Dispositif de commande pour moteur électrique universel, à excitation série, notamment de machine à coudre La présente invention concerne un dispositif de commande pour moteur électrique universel, notam ment de machine à coudre à excitation série.
Les moteurs électriques de machine à coudre sont généralement commandés par une pédale agis sant contre l'action d'un ressort de rappel et par l'intermédiaire d'une chaîne, sur un levier de démar rage et de réglage de vitesse par rhéostat. Dès que cesse la poussée sur la pédale, le levier est rappelé par le ressort et agit sur un frein mécanique soit à sabot, soit à bande ou autre, qui frotte sur un tam bour fixé en bout de l'arbre moteur.
Ce dispositif de commande présente divers in convénients. En effet, l'efficacité du freinage est une fonction directe de la puissance du ressort de rap pel du levier et l'utilisatrice doit vaincre cette puis sance à chaque démarrage et pendant tout le temps où le moteur reste alimenté. Il s'ensuit pour l'utili- satrice une grande fatigue.
D'autre part, le levier en position de repos ou de freinage, bloque la machine à l'arrêt. Pour modi fier, à la main la position d'arrêt, il faut donc libérer le frein en exerçant une poussée relativement douce sur la pédale de commande du levier, afin de ne pas provoquer le démarrage du moteur.
Du point de vue de la commande proprement dite, les dispositifs connus de réglage de vitesse com portant un rhéostat de réglage sont rudimentaires ; ils ne permettent pas d'effectuer des réglages fins de la vitesse, notamment aux basses vitesses.
L'objet de la présente invention est un dispositif de commande pour moteur électrique universel, à excitation série, notamment de machine à coudre, qui soit simple à manier, sensible et ne nécessite aucun effort physique important de la part de l'utili satrice.
Suivant l'invention, le dispositif de commande comporte un commutateur, avec une position de repos où s'établit le couplage d'auto-freinage par branchement de l'enroulement inducteur aux bornes de l'enroulement de l'induit, au moins une position de travail où le moteur est alimenté, ledit commu tateur étant manoeuvrable vers, ladite position de tra vail à l'encontre de moyens élastiques de rappel qui tendent constamment à le ramener dans ladite posi tion de repos.
Le couple de freinage est particulièrement im portant puisque les inducteurs série, de faible résis- tance, sont branchés aux bornes de l'induit; la force élastique de rappel qu'il faut vaincre pour effectuer les opérations de commande n'intervient que dans le commutateur et peut être très faible. En outre, il est possible, en gardant le commutateur dans sa posi tion de repos, de faire effectuer à la machine des déplacements à la main sans avoir à vaincre aucune autre force que celle de frottement des pièces mobi les.
L'auto-freinage électrique apporte encore dans ce genre d'application d'autres avantages multiples, par rapport au freinage mécanique habituellement adopté : efficacité plus grande, liberté du rotor à l'arrêt, commande plus douce, et dégagement de l'extrémité de l'arbre qui était auparavant occupée par le dispositif de freinage mécanique, de sorte que la poulie d'entraînement peut être placée à l'une ou l'autre extrémité de l'arbre, par simple retournement bout à bout du moteur ;
cette dernière possibilité per met d'obtenir, avec un moteur ayant un sens de rota tion déterminé, un entraînement dans l'un ou l'autre sens.
Dans un premier mode de réalisation, les posi tions de travail sont obtenues en manoeuvrant le commutateur depuis la position de repos; par élimi nation progressive de résistances introduites, à la première position de travail, dans le circuit d'alimen tation de l'induit.
Dans un autre mode de réalisation, les positions de travail sont obtenues par différents couplages de deux enroulements inducteurs assurant un nombre fini de vitesses progressivement croissantes, par ac tion sur un commutateur contre une force de rappel vers une position de repos où s'établit le couplage d'auto-freinage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution du dispositif de commande faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 à 3 sont trois schémas. du dispositif de commande d'un moteur équipant une machine à coudre, respectivement dans les positions de freinage, de marche libre avec alimentation coupée et de mar che normale ; la fig. 4 est une variante de réalisation du dispo sitif de commande, comportant un réglage rhéosta- tique de la vitesse du moteur ; la fig. 5 est une vue schématique d'une autre variante du dispositif de commande du moteur ;
les fig. 6 et 7 sont des vues schématiques respec tivement du circuit d'alimentation du moteur et du commutateur dans la position d'auto-freinage sui vant le dispositif de commande de la fig. 5 ; les fig. 8 et 9, 10 et 11, 12 et 13 sont des vues analogues aux fig. 6 et 7 respectivement dans les différentes positions de réglage de la vitesse du mo teur ; la fig. 14 est une vue en perspective du moteur équipé de son dispositif de commande ;
la fig. 15 est une vue en perspective du moteur, avec le tiroir du dispositif de commande en posi tion dégagée.
Le dispositif d'alimentation représenté schéma tiquement aux fig. 1 à 3 comporte trois plots de contact fixes 1, 2 et 3, disposés l'un au-dessus de l'autre, à des distances égales ; les plots 1 et 3 sont reliés par des conducteurs 4 et 5 à une source de ten sion appropriée, alternative ou continue. Entre les plots 1 et 2 d'une part, 2 et 3 d'autre part, sont in tercalés les plots mobiles 6 et 7 portés par des lames élastiques 8 et 9 respectivement.
Ces lames 8 et 9 sont fixées, à une extrémité, sur un bloc isolant 10 ; un bloc intercalaire libre 11, formant bouton de ma noeuvre est monté sur les lames 8 et 9 ; celles-ci sont parallèles entre elles et leur distance est égale à la distance entre les plots 1, 2 et 3. L'élasticité des lames 8, 9, maintient les lames 8 et 9 dans la posi tion où les plots 6 et 7 sont respectivement en con tact avec les plots 1 et 2 (fig. 1). Eventuellement on peut utiliser un ressort auxiliaire de rappel.
L'inducteur 12, du type série, du moteur est branché entre le plot central fixe 2 et le conduc teur d'alimentation 4, tandis que l'induit 13 de ce moteur est branché aux bornes des lames. 8 et 9, c'est-à-dire aux plots 6 et 7. Induit 13 et inducteur 12 peuvent d'ailleurs être inverses l'un pour l'autre.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant Pour mettre le moteur en marche, on appuie sur le bouton 11 suivant le sens de la flèche f à partir de la position de la fig. 1. On arrive à la position de rotation libre, alimentation coupée (fig. 2) où les plots 6-7 sont séparés des plots 1, 2 et 3. En pour suivant le déplacement dans le même sens du bou ton 11, on amène simultanément les plots 6 et 7 en contact avec les plots 2 et 3 respectivement (fig. 3).
L'inducteur 12 et l'induit 13 sont alimentés nor malement en série sous la tension du réseau aux bor nes des conducteurs 4 et 5.
Si on désire arrêter brusquement le moteur, on supprime tout effort sur le bouton 11 : les lames 8 et 9 reviennent à la position de la fig. 1, où les plots 6 et 7 sont en contact avec les plots 1 et 2 res pectivement. L'induit 13 est directement fermé sur l'inducteur 12 et la machine fonctionne alors en géné ratrice à auto-amorçage, ce qui est possible car le couplage est tel que le courant circulant dans l'in ducteur 12 tend à s'établir dans le même sens que le courant d'excitation normal, l'auto-amorçage s7ef- fectuant grâce au champ rémanent du circuit magné tique inducteur.
Il s'ensuit un freinage particulière ment énergique, étant donné la faible résistance du circuit inducteur 12.
Le circuit magnétique inducteur d'un tel moteur électrique est généralement constitué par l'assemblage d'une pile de plaques de tôle magnétiques au sili cium, qui ont la propriété d'avoir une faible réma nence. Pour ne pas être dans l'obligation d'écarter l'emploi de ces tôles, qui sont universellement fabriquées, il suffit soit d'insérer dans la pile quel ques plaques de tôles en acier doux à forte réma nence, soit une virole en acier doux emmanchée à l'extérieur des tôles du stator et en contact étroit avec celles-ci Suivant la variante de réalisation de la fig. 4,
le circuit de commande comporte toujours trois plots de contact fixes 14, 15 et 16, et un certain nombre de lames flexibles, au nombre de quatre par exem ple, 17-18-19 et 20, avec des plots terminaux 2l-24 respectivement encastrés dans un bloc de connexion fixe 25 et déplaçables par un bouton de commande 26. Comme précédemment les plots 14-16 et 21-24 sont en alignement ; toutefois l'écartement entre les plots 15 et 16, entre lesquels sont intercalés les trois plots 22-24 est notablement plus grand que l'écarte ment entre les plots 14 et 15 où seul est intercalé le plot 21.
Des résistances 27 et 28 qui peuvent être réglables pour être. adaptées au type de machine à commander, sont connectées entre les lames 18-19 et 19-20 à une borne de l'induit 13.
Le fonctionnement du dispositif ci-dessus est le suivant : en dehors de toute action sur le bouton 26, les lames 17-20 sont attirées, par leur propre élasti cité ou par un ressort auxiliaire de rappel, de façon que le plot 21 soit en contact avec le plot 14 tandis que le plot 22 est en contact avec le plot 15, les plots 23 et 24 étant libres et écartés l'un de l'autre. Cette position correspond au couplage d'auto-frei- nage ; l'induit 13 est coupé de l'alimentation et est branché aux bornes de l'inducteur 12.
C'est aussi, comme précédemment, la position d'arrêt normal du moteur, pendant les périodes de non-utilisation de la machine.
En exerçant une pression sur le bouton 26, les lames 17-20 sont d'abord amenées dans une position où les plots 21-22 sont séparés des plots 14 et 15. Cette position où l'induit 13 du moteur est coupé totalement de l'alimentation et de son inducteur 12 est en position intermédiaire. Elle permet simple ment de passer à la position suivante de démarrage où les plots 15-21 d'une part, et 16-24 d'autre part, sont en contact. L'induit est alors alimenté par l'in termédiaire des résistances 27 et 28 en série. La vitesse de rotation du moteur est réduite.
En aug mentant la pression sur le bouton 26, le plot 23 vient d'abord en contact avec le plot 24 : la résis tance 28 est court-circuitée et la vitesse augmente ; en augmentant encore la pression sur le bouton 26, le plot 22 vient en contact avec le plot 23 et les deux résistances 27 et 28 sont court-circuitées, l'induit est alimenté sous la tension du réseau et la vitesse du rotor est maximale.
On a réalisé ainsi un dispositif permettant de régler la vitesse du moteur à trois valeurs différentes. Bien entendu, avec l'adjonction d'autres lames con nectées électriquement en des points intermédiaires des résistances 27 et 28, on peut augmenter aisément le nombre des vitesses de rotation de réglage.
Suivant le dispositif de commande représenté aux fig. 5 à 13, on a désigné par 30 l'induit du moteur d'une machine à coudre, par 31, 32 deux enroule ments inducteurs et par 33 un commutateur, sché matiquement représenté, comportant huit lames nu mérotées de 34 à 41, réunies par des connexions appropriées, suivant le schéma représenté à la fig. 5, à l'induit 30, aux inducteurs 31, 32 et à une source de tension monophasée 42, 43.
Toutes les lames 34-41 sont encastrées, à l'ex trémité située du côté de leur liaison au circuit élec trique, dans un bloc isolant 44 ; à l'autre extrémité, les lames 34, 36, 38, 39 et 41 sont libres, tandis que les lames 35, 37, 40 comportent des prolongements. encastrés dans une grille de commande commune 45 soumise à l'action d'une force de rappel élastique suivant la flèche f.
Dans la position de repos, les fig. 6 et 7, les lames de contact 35, 37 et 40 sont déplacées vers le haut sous l'action de la force de rappel élastique suivant la flèche f et viennent respectivement en contact avec les lames 34, 36, et 39, tandis que la lame 38 reste isolée. On vérifie que les enroule ments inducteurs. 31 et 32 sont branchés en série aux bornes de l'induit et que le conducteur 43 de la source d'alimentation est coupé par la lame isolée 38, le circuit est donc le circuit normal d'auto-frei- nage ou de repos.
En agissant sur le poussoir de commande dans le sens opposé à .la flèche f, on obtient d'abord le couplage représenté aux fig. 8 et 9, où la lame 35 a quitté la lame 34 pour venir en contact avec la lame 36, où la lame 37 a quitté la lame 36 pour venir en contact avec la lame 38. Les deux induc teurs 31 et 32 sont en série avec l'induit 30 aux bornes de la source de tension 42-43. Le moteur tourne à sa vitesse la plus faible.
En continuant à déplacer le poussoir de com mande dans le sens opposé à la flèche f, on assure le couplage représenté aux fig. 10 et 11, la lame 40 quitte la lame 39 et vient en contact avec la lame 41, mettant hors circuit l'enroulement inducteur 32, ce qui fait craitre la vitesse.
En fin de course du poussoir, la lame 37, qui était déjà en contact avec la lame 38 vient également en contact avec la lame 39, de sorte que les deux enroulements. inducteurs 31 et 32 sont en parallèle l'un avec l'autre et en série avec l'induit 30, et la vitesse réglée du moteur est la plus élevée (fig. 12 et 13).
En relâchant la pression sous le poussoir, on revient automatiquement à la position d'auto-frei- nage des fig. 6 et 7. En fonctionnement normal on dispose donc de trois vitesses de rotation, dont les rapports sont déterminés par un choix judicieux des caractéristiques des enroulements inducteurs 31 et 32.
Même à grande vitesse, le couplage d'auto-frei- nage, qui est établi instantanément par relâchement de la pression sur la grille de commande 45, assure un arrêt brusque du moteur, étant donné que les enroulements inducteurs sont directement branchés aux bornes de l'induit. Ce mode d'utilisation de la machine à coudre est particulièrement avantageux et permet une souplesse supérieure au mode de ré glage par insertion de résistances.
En effet dans le cas de réglage rhéostatique de la vitesse, le couple de dé marrage et à basse vitesse est faible étant donné que la chute de tension dans la résistance insérée est par ticulièrement élevée ; il s'ensuit que la tension aux bornes du moteur augmente progressivement avec la mise en vitesse et que l'utilisateur est obligé ensuite de remettre en circuit une résistance plus grande pour obtenir la vitesse souhaitée, ce qui complique le mode d'opération.
De plus, on élimine les pertes calorifiques; qui, outre leur incidence d6savanta- geuse du point de vue économique, produisent géné ralement un échauffement gênant, soit du moteur lorsque la résistance de réglage est placée près de celui-ci, soit de l'opératrice, lorsque cette résistance est incorporée à la pédale de commande.
On va maintenant décrire, en référence aux fig. 14 et 15 une fixation du moteur électrique et de son dispositif de commande sur une machine à coudre. Bien qu'il puisse être utilisé indépendamment, il convient tout d'abord de signaler que ce mode de fixation est particulièrement approprié en combinai son avec un dispositif de commande d'un des types décrits précédemment.
En effet, ce dispositif de commande, dans lequel le freinage mécanique est remplacé par un freinage électrique, laisse libre une extrémité de l'arbre du rotor qui était occupée, dans les machines connues, par le tambour de frein, l'au tre extrémité étant normalement prise par la poulie de transmission. Cela permet de pouvoir placer la poulie indifféremment sur l'un ou l'autre des deux bouts de l'arbre moteur ;
de la sorte, par simple re tournement du moteur, on peut entraîner la machine à coudre dans l'un ou l'autre sens, avec le même moteur.
Suivant la forme de réalisation choisie et repré sentée, le moteur 51 de la machine à coudre, est sus pendu à une platine 52,à une certaine distance de celle-ci, de façon à ménager un espace dans lequel se loge le tiroir 53 du dispositif de commande du moteur 51.
A cet effet, sur trois côtés de la platine rectan gulaire 52 est soudée une paroi latérale 54 s'éten dant verticalement vers le bas à partir de la pla tine 52. Cette paroi latérale 54 possède à sa partie inférieure deux rebords parallèles 55 dirigés vers l'intérieur et sur lesquels le tiroir 53 peut glisser, et une ouverture 56 sur la partie de fond de la paroi 54.
Comme on le remarque sur la fig. 15, les glis- sières 55, vers la partie de fond de la paroi 54, s'élargissent intérieurement et comportent dans ces élargissements des encoches 57.
De même, la zone frontale d'extrémité de la paroi latérale 54 comporte des encoches. 58.
L'une et l'autre de ces paires d'encoches 57 et 58 servent à immobiliser le tiroir 53 en position engagée. A cet effet, ce tiroir 53 comporte deux vis, non visibles sur les dessins, engagées dans un file tage ménagé sur la face inférieure du tiroir 53, ces vis s'engageant dans les encoches 57, la tête de vis s'appuyant contre la face inférieure des bords de ces encoches ;
en outre, parallèlement à la paroi frontale 53a, du tiroir 53, est soudée une tige 59 à extrémités filetées destinées à s'engager dans les encoches 58, un écrou à oreille 60 assurant le blocage. L'opéra tion d'introduction et d'extraction du tiroir s'effec tue simplement par poussée et par traction sur ces écrous à oreille 60.
Le dispositif de suspension du moteur comporte sur le carter cylindrique du moteur, le long de deux génératrices décalées d'environ 900, deux étriers sou dés 61 et 61' se terminant chacun par deux pattes perforées 62, 63, et 62', 63' (la patte 62' n'étant pas visible sur les dessins), sur la paroi latérale 54 du support, deux pattes perforées 64, 65 formées par des extensions verticales vers le bas de la zone fron tale inférieure de la paroi 54, les pattes 64, 65 de la paroi 54 et les pattes 62, 63 de l'étrier 6.1 se pré, sentent respectivement en regard l'une de l'autre et sont solidarisées, les pattes 62-64 par un simple gou jon,
les pattes 63-65 par boulon et écrou à oreilles. L'immobilisation du moteur, dans la position de réglage approprié de la tension de la courroie, est assurée par un double bras 66-67, en forme de genouillère articulée en 68 et bloquée par boulon et écrou à oreilles sur la patte 63' de l'étrier 61' et sur un boulon 69 traversant la partie latérale de la paroi 54, également par écrou à oreilles.
Le réglage de la tension de courroie s'effectue par pivotement du moteur après desserrage des écrous à oreilles de blocage. Lorsque le moteur est en une position correcte, il suffit de revisser et blo quer ces écrous à oreilles.
Pour inverser le sens d'entraînement de la cour roie on peut aisément retourner le moteur bout à bout en amenant la patte 63' contre la patte 64 de la paroi 54, la patte 62' contre la patte 65 et la patte 62 contre l'extrémité du levier 67.
Dans le tiroir de commande 53 sont placés le commutateur 70 de démarrage et d'auto-freinage électrique, les résistances 71 de réglage de vitesse, ainsi qu'un condensateur, lesdites résistances 71 étant de préférence réglables, par exemple au moyen de colliers.
Le commutateur 70 est du type à lames élasti ques et est commandé par pédale par l'intermédiaire du levier 73 articulé en 76 et de la chaîne 74, contre l'action d'un ressort de rappel 75.
Le dispositif tel que décrit ci-dessus s'applique avantageusement aux machines industrielles et arti sanales dans lesquelles le moteur est normalement fixé au-dessous. de la table de la machine à coudre comme représenté aux fia. 14 et 15.
Mais il est également applicable aux machines à coudre à usage domestique et notamment à celles du genre portatives. Dans ces dernières, le moteur est généralement fixé soit en applique sur la partie ar rière de la machine, soit même directement incor poré dans le bâti de la machine.
La commande par chaîne du commutateur peut alors être remplacée par une commande par genouil lère ou même, plus avantageusement, par une com mande par câble flexible.
La possibilité de séparer mécaniquement le mo teur de ses organes de commande, qui sont d'un faible encombrement et reliés uniquement par con nexions souples avec le moteur, permet de fixer le dispositif de commande à l'endroit de la machine le plus favorable pour réaliser les connexions de com mande. On a ainsi la possibilité de donner aux ma chines à coudre domestiques les mêmes avantages de freinage qu'aux machines industrielles, ce que ne permet pas la commande habituelle par rhéostat.
D'autre part, une économie importante de prix de revient résulte du remplacement d'un rhéostat de réalisation onéreuse par un élément très simple de commande mécanique, qu'il soit par genouillère ou par flexible.
Dans une variante, non représentée, le commu tateur pourrait être tournant ou à frotteur sur plots réalisant les mêmes couplages.