façon côrrespon- dante. Lors du montage du moteur à marche anti-horlogique, on place le bras 67 du côté de la came 45 opposé à celui représenté à la figure 3, et on s'arrange de façon qu'il vienne buter contre une surface 74 d'un bossage d'arrêt 75 faisant saillie à la partie in- fétieure du dessus 72 du couvercle 73.
En utilisant la construction de moteur électrique 10 à circuit magnétique à section transversale générale rectangulaire, il est possible d'accoupler une grande diversité de combinabons de trains d'engrenages au pignon 49. Les trains d'engrenages décrits ci-après sont simplement des exemples de certaines de ces combinaisons.
Pour une combinaison,l'engrenage 63 est pourvu d'un pignon relativement court 78 du côté inférieur (voir figure 4) et est agencé de façon à entraîner un engrenage réducteur 79 qui peut être en une
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matière plastique appropriée. L'engrenage réducteur 79 constitue le premier engrenage d'un train d'engrenages portant la référence gêné- rale 80 et situé sur la face supérieure de la plaque polaire exté- rieure 15. L'engrenage réducteur 79 tourne sur un téton ou axe 81 fixé et faisant saillie sur la surface supérieure de la plaque po- laire extérieure 15.
Un pignon 92, faisant corps avec l'engrenage réducteur 79, sert à entraîner un engrenage intermédiaire 83 tour- nant sur un téton ou axe 84 monté dans un coussinet 85 logé entre la plaque polaire extérieure 15 et la plaque de blindage .35. L'extré- mité inférieure du téton ou axe 84 porte un pignon 86 qui entraîne unengrenage 87 (voir figure 5) constituant un engrenage d'un train d'engrenages portant la référence générale 88 et logé dans une boîte à engrenages rectangulaire portant la référence générale 89 et constituée par le fond plat 12 de la plaque de montagell, ses côtés' parallèles 13-13 et la plaque de blindage 35,
L'engrenage 87 tourne librement sur un téton ou axe 90 disposé entre le fond plat 12 et la plaque polaire extérieure 15 en traversant la plaque de blindage .
35. Un pignon 91 tourne avec l'engrenage 87 monté sur le téton ou axe 90 et est destiné à entraîner un engrenage 92 solidaire d'un téton ou axe 93" tournant dans un coussinet 94 porté par le fond plat 12 de la plaque de montage 11. L'extrémité supérieure du téton ou axe 93 est guidée dans das ouvertures appropriées de la plaque de blindage 35 et la plaque polaire extérieure 15. Un pignon exté- rieur 95 est fixé sur l'extrémité inférieure du téton ou axe 93 et peut être relié de façon à entraîner tout mécanisme approprié voulu,
Comme précité, on peut utiliser de nombreuses combinaisons de trains d'engrenages différentes dans le cas de la construction de moteur 10 décrite ci-avant.
Au lieu de faire engrener le pignon 78 avec l'engrenage réducteur 79, on peut allonger le pignon 7d de façon qu'il attaque directement l'engrenage intermédiaire 83. Une telle modification permet d'augmenter la vitesse du pignon extéreur 95.
Si on le désire, on peut s'arranger de façon que l'engrenage 92 soit attaqué directement par le pignon 86. Des tourillon? supplémentaires peuvent être montés dans la botte à engrenages rectangulaire 89 avec
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divers jeux d'engrenages, afin d'obtenir toute vitesse déterminée voulue pour le pignonextérieur 95. A cet effet, des jeux d'engrena- ges supplémentaires peuvent être montés sur le tourillon 90. Diver- sesauures combinaisons sont évidemment possibles.
Pour obturer l'extrémité ouverte de la boite à engrenages rectangulaire 89 en face de l'enroulement 19, il est prévu un capot de fermeture en forme de C portant la référence 97 (voir figures 4 et 9). Le capot 97 a des côtés parallèles 98-98 surplombant les sur- faces extérieures de parties adjacentes des côtés parallèles 13-13 delà plaque de montage 11. Des pattes 99-99 dfont saillie intérieure- ment sur les côtés 98-98 et viennent se loger dans des ouvertures semi-circulaires des côtés 13-13, dont l'une est représentée en 100 à la figure 7. Une partie couvrants 101 de la partie centrale du capot de fermeture 97 est repliée de façon à recouvrir les côtés 98-98 et achever ainsi l'obturation.
REVENDICATIONS.