Machine à induction. La présente invention a pour objet une machine à induction comportant une arma ture, dont la partie tubulaire qui comprend l'enroulement forme un tout indépendant, c'est-à-dire ayant une structure telle qu'il puissè être construit et manipulé indépendam ment du reste de la machine. Cette partie sera appelée dans la suite unité tubulaire.
Selon l'invention, ledit enroulement est formé d'éléments en substance bonne conduc trice de l'électricité, présentant chacun au moins une partie hélicoïdale, accompagnés sur au moins une partie de leur longueur par des éléments en substance ferromagnétique.
Des parties de plusieurs formes d'exécu tion de l'objet de l'invention sont représen tées schématiquement et, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: Fig. 1 représente une unité tubulaire sui vant l'invention vue de côté, partiellement en coupe axiale; Fig. 2 est une élévation en bout, partie en coupe, de l'unité fig. 1, en regardant dans la direction de la flèche 2 représentée sur la fig. 1. Quelques uns des conducteurs sont montrés en détail; sur le reste de la figure, on n'a représenté que l'isolement; Fig. 3 est une vue en bout, de l'unité fig. 1, en regardant dans la direction de la flèche 3 représentée sur la fig. 1.
Ici aussi, sur une partie de la figure, on n'a représenté que l'isolement, dont toute la surface est mon trée en noir; Fig. 4 représente, partie en coupe, une forme de noyau stationnaire convenant pour l'unité représentée sur la fig. 1, ainsi que des parties du rotor; Fig. 5 sont deux vues en bout des parties représentées en fig. 4; Fig. 6 représente un détail de l'un des dispositifs supportant l'unité; Fig. 7 représente un détail du dispositif maintenant tendus les conducteurs de l'unité; Fig. 8 est une coupe transversale du noyau représenté sur la fig. 4; Fig. 9 représente en perspective la forme et la disposition d'un conducteur de la couche intérieure et d'un conducteur de la couche extérieure de l'unité montrée en fig. 1, ainsi que les autres parties du rotor mon trées en fig. 4;
Fig. 9a représente un détail du rotor; Fig. 10 est une coupe transversale de quelques conducteurs de l'unité tubulaire fig. 1 à 3; Fig. 11 se rapporte à une variante et re présente un élément hélicoïdal d'enroulement avec l'élément ferromagnétique qui l'accom pagne sur une partie de sa longueur; Fig. 12 est une élévation, partie en coupe, d'une machine à induction à courant alterna tif, dans laquelle l'unité tubulaire forme par tie du stator.
Fig. 13 est une vue en bout de la machine représentée sur la fig. 12; Fig. 14 est une vue en bout d'une partie d'une machine tétrapolaire suivant l'inven tion, à unité tubulaire rotative; Fig. 15 est une élévation de côté, partie. en coupe, du noyau stationnaire de cette ma chine; Fig. 16 est un développement des faces polaires de ce noyau, et montre aussi la posi tion des conducteurs par rapport à ce noyau; Fig. 17 est un développement d'une sec tion cylindrique du système inducteur de la même machine; Fig. 18 est un détail de l'unité fig. 1 à 3, montrant les moyens employés pour relier les conducteurs de deux couches de l'unité tubu laire; Fig. 19 représente en perspective un en semble de conducteurs se suivant dans un en roulement disposé en quatre couches;
Fig. 20 représente partiellement, en vue de côté, l'unité tubulaire d'une autre forme d'exécution de la machine; Fig. 21 est une vue en bout partielle de cette unité; Fig. 22 est une coupe transversale de deux ensembles de conducteurs de l'unité fig. 20 et 21; Fig. 23 représente à une échelle plus grande, les connections du collecteur partant des conducteurs assemblés; Fig. 24 est une coupe, suivant la ligne 24-24 de fig. 23, du détail représenté sur cette figure; Fig. 25 est un détail de quelques conduc teurs d'une autre forme d'exécution: Fig. 26 représente une bobine enroulée sur gabarit, destinée à former partie d'une unité tubulaire conforme à l'invention; Fig. 27 représente une variante partielle;
Fig. 28 représente une autre variante dans laquelle l'élément en substance ferromagné tique est disposé en vue d'assurer en même temps la ventilation de l'unité tubulaire; Fig. 29 représente schématiquement la section transversale préférée prévue pour les conducteurs d'une unité tubulaire.
Suivant les fig. 1, 2 et 3, les conducteurs a sont disposés en deux couches a1 et a2, cha que conducteur de la couche a1 est relié direc tement à un conducteur de la couche a2. Les conducteurs a se composent d'un élément b ayant une conductance magnétique élevée ainsi qu'une conductivité électrique assez considérable, par exemple du fer à haute per méabilité, et d'un élément c possédant une conductivité électrique élevée tel que le cui vre; dans certains cas, l'élément en cuivre pourra n'être accompagné par du fer que sur une partie de sa longueur.
Dans le cas des fig. 1 à 3, les deux élé ments mentionnés affectent chacun la forme d'une bande métallique, mais on peut avoir rerours à d'autres constructions expliqées en détail ci-après.
Pour isoler efficacement les conductéurs a, les uns des autres, un conducteur sur deux peut comporter une bande b en matière iso lante enroulée autour d'elle à la manière d'une hélice, le pas de l'hélice employée étant choisi de manière à constituer des ouvertures e destinées à la circulation de l'air, si cela est nécessaire.
Les extrémités superposées des conduc teurs a sont enfermées à l'une de leurs extré mité dans une pince f dont les proportions sont telles qu'elle constitue une saillie f1 (fig. 1 et 18). On fera remarquer que les deux éléments b et c du conducteur supérieur a sont saisis par la pince, tandis que le con ducteur inférieur a à cet (endroit se compose uniqu(#ment de l'élément c. A l'autre bout, les extrémités superposées des conducteurs a sont fixées aux lames g disposées pour constituer un collecteur, l'i solement g1 étant prévu entre les lames g, sur lesquelles des balais peuvent s'appuyer latéralement.
Sur les fig. 4, 5, 6, 7 et 9 montrant d'au tres parties de la machine, h désigne l'arbre de la machine, cet arbre h comportant à l'une de ses extrémités un dispositif h1 pour sup porter les lames g du collecteur et un second dispositif h2 à l'autre bout pour supporter les extrémités des conducteurs a renfermées dans les pinces f, le dispositif h1 étant fixé à l'ar bre, tandis que le dispositif h2 coulisse sur l'arbre qui peut lui communiquer un mouve ment de rotation au moyen d'une clavette ou d'une languette appropriée.
Les conducteurs a sont assemblés et en tourés par les fils de ligature a3 en vue de constituer une unité tubulaire telle que repré sentée aux figures 1 à 3, cette unité pouvant être montée toute faite sur les dispositifs h1 et h2.
Le dispositif h1 est pourvu d'une bague extensible h3; on prévoit un collier h4 et des vis h5 pour pouvoir provoquer une extension régulière de la bague h3 après que l'unité tu bulaire a été mise en place, de façon à main tenir ladite unité tubulaire en position coaxiale à l'arbre h.
Le dispositif h2 (fig. 4 et fig. 9a) est pourvu d'un rebord h6 pouvant supporter les extrémités des conducteurs a renfermées à l'intérieur des pinces f, une enveloppe h7 for mée de trois parties, avec un bord saillant h8, étant montée sur le dispositif h2 et fixé à ce lui-ci par des vis h9 qui traversent des trous h10 prévus dans les éléments de l'enveloppe h7.
La bague h8, quand l'enveloppe h7 est en place, vient en prise avec les saillies f1 des pinces f et en serrant les écrous h11 qui réunis sent les éléments des enveloppes h7, le bord de l'unité tubulaire est pressé uniformément et fermement sur le rebord isolé h6, tandis que les saillies d'une partie des boucles con ductrices sont maintenues dans les évide ments du disque formant partie du dispositif h2, évidements dont les bords sont couverts de bandes isolantes (fig. 9 et 9a).
Pour assurer la transmission convenable du couple mécanique entre l'arbre h et l'unité tubulaire, on monte en outre sur le disposi tif h1 trois tenons de commande h12 venant en prise avec certaines lames de collecteur g. Sur la fig. 3, on voit que la partie posté rieure de quelques unes des lames de collec teur est découpée de manière à constituer un évidement g3 dans lequel les griffes h12 peu vent pénétrer.
Le dispositif h2 est pourvu de vis h13 dont les extrémités viennent en prise avec une plaque i montée à demeure sur l'arbre h de manière à permettre d'appliquer une ten sion longitudinale suffisante à l'unité tubu laire en vue de maintenir les conducteurs rigidement en place quelles que soient les con ditions dans lesquelles on les utilise. Dans certains cas, on a constaté qu'il était préfé rable de mettre l'unité tubulaire sous pres sion, au lieu de la mettre sous tension; des moyens appropriés peuvent être prévus dans ce but, aux extrémités de l'arbre.
Entre les dispositifs hl et i est monté au moyen de paliers à billes k, le noyau j, qui n'est pas entraîné par le mouvement de rota tion de l'arbre h.
La construction qui vient d'être décrite se rapporte à une machine dynamoélectrique dont le système magnétique comprend deux faces polaires; quand on se sert d'un système magnétique présentant plus de deux faces po laires, quelques modifications sont néces saires.
Sur les fig. 14, 15, 16, 17 et 19, on voit que l'enroulement peut comporter, dans ce cas, quatre couches, ces conducteurs étant supportés et tournant d'une matière analogue à celle qui, vient d'être décrite à propos de la construction bipolaire, tandis que les lignes qui limitent les faces polaires k1 du système inducteur k et les faces polaires j1 du noyau suivent la disposition des conducteurs a indi quée en pointillé aux fie. 1B et 17. Les figures montrent aussi des pôles (le commu tation dont les faces polaires 1,Z se conforment également à la disposition des conducteurs a, de même que les faces polaires auxiliaires correspondantes j2 du noyau.
Dans les deux formes décrites, le noyau est divisé en autant de sections qu'il y a de faces polaires principales dans le système in ducteur. La fig. 8 montre un noyau divisé en deux parties j3, et les fig. 14 et 15 en mon trent un comprenant quatre parties j3, des faces polaires ou pôles j1 étant dans chaque cas formés sur la surface des parties j3. Chaque partie j3 fournit une moitié de cha cun des pôles j1 et comme les conducteurs a sont disposés suivant des hélices, les pôles j1 du noyau j affectent dans le développement la forme d'un losange, chaque losange étant divisé en deux parties.
Les parties j3 du noyau j sont assemblées et supportées par des plaques j4 et des vis j5, ces plaques j4 constituant en même temps des enveloppes pour les paliers antifriction k.
Bien que les parties j3 du noyau d'induit j soient représentées comme étant massives, elles peuvent aussi être constituées à l'aide de fil ou de bandes en matière magnétique, en vue de réduire les pertes par courants de Foucault. Quand on emploie du fil métalli que ou des bândes, on employera de préfé rence du fer à haute perméabilité, ou bien de l'acier au tungstène ou autre acier capable de conserver une certaine quantité de magné tisme, ces fils ou ces bandes pouvant être noyés dans une composition appropriée en vue de maintenir les extrémités libres en place.
Quand on veut se servir, dans une unité tubulaire, de bobines enroulées sur gabarit, on peut avoir recours à la construction repré sentée sur la fig. 26. On voit que chaque bo bine a4 comporte des parties hélicoïdales a7 reliées par des parties rectilignes a5, qui pour raient d'ailleurs aussi faire défaut.
Les éléments en substance ferromagnéti que peuvent être constitués par des feuilles minces de fer bien recuites, ces bandes étant séparées par du papier ou des couches de verni, indiquées par les lignes b2 en fig. 10; elles peuvent aussi être ondulées transversale ment pour leur donner de l'élasticité et, i cela est nécessaire, pour constituer un pas sage pour l'air en vue de reduire au minimum l'élévation de température (b1, fig. 26). On voit qu'avec une bande ondulée à ondulations plus ou moins accentuées, on peut obtenir une ventilation locale très efficace là où les ondulations sont plus profondes (fig. 28).
Afin de se rapprocher autant que possi ble d'une répartition magnétique uniforme dans les intervalles entre l'unité tubulaire, les faces polaires de l'inducteur et les faces po laires du noyau et éviter les pertes par cou rants parasites dans l'unité tubulaire et les pertes par courants parasites et par hystérésis dans les faces polaires et les faces du noyau, on peut faire les bandes de matière magné tique plus larges que les éléments c du con ducteur (fig. 10) ou ceux de l'enroulement (fig. 26). La fig. 25 montre une variante dans laquelle l'élément non magnétique c du con ducteur est entouré de trois côtés par l'élément magnétique b, le quatrième côté étant fermé par la couche isolante b3.
Les fig. 20 à 24 se rapportent à une forme d'exécution comprenant une unité tubulaire destinée à être reliée mécaniquement avec un noyau d'induit. Dans cette forme d'exécution, les conducteurs sont groupés en sections l, ces sections étant assemblées au moyen de rivets ou boulons isolés l1. Ainsi que le montrent les dessins, les sections l peuvent recevoir leur mouvement de rotation par leurs extrémités, où elles sont supportées par des organes d'ex trémité l3. Les cloisons l4 des organes l3 ont une hauteur et une forme telles qu'elles permettent l'introduction des sections l ainsi que la mise en place de pièces de serrage ou de coinçage l5 approximativement en forme de V, entre les parties extérieures des sec tions l.
En serrant les écrous des dispositifs à vis l6, on amène les extrémités saillantes des chevilles l9 à pénétrer dans des creux, pré vus à cet effet, des pièces l5.
Dans la construction représentée audites fig. 20 à 24. les sections l sont divisées en deux parties et on dispose, entre les deux parties, des pièces rl'fcartement <B>l'</B> (fi-.<B>220</B> et \?2); des pièces d'écartement analogue l' sont également prévues entre une section l et la section suivante, de manière à permettre à l'air de circuler librement pour la ventilation.
Pour isoler les extrémités des sections l, des cloisons l4 et des pièces de serrage l5, on enferme partiellement ces extrémités dans des gaines en matière isolante l8 (fig. 21, 23 et 24); comme le montre la fig. 23, un élément c sur trois éléments en cuivre de l'enroulement fait saillie de manière à constituer une con nexion de collecteur.
Sur les fig. 12 et 13 qui représentent l'in vention appliquée à une carcasse de stator, les conducteurs sont montés dans des organes d'extrémité m, analogues aux organes l3 de la forme d'exécution précédente, ces organes mn état montés sur des supports m4. L'unité tubulaire est disposée à l'intérieur des feuille tages m1 contenus dans l'enveloppe m2, l'inté rieur de l'unité tubulaire constituant le creux dans lequel tourne le système inducteur m3.
Les conducteurs de l'unité tubulaire peu vent être formés d'un grand nombre de ma nières. Suivant la fig. 11, pour réduire la con ductance magnétique dans le sens longitudi nal, afin d'éviter la dispersion magnétique ou les courants parasites, l'élément magnétique b présente des coupures b4; Dans le même but l'élément magnétique peut être percé de ma nière à en réduire localement la section trans versale. La bande magnétique coupée ou per cée peut être repliée ou fixée de tout autre manière à une bande de cuivre pour faciliter la construction de l'unité tubulaire.
On peut encore, par voie électrolytique, revêtir de cuivre une partie de la surface d'une bande de fer à haute perméabilité, ou toute cette surface, de manière à obtenir ainsi l'élément d'enroulement en substance bonne conductrice de l'électricité.
Pour permettre aux ensembles a d'un élé ment bon conducteur de l'électricité et d'un élément en substance ferro-magnétique, de s'engager les uns dans les autres lorsqu'on les assemble pour constituer un cylindre, lesdits ensembles a peuvent présenter la section mon trée en fig. 29. Suivant la variante fig. 27, le conducteur compound consistant en un élément bon con ducteur C et en un élément b en substance ferromagnétique présente en son milieu une partie droite a5, cette partie droite compor tant une épaisseur égale à l'épaisseur du con ducteur a multipliée par la sécante de l'angle d'avance de l'hélice. Cette augmentation d'é paisseur permet d'incorporer en ce point de la matière magnétique supplémentaire b5.
Il est facile de voir qu'une unité indépen dante du genre décrit peut être construite en tièrement dans des ateliers électriques sous la surveillance d'électriciens spécialistes indépen- demment de la construction mécanique du noyau d'armature ou de la carcasse de stator, ce qui a pour résultat de permettre d'obtenir une machine de qualité supérieure dans le minimum de temps et en outre de se servir d'unités tubulaires interchangeables de même voltage, ou de voltage différent, pour le même noyau ou la même carcasse.