Moteur asynchrone à induit en court-circuit. L'invention est relative à un moteur asynchrone à induit en court-circuit, et elle est caractérisée en ce que des masses mobiles en matière magnétique, peuvent être rappro chées et éloignées du noyau magnétique de l'induit, de façon à dériver une partie du flux magnétique émis par le stator.
.Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple: La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur asynchrone établi suivant l'in vention; La fig. 2 est une vue en bout de l'induit; La, fig. 3 est une vue de la face interne d'un plateau de dérivation magnétique; La fig. 4 montre une autre construction d'induit; La fig. 5 est un schéma montrant l'em ploi de résistances sur le rotor; La fig. 6 est une coupe par l'axe d'un moteur avec induit en anneau; La fig. 7 est une coupe perpendiculaire à l'axe du rotor; La fig. 8 est un détail montrant. les ré sistances; Les fig. 9 à. 13 montrent diverses disposi tions des conducteurs de liaison de l'induit; Les fig. 14 et 15 montrent deux disposi tions des extrémités des conducteurs périphé riques correspondant à la fig. 13; La fig. 16 montre un enroulement en forme de cadre;
Les fig. 17, 18, 19 montrent diverses dis positions suivant lesquelles les conducteurs de liaison sont remplacés par des rondelles métalliques, La fig. ?0 montre un moteur dont le ro tor a (les extrémités coniques: Les fig. 21 et ?? sont des détails.
On sait que le couple de démarrage pour un moteur quelconque à rotor en court-cir cuit soumis à un flux magnétique tournant uniforme, est égal au quotient de la puissance absorbée au démarrage dans le rotor. par la vitesse angulaire du flux magnétique tour nant. Cette relation reste exacte quelle que: soit la construction (lu rotor en court-circuit.
L'absorption de puissance pour donner le couple de démarrage voulu avec une intensité réduite peut être obtenue par les moyens suivants employés isolément ou simultanément: 1 Par effet Joule dans l'enroulement pro pre de l'induit et effet d'hystérésis dans les parties magnétiques; 2 Par les courants de Foucault dans le noyau de l'induit et dans les plateaux ou manchons de dérivation magnétique.- Les courants de Foucault sont importants même si le noyau de l'induit est composé de tôles minces, car au démarrage une grande partie de ces tôles est parcourue transversalement par le flux magnétique dérivé;
3 En reliant les conducteurs périphériques par des résistances (tous les conducteurs en tre eux ou une partie seulement). Ces résis tances peuvent être constituées soit par un cercle en métal magnétique ou non, de résis tance relativement élevée, soit par des élé ments disposés en U ou autrement comme on le fait d'ordinaire pour les induits munis de- résistances additionnelle. Elles peuvent aussi être constituées par les conducteurs radiaux reliant les conducteurs périphériques aiu cer cle central.
Le moteur à cage d'écureuil représenté aux fig. 1 à 4 comprend un inducteur 1 d'un type usuel et un rotor porté par l'arbre 2 et comprenant le noyau magnétique (formé dans la fig. 1 du moyeu 3. des tôles 4 et des flasques 5) et les conducteurs périphériques G qui sont < connectés aux cercles 7 par des :con ducteurs les prolongeant radialement ou con ducteurs (le liaison 8 qui forment une étoile de liaison. Sur l'arbre 2. sont montés deux pla teaux 9 en matière magnétique, qui sont clave- tés sur l'arbre et que l'on petut faire coulis ser sur lui par une fourchette ou tout autre dispositif.
Ces plateaux présentent sur leur face interne une rainure annulaire 1.0 (fig. 3 et 4) et des rainures radiales 11 dans lesquel les peuvent s'encastrer les cercles 7 et les conducteurs radiaux 8 correspondants. Les plateaux représentés fig. 1 n'ont pas de rai nures radiales et les conducteurs radiaux sont alors encastrés dans les flasques 5. Au début de la. période de démarrage, les plateaux 9 sont approchés du noyau de l'induit. On crée ainsi, artificiellement, des fuites magné tiques très importantes sur le rotor, qui ont pour effet d'augmenter beaucoup a résis tance apparente, ou impédance. au moment du démarrage et, par suite, de réduite l'inten sité du courant inducteur.
Les pièces de dé rivation magnétique 9 et le noyau de l'induit forment alors, comme on le voit. des circuits magnétiques fermés autour des conducteurs de raccordement et des cercles de liaison et les plateaux doivent naturellement offrir une section suffisante au passage des flux dérivés. Les plateaux peuvent être amenés en contact direct avec le noyau de l'induit ou bien, on peut laisser subsister un entrefer. Pour pas ser à la, marche normale. on écarte les pla teaux simultanément ou alternativement. de sorte que la, marche normale est ainsi obtenue par une seule manouvre ou en deux temps.
Le couple de démarrage est obtenu comme dit plus haut. Il se produit d'ailleurs un effet pelliculaire. ou effet. de surface connu sous le nom de "skin-effect" fonction de la fréquence des courants induits, qui favorise la constance du couple pendant la mise en vitesse. Ce dis positif peut s'appliquer à tous les types exis- tants d'enroulements d'induit en court-circuit. aussi bien aux enroulements à cage d'@cureuil qu'aux enroulements formés de cadres. moyen nant une légère modification de la forme usuelle de ces enroulements. Les enroule ments peuvent être à éléments séparés ou groupés, isolés ou non. construits sur calibre ou bobinés, et appartenir aux types d'induit en tambour ou en anneaux.
Le noyau de l'induit peut être formé soit de tôles minces à la manière ordinaire comme indiqué à la fi-. 1 soit de rondelles en métal magnétique plus ou moins épaisses, les unes et les autres portant des trous ou des en coches aux profils usuels. On peut. aussi le former à la fois de tôles minces 4 et (le ron delles -1a (fig. 4-). Il petit aussi être fait d'une seule pièce massive.
Les plateaux de dérivation magnétique sont .construits en acier, fer ou fonte. Ils sont massifs ou plus ott moins divisés. no tamment par l'emploi de tôles minces, soit clans la partie annulaire proprement dite, soit dans les parties qui viennent s'appliquer con tre le-noyau de l'induit.
On peut obtenir le couple (le démarrage comme indiqué plus haut en 3 . en utilisant, en combinaison avec les pièces magnétiques mobiles, l'action des courants engendrés dans les circuits électriques fermés comprenant des résistances, qui seront placées sur le trajet (lu flux magnétique principal ou sur le trajet (lu flux magnétique dérivé par les pièces mobiles.
On voit dans le schéma de la fig. 5 un exemple .de circuits électriques comprenant des résistances r qui joignent -les conducteurs périphériques 6 et qui sont placés., par con séquent, sur le trajet du flux magnétique principal émis par le stator. Celui-ci pénètre entièrement par la périphérie du rotor en B A C D et en ressort de même en C D F E. Une petite partie seulement du flux passe sous les conducteurs périphériques en C D. La plus grande partie passe le long des bar res périphériques, de part et d'autre, sortant en A G H C et B I .7 D et rentrant en C II I E et D J K F en passant. par les pla teaux de dérivation magnétique. La force électromotrice induite clans les barnes péri phériques par le flux inducteur donne nais sance à un courant qui se dérive, d'une part.
en courant watté dans les résistances A C, B D, C E, D F et, d'autre part, en courant décalé en arrière dans les circuits A G II C, C H L E, B I J D et. D .7 K F devenus induc tifs par la présence des plateaux de dériva tion magnétique.
Les fig. 6 à 8 montrent le cas d'un induit à anneau pourvu de résistances de ce genre. Les conducteurs actifs périphériques 6 sont mis en court-circuit sur eux-mêmes à leurs extrémités par les parties 8. 8a. 8b, (lu même cadre. Un manchon mobile 9 muni de seg ments 9a vient à l'intérieur des parties 8a des cadres. Des résistances B en forme de U sont disposées de manière à re lier les cadres entre eux.
Dans tous les cas, le nombre de conduc teurs périphériques 6 de l'induit et le nombre de paires de pôles du moteur peuvent être quelconques. Sur les deux faces de l'induit, le nombre de branches 8 (le l'étoile de liaison peut être égal, multiple ou sous-multiple du nombre ales conducteurs périphériques.
La fi,,,. 9) montre une disposition suivant laquelle les conducteurs radiaux 8 sont for més par des lames encastrées, d'une part, dans les conducteurs périphériques 6 et, d'au tre part, dans le cercle de liaison r. La fig. 10 montre que les lames 8' peuvent entourer des conducteurs périphériques et être soudées sur le cercle intérieur.
Suivant la fig. 11. chaque conducteur ra dial 8 est relié < à plusieurs conducteurs péri phériques 6 pour avoir une construction plus simple et plus robuste. Le cercle 7 peut alors être coulé d'une seule pièce avec les bras ra diaux qui présentent des épanouissements 8'.
Suivant la fig. 12. il existe plusieurs con ducteurs radiaux 8 pour chaque conducteur périphérique, à l'extrémité duquel peut être soudée une tête 6'. Ceci réduit au minimum les fuites magnétiques du rotor en fonctionne ment normal.
Si les encoches 12 (fig. 13) recevant les conducteurs périphériques 6 sont suffisam ment profondes, on peut supprimer les bran ches de l'étoile de liaison et relier directement les barres par un cercle conducteur central 7.
On peut aussi obtenir le même résultat en ramenant obliquement ou circulairement les conducteurs périphériques 6 jusqu'au cer cle de liaison 7 (fig. 1-1 et 15).
Les barres de l'enroulement ainsi que les branches de l'étoile de liaison peuvent être isolées ou non.
L'enroulement peut être constitué par des cadres séparés 6 (fig. 16) à une ou plusieurs spires, isolées ou non, en court-circuit sur eux-mêmes. Par exemple, l'enroulement peut être fait. à deux conducteurs par encoche, un dessous. l'autre dessus, correspondant aux deux parties périphériques (le chaque cadre. La partie centrale dIe l'ensemble de l'enroula- ment présentera l'aspcc-t d'un loronnage.
Le logement des conducteurs de raecorde- ment ou<B>(le</B> l'étoile de liaison ou des parties similaires, dans Je cas (le l'enroulement à. ca dres séparé, peut être pratiqué soit dans les plateaux (fig. d), soit dans le noyau (le l'in- doit (fig. 1, 6, î, 20), soit à la fois dans l'in duit et les plateaux ou manchons.
On peut. éviter d'avoir à faire le logement des branches de l'étoile, soit en ayant des branches d'étoile très aplaties formant entre- fer entre le noyau et le plateau magnétique, soit en construisant branches en métal magnétique conducteur et suffisamment épais ses. L'étoile de liaison peut dans ce cas être constituée simplement par une rondelle d e fer 8 (fig. 17, 18) soudée au cercle conducteur central ï et portant des traits de scie radieux 15. Le nombre de traits de soie peut être dif férent d11 nombre d e conducteurs périphéri ques.
Ces traits de scie peuvent ne glas descen dre jusqu'au cercle (fig. 18). On peut. même supprimer complètement les traits (de scie et avoir une rondelle continue (fig. 19). Dans ce cas, le flux dérivé, en passant transversale ment dans la rondelle (le fer provoque une ré sistance relativement forte au passage des cou lants de circulation portés à la périphérie. Afin d'augmenter la conductibilité dans le sens radial sans augmenter la conductibilité dans le sens circulaire, la rondelle (le fer 8 portant ou non des traits de scie peut être munie de lames de cuivre minces encastrées 16 (fig. 19).
Les fig. 17, 18, 1.9 montrent en pointillé le trajet des courants de circulation au dé marrage dans les différents cas. On peut ré gler l'importance (le (ces courants (de circula tion par le nombre (et la profondeur des traits de scie.
Les fig. 1 11 3 montrent les plateaux ou manchons mobiles en contact avec le noyau de l'induit suivant un(e surface plane.
Les (deux parties à mettre eni contact peu vent aussi pénétrer l'une dans l'autre suivant un profil conique ou curviligne, convexe o11 concave, 0u1 suivant un profil quelconque (le solide de révolution permettant aux deux par ties de s'adapter l'une dans l'autre. Les (leux faces peuvent être ondulées à la manière (l'une denture (l'engrenage ou des deux par ties d'un manchon à griffes à angles vifs ou arrondi. Ces dispositions ont pour but soit d'augmenter l'importance des surfaces magné tiques en contact, soit de faciliter et de ren dre plus progressive la. séparation des pièce pour le passage à la marche normale. soit en core de mieux assurer la précision de la posi tion angulaire des parties mobiles.
Les conducteurs de liaison peuvent alors être disposés, par exemple suivant les géné ratrices d'un cône et on peut prolonger le noyau de l'induit d'une façon correspondante. Cette disposition est. représentée fig. 20 qui montre le noyau 3 de l'induit prolongé à ses deux extrémités par (les parties coniques 3a. 3b. Les fig. 21 et 2? montrent que l'on peut. donner diverses formes aux extrémités de conducteurs 6.
Quand les plateaux mobiles ne portent pas de parties évidées pour porter le,s parties radiales de l'enroulement. ils n'ont aucune position angulaire déterminée et peuvent être montés librement sur l'arbre. On peut faire en sorte qu'ils soient retirés de l'arbre pen dant la marche normale, en les faisant porter sur un prolongement du coussinet.
La ou les pièces de dérivation magnéti que peuvent ne pas être entraînees dans le mouvement de rotation (du rotor. Elles re poseront alors sur les parties fixes du mo teur et auront simplement un déplacement longitudinal. Elle: .seront. dans (ce cas, (1e forme annulaire et formées essentiellement d'une bande de tôle mince enroulée en spirale, pour éviter les courants (le Foucault qui di minueraient le couple (de démarrage.
Les pièces de dérivation magnétique peu vent également comporter (les saillies amovi bles. Dans ce cas, au lieu (le déplacer les demi-circuits magnétiques constitués par ces pièces mobiles, l'autre moitié étant constituée par le noyau de l'induit ou son prolongement, on peut ne faire mouvoir que les saillies amo vibles, c'est-à-dire les noyaux de ces circuit iuagliétiques mobiles un laissant fixes les liai- s()lis magnétiques <B>de</B> (@@s noyaux. On peut encore n'employer qu'un seul plateau de dérivation magnétique,
qui sera placé d'un côté de l'induit pour simplifier la construction. ' Les plateaux peuvent recouvrir seulement les conducteurs radiaux et laisser les cercles de liaison à découvert.
Si le noyau du stator est plus long que celui de l'induit, les plateaux peuvent péné trer sous le stator, partiellement ou entière ment., en venant contre l'induit. de. manière à réaliser une dérivation supplémentaire di recte du flux magnétique du stator ou une fuite magnétique supplémentaire directe, c'est-à-dire que cette partie du flux magnéti que émis par le stator ne passe pas longi tudinalement par le noyau du rotor comme précédemment.
Le mouvement (les plateaux peut être ob tenu à la main suivant les procédés usuels déjà employés pour les plateaux d'embrayage et débrayage ou encore automatiquement. On peut les commander à distance par électro aimant ou par servomoteur, électrique ou au tre, notamment pour les moteurs d'appareils de manutention ou pour les gros moteurs. On peut aussi utiliser l'action de la force centrifuge pour la commande automatique des plateaux, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un dispositif quelconque. Comme exemple de cette .dernière disposition, on peut armer un ressort en rapprochant les plateaux avec un levier qui, en même temps, peut aussi fermer l'interrupteur du stator. A la vitesse voulue, le dispositif centrifuge permet au ressort d'entrer en action pour écarter les plateaux et faire ainsi passer le moteur au régime normal.
On peut également utiliser l'attraction magnétique susceptible d'être exercée au démarrage sur les plateaux par le champ magnétique de fuites du mo teur, à condition que ceux-ci soient suffisam ment approchés. Ce dernier procédé très sim ple, a toutefois l'inconvénient de laisser sub sister une fuite magnétique permanente pen dant la marche normale, du fait que les pla teaux doivent être suffisamment rapprochés pour pouvoir être attirés par le champ de fuite. D'autre part, il se produit une augmentation de l'intensité pendant le temps très court du mouvement (des plateaux.
Finalement, les plateaux de dérivation magnétique peuvent être remplacés par des pièces ayant. d'autres formes, par exemple des bagues, manchons ou couronnes.