Dispositif permettant d'obtenir des machines électriques rotatives d'amusement on de démonstration. On connaît déjà. -des jeux permettant de réaliser, à. échelle réduite et avec un nombre de types de pièces limité, des maquettes in- terprétant les constructions, mécaniques de machines, bâtiments, charpentes, véhicules utilisés industriellement. De tels jouets ' s'a -dressent surtout aux enfants, étant donné qu'ils ne donnent qu'une figuration imagée de ces constructions et n'approchent que d'assez loin la réalité.
De plus, l'intérêt ins tructif présenté par ces jouets est forcément limité par suite des inconvénients précités et du fait que les organes grossièrement imités ne peuvent être rendus mobiles mécanique ment que par l'emploi de sources de puis sance, par exemple de moteurs électriques, à vapeur, d'un prix relativement élevé et non susceptible d'être construits par l'usager lui- même.
lia présente invention a pour objet un dis positif permettant d'obtenir des machines électriques rotatives d'amusement ou de dé monstration et comportant un nombre relati- vement restreint -de pièces différentes permet tant de reproduire fidèlement, à échelle ré- ,duite et pour un prix relativement faible, les différentes machines électriques utilisées in dustriellement à l'heure actuelle.
Les ma chines ainsi obtenues permettent en outre de réaliser -de nombreuses expériences qui faci literont et confirmeront l'étude théorique des phénomènes électriques en même temps qu'ils seront pour l'usager une source d'amusements. De plus, ils s'adresseront à -des jeunes gens déjà âgés pour lesquels il n'existait pas jus qu'ici -de jouets véritablement scientifiques et intéressants.
Le dispositif suivant la présente invention se caractérise à cet effet par diverses pièces -de tôles. établies de façon à pouvoir s'a-dap- ter ensemble pour constituer, suivant le mode -d'assemblage et les pièces utilisées, diverses formes de stator et de rotor -de ces machines.
Il est avantageux de réaliser pratique ment le dispositif comme suit: 10 Les diverses tôles constituant le stator et le rotor sont découpées de façon à pouvoir s'adapter ensemble pour constituer, suivant le mode d'assemblage et les. pièces utilisées, toutes les formes de stator et de rotor actuel lement connues tant pour les machines à cou rant continu que pour les machines à courant alternatif; 20 La carcasse est constituée de deux pièces symétriques convenablement assem blées et pouvant se figer par des pattes in terchangeables sur un socle approprié;
30 La fixation -des.- différentes pièces du rotor sur l'arbre de la machine est obtenue au moyen de douilles filetées interchangeables, servant en; même temps, si nécessaire, à la so- lidarisationdes différentes pièces entre elles; ces douilles sont légèrement coniques et fen dues -diamétralement à l'une de leurs extré mités, le blocage sur l'arbre étant obtenu au moyen. -d'un écrou vissé à force sur le filetage conique de cette extrémité fendue;
40 Des. bobines: sont préparées à l'avance pour s'adapter convenablement suivant le type de machine utilisé sur le rotor et. sur le stator, les cannerions entre ces bobines pou vant être faites de toutes façons convenables au moyen: de pièces de connexion appropriées.
Avec l'ensemble des pièces de tôle et -de ces différentes. bobines, il est possible de cons truire notamment, en supposant, par exemple, pouvoir obtenir douze encoches sur le rotor et le stator: 10 Des génératrices de courant continu: a) bipolaires; b) à quatre pôles inducteurs. 20 Des moteurs à courant continu: a) bipolaires; b) à quatre pôles.
30 Des moteurs à champ alternatif mono phasé (moteurs à collecteur) a) bipolaires, à, répulsion, ou b) à quatre pôles, moteurs série, ou mixtes, (à quatre pôles seulement).
40 Des alternateurs hétéropolaires mon(>Pha- sés: A. A induit fige (type turbo) a) à 2 pôles inducteurs; b) à 4 pôles inducteurs; c) à 6 pôles inducteurs. B. A induit mobile: a) à 2 pôles inducteurs; b) à 4 pôles inducteurs; c) à 6 pôles inducteurs.
50 Des alternateurs diphasés, à 2 pôles in ducteurs a) à induit fige; b) à induit mobile.
60 Des alternateurs triphasés, à 2f pôles in ducteurs a): à induit fixe; b) à induit mobile.
70 Des moteurs synchrones monophasés, di phasés et triphasés, correspondant aux types d'alternateurs décrits ci-dessus.
80 Des moteurs asynchrones à champ tour nant, monophasés, diphasés et triphasés. A. Moteurs monophasés: I. A rotor bobiné.
a) à deux bobines court-circuitées: <B>10</B> Stator à deux pôles; 20 Stator à 4 pôles; 3o- Stator à 6 pôles.
b) à 4 bobines en court-circuit: Stators à 2, 4 ou,6 pôles.
c) à 6 bobines en court-circuit: Stators à 2, 4 -ou 6 pôles.
II. A rotor en cage d'écureuil. Stators à 2, 4 ou 6 pôles.
B. Moteurs diphasés: I. A rotor bobiné, stator à 2 pôles; II. A rotor en cage d'écureuil, stator à 2 pôles.
C. Moteurs triphasés: I. A rotor bobiné, stator à 2 pôles; II. A rotor en cage d'écureuil, sta tor<B>à</B> 2 pôles.
<B>90</B> Des génératrices polymorphiques: a) bipolaires; b) à 4 pôles inducteurs. 100 Des commutatrices (transformation -du courant alternatif en courant jcontinu ou inversement) a) bipolaires; b) à 4 pôles inducteurs.
110 Des moteurs ou génératrices à rotor à pôles saillants: soit à deux pôles; soit à quatre pôles.
<B>120</B> Des moteurs ou génératrices compound: a) bipolaires; b) à quatre pôles inducteurs.
130 Des moteurs ou génératrices à pôles auxiliaires.
Sur le dessin sont représentées, à titre d'exemples, différentes machines, différents détails de construction de celles-ci et -différen- tes pièces de tôle, pour illustrer l'idée -de l'invention: La fi-. 1 est une élévation en coupe lon gitudinale d'une machine à quatre pôles in ducteurs; La fig. 2 est une coupe perpendiculaire à l'axe -de la machine selon la fig. 1, montrant en outre en traits mixtes les cornes polaires d'une machine bipolaire; La fi-. 3 est une coupe transversale d'une machine .à courant alternatif;
La fig. 4 montre, en profil, un rotor à cage d'écureuil et un stator avec amortisseur de démarrage; La fig. 5 montre en coupe axiale le -dis positif de calage des balais; La fig. 6 montre, en coupe axiale, un collecteur à courant continu; La fig. 7 en est une vue partielle déve loppée -de la pémiphérie du collecteur selon la fig. 6; La fig. 8 montre, en coupe axiale, un ,col lecteur à courant alternatif; La fig. 9 en est une vue -de profil;
Les fig. 10, 11, 12, 13, 14 et 15 montrent les différentes tôles utilisées pour la consti tution des diverses formes de stators ou pôles inducteurs -des différentes machines; La fig. 16 montre en profil un rotor à deux pôles saillants; La fig. 17 montre en profil un rotor à quatre pôles saillants; La fig. 18 montre en coupe axiale une borne de connexion.
La machine électrique représentée aux fig. 1 et 2, est une machine à courant con tinu à quatre pôles inducteurs. On compren dra que tout l'ensemble reste identique sauf le rotor, le stator, les collecteurs quel que soit le type de machine.
Tout ce qui sera décrit ci-dessous sera commun, sauf indications contraires, à tous les types,de machines électriques.
Le socle 1 @de la machine, de forme rec tangulaire, est constitué par une tôle embou tie par exemple, et supporte, sur chacun de ses petits côtés, un palier 2 qui peut être d'un type quelconque, un palier à bague. par exem ple. L'arbre 3 du rotor est -supporté par ces -deux paliers 2 et comporte à l'une de ses ex trémités une poulie 4 à plusieurs étages. Cette poulie 4 -est fixée sur l'arbre 3 par une .douille 5 filetée extérieurement et alésée au diamètre de l'arbre. Cette -douille 5 passe dans un alésage correspondant de la partie 4 qui se trouve bloquée,<B>à</B> chacune de ses extrémités, par un ,écrou 6.
L'une, 7, -des ex trémités de la douille 5 comporte deux ou plusieurs fentes diamétrales et la partie exté rieure de la douille, correspondant à la pro fondeur de ces fentes, est légèrement coni que, @de façon que le vissage -d'un écrou conve nable 8 provoque le blocage de la :douille 5 sur l'arbre 3. Cet écrou peut également rem placer l'un des écrous 6 -de serrage. Une fixa tion identique sera utilisée pour chacune des pièces montées sur l'arbre 3 du rotor.
Le rotor est constitué par un assemblage ,de tôles 10 qui sont les mêmes pour toutes les machines pouvant être construites sauf pour celles à rotor à pôles saillants. Chacune de ces tôles, comme montré plus spécialement aux fig. 2 et 3, est circulaire et à sa périphé rie sont pratiquées des encoches 9 au nombre de douze, dans les formes de réalisation re présentées, mais qui pourraient être en nom bre quelconque. Ces tôles 10 sont assemblées entre elles et fixées sur l'arbre au moyen d'une douille filetée analogue â celle servant à la fixation de la poulie 4.
Les encoches 9 comportent, à leur partie supérieure, une queue .d'aronde 9a permettant la mise en placse de cales convenables pour maintenir les bobines placées -dans ces encoches. Un flasque circulaire de connexion 13, en matière iso lante, est monté sur l'arbre 3 en regard des fils de sortie et d'entrée -des bobines du ro tor pour permettre toutes connexions désirées entre les bobines. Ce flasque 13 comporte, à cet effet, ià sa périphérie, des bornes -de con nexion 14 fixées dans -des trous -du flasque.
Chaque borne 14 .est constituée, comme mon tré plus spécialement à la fig. 18, par une douille 15 alésée et filetée suivant son axe, en 1.6 et qui possède, en outre, à sa partie supérieure, un alésage radial 17 fileté, de pré férence d'un seul côté. Cette borne est fixée sur le flasque 13 par une petite vis 18 vissée dans l'alésage 16, -de façon à serrer le flas que 13 entre sa tête et la base -de la douille 15.
L'arbre .du rotor porte également, suivant le type de machine, soit un collecteur à cou rant continu, soit un collecteur à courant al ternatif, soit les deux<B>à</B> la fois qui sont alors situés, de préférence, de part et d'autre du rotor.
Le collecteur â courant continu, représenté aux fig. 5 et 6, est fixé, comme indiqué pré cédemment pour la poulie 4, sur l'arbre 3; il est constitué par un tambour isolant 20 percé de trous 21 à sa périphérie, au nom bre de 12, dans la forme de réalisation re présentée. .Sur ce tambour isolant sont rap portées des petites plaquettes 22 en métal conducteur, comme représenté en détail aux fig. 6 et 7;
ces petites plaquettes 22 sont re courbées à angle droit à leurs extrémités et chacun des bords recourbés 23 est percé -d'un trou 24 qui, une fois la plaquette en place sur le tambour 20, correspond aux trous 21 percés dans ce tambour. La fixation est obtenue au moyen de tiges filetées 25 et d'é crous 2,6. Le nombre et la largeur -des pla quettes 22 ainsi -que le diamètre du tambour 20 sont déterminés pour qu'il existe entre ces plaquettes un jeu 22a destiné à créer l'iso lement entre lames -du collecteur.
Un flasque à connexions, analogue à celui prévu pour le rotor, est disposé en regard du collecteur pour permettre d'effectuer les connexions conve nables entre bobines.
Le collecteur à courant alternatif fixé sur l'arbre 3 se compose -de bagues circulaires 27 en métal conducteur, en nombre convenable suivant le type -de machine. Chacune de ces bagues porte intérieurement un petit ergot 28, solidaire de la bague 27 ou rapporté par tous moyens convenables, percé -d'un trou fileté parallèle à .l'axe -de la bague. Les ba gues sont séparées entre elles par des bagues isolantes 29 faisant saillie extérieurement et percées .de trous 30. La fixation des bagues est obtenue au moyen .de tiges filetées 31 fixées respectivement sur chacun des ergots 28, décalées entre elles et passant dans les trous 30 .des bagues isolantes 29.
Ces tiges filetées sont fixées par des écrous et bornes de connexions convenables sur les deux bagues isolantes extrêmes 29a. Les bagues isolantes 29 sont fixées sur l'arbre 3 par douille filetée et écrous comme décrit précé demment.
La constitution .du stator est obtenue au moyen des tôles représentées aux fig. 2 et 3, qui sont assemblées comme indiqué ci-dessous suivant le type de machine. Machine. <I>bipolaire.</I> -On assemble les tôles représentées aux fig. 10 et 11 en disposant, de chaque côté, une tôle de la forme repré sentée à la fig. 15.
Machine <I>à</I> quatre <I>pôles.</I> On assemble les tôles représentées aux fi-. 11 et 12, en dispo sant, de chaque côté, une tôle de la forme re présentée à la fig. 14.
Stator <I>servant</I> d'inducteur. Les tôles re présentées aux fi-. 11 et 1,3 sont assemblées ensemble, -de façon à chevaucher ou non l'une sur l'autre.
Dans tous les cas, les tôles sont reliées ensemble par tiges filetées passant .dans les trous pratiqués -dans les tôles à cet effet. La carcasse est constituée de deux Par ties symétriques 40 comportant des pattes 41 reliées entre elles par boulons et écrous. Ces demi-carcasses 40 sont pourvues -de trous dis posés suivant un plan diamétral vertical et deux plans diamétraux inclinés à 45 .
Les tôles représentées aux fig. 11, 13, 14 et 15 comportent, du côté ,de leur périphérie, des rainures à<B>T</B> 42, dans lesquelles s'engage une barrette 43 ou similaire, de profil correspon dant, et qui porte deux tiges filetées 43a qui passent dans les trous correspondants de la carcasse sur laquelle ils sont fixés au moyen d'écrous appropriés. Des cales 44 d'épaisseur convenables peuvent être intercalées entre la carcasse et les tôles pour permettre le centrage <B>-de</B> ces dernières.
La demi-carcasse inférieure 40 est fixée sur le socle 1 au moyen de deux pattes con venables 45 solidarisées avec le socle 1 et avec la demi-carcasse 40 au moyen de boulons et d'écrous, comme représenté aux fia,. 2 et<B>3.</B>
De chaque côté de la carcasse est placé un couvre-enroulement 46 pourvu d'ouver tures convenables pour la ventilation.
Ces couvre-enroulements 46, en tôle, com portent un évidement concentrique à l'axe qui sert -de support et -de guide pour les porte- balais, comme il sera expliqué plus loin.
De façon à augmenter la ventilation, on peut fixer sur l'arbre, à l'aide d'une bague fi letée et fendue comme indiqué ci-dessus, un ventilateur 47 constitué par une plaque de tôle circulaire découpée suivant des rayons et dont chaque secteur est ensuite incliné con venablement par rapport .à l'axe.
Les porte-balais, comme montré plus spé cialement à la fige. 5, comprennent, d'une part, deux flasques circulaires, -de préférence isolants, venant pincer et se centrer sur le bord interne des couvre-enroulements 46 et, d'autre part, un ou deux bras 49 symétriques par rapport à l'axe et perpendiculaires entre eux lorsqu'il en existe deux, ces bras 49 étant montés librement sur l'arbre 3 ou fixés sur le palier 2.
Les, deux bras peuvent être remplacés. par une couronne isolante percée de trous. Les bras 49, -de préférence en matière isolante, et les flasques 48 sont reliés entre eux par des tiges, filetées 50, convenable ment isolées, sur lesquelles les. porte-balais 51 proprement dits sont maintenus en place au moyen d'écrous vissés -de part et d'autre des porte-balais 51. Chacun -de ceux-ci est constitué d'une cage 52 ouverte à ses deux ex trémités, dans laquelle se place le balai 53 de forme convenable.
Ce balai est repoussé sur le collecteur par une plaque 54 sur la partie supérieure de laquelle agit un ressort 55 guidé par une tige 56 fixée, d'une part, sur la plaque 54 et, d'autre part, sur une par tie recourbée 57 solidaire,du porte-balai.
En ce qui concerne les enroulements de l'induit ou -des inducteurs, ceux-ci sont four nis sous forme de bobines. convenablement isolées en nombre variable et dont les dimen sions sont établies pour s'adapter convenable ment dans les encoches -du stator et -du rotor ou autour des masses, polaires dans le cas -de machines à courant continu ou de machines à rotor â pôles saillants.
Les connexions entre les divers enroule ments du stator sont faites au moyen -de bor nes, du type décrit précédemment, fixées sur la carcasse,du moteur et convenablement iso lées de celle-ci. Des bornes -du même type ,disposées sur le bâti et isolées de ce .dernier permettent -de connecter de toutes façons con venables les. enroulements .du stator et du ro tor par l'intermédiaire des porte-balais soit entre eux, soit à la source de courant.
Le rotor dans les machines à rotor à pôles saillants peut être à -deux ou quatre pôles. <I>Rotor à deux pôles</I> saillants. Il est consti tué par des tôles 60, comme représenté à la fig. 16, montées sur l'axe 3 au moyen d'une douille filetée comme -décrit précédemment et disposées de façon alternée. A l'extrémité -de ces tôles 60 sont fixées par tiges filetées et écous les pièces polaires 61 de forme repré sentée à la fig. 16.
<I>Rotor à</I> quatre <I>pôles</I> saillants. Il est cons titué par des tôles 60 -de la, forme représentée à la fig. 17 montées sur l'axe 3 au moyen d'une douille filetée, comme décrit précédem ment, chaque tôle 60 étant décalée de 90 par rapport aux tôles adjacentes. A l'extré mité de ces. tôles 60 sont fixées par tiges fi letées et écrous les pièces polaires 62 de forme représentée à la fig. 17.
Des enroulements convenables sont pla cés concentriquement à chacun -des. pôles saillants ainsi constitués et connectés entre eux de toutes manières -convenables à l'aide d'un disque de connexion, comme décrit phis haut.
Dans le cas de machines à courant continu à deux ou quatre pôles, les bobinages des in ducteurs peuvent être remplacés par des ai mants permanents 65 de forme convenable disposés concentriquement à l'axe entre les pôles inducteurs, comme représenté en traits pointillés à la fig. 2, les pôles de même nom des aimants permanents 65 étant adjacents au même inducteur. De même, dans les machines à rotor à. pôles saillants, les bobinages peu vent être remplacés par des aimants perma nents disposés en combinaison ou non avec les paquets de tôles décrits précédemment en ré férence aux fig. 16 et 17.
Dans le cas des machines à courant alter natif, les bobinages du rotor peuvent être remplacés. par des tiges filetées constituant les barres -d'une cage d'écureuil. A cet effet, on :dispose, de préférence aux extrémités du rotor, -des tôles de laiton suivant fig. 4 qui se chevauchent ou non destinées à obtenir les couronnes -de la cage d'écureuil.
De même, on peut disposer sur le stator ou les inducteurs, des pièces en laiton suivant fig. 4, assemblées àde toutes manières, conve nables et destinées à servir, à la manière en elle-même connue, d'amortisseurs -de démar rage ou cage d'écureuil statorique dits amor tisseurs -de "Leblanc".