CH375073A

CH375073A - Moteur électrique destiné à être alimenté par une source de courant continu

Info

Publication number: CH375073A
Application number: CH1223261A
Authority: CH
Inventors: Katz Leonhard
Original assignee: Katz Leonhard
Priority date: 1961-10-23
Filing date: 1961-10-23
Publication date: 1964-02-15

Description


  Moteur électrique destiné à être     alimenté-    par une source de courant     continu       La présente invention concerne un moteur élec  trique destiné à être     alimenté    par une source de  courant continu, ce moteur pouvant être     alimenté     sans avoir recours au collecteur classique.  



  Jusqu'à présent, on a proposé d'éviter la néces  sité de recourir à un collecteur dans un moteur  alimenté en courant     continu    en utilisant des tran  sistors ou des éléments de commutation     analogues     qui convertissent le courant continu en courant  alternatif dans l'enroulement du stator     d'un    tel  moteur et qui ont une-fréquence de fonctionnement  commandée par un     circuit    de réaction     alimenté    par  un autre enroulement qui est excité par la rotation  de l'enroulement du rotor, couplé à cet enroulement  de réaction.

   Un tel moteur peut     fonctionner    direc  tement à partir de batteries à courant continu et  par conséquent peut être     utilisé    dans des endroits  où on ne dispose que d'une énergie fournie par des  batteries. De plus, ce moteur n'est pas sujet aux  problèmes posés par l'usure des     balais        frottant    sur  un collecteur et il ne produit pas de courant à  haute fréquence,     inconvénients    qui sont     inhérents     au fonctionnement d'un collecteur à     balais.     



  En outre, afin de réduire les dimensions du  moteur, de façon à pouvoir     l'utiliser        dans    des  endroits de petites dimensions, il a été proposé de  transmettre directement le courant     d'alimentation    à  l'enroulement     actif    du stator du moteur et     d'utiliser     un enroulement auxiliaire du stator pour alimenter  en retour les transistors ou autres éléments de com  mutation dans le but de commander la commutation  à mesure que le rotor tourne périodiquement en  regard de cet enroulement de réaction et l'excite       ainsi.    Un cycle de courant d'excitation alternatif est       ainsi    fourni par chaque tour du rotor,

   de sorte que  de cette façon le moteur     fonctionne    toujours à une    vitesse synchrone, déterminée de façon très précise  par la vitesse de rotation du rotor.  



  Toutefois, il existe des cas où il est défavorable  que la     fréquence    du courant     d'alimentation    soit com  mandée par la vitesse de rotation du rotor, et la  présente     invention    a pour but, entre autres, de  résoudre ce problème.  



  Par conséquent, la présente invention a pour  objet un moteur électrique destiné à être     alimenté     par une source de     courant    continu, caractérisé en  ce     qu'il    comprend un circuit magnétique de stator  comportant une     paire    d'enroulements     fixes,    dont  l'un constitue l'enroulement actif du stator et dont  l'autre est couplé avec cet enroulement actif du  stator, un enroulement     secondaire        mobile    monté sur  le rotor, disposé au     voisinage    de l'enroulement actif  du stator et couplé     électromagnétiquement    avec ce  dernier,

   ledit autre enroulement     fixe    étant disposé  de façon que son couplage     électromagnétique    avec  l'enroulement du rotor soit très faible en comparai  son du couplage de l'enroulement     actif    du stator  avec l'enroulement du rotor, un moyen générateur  de courant alternatif connecté de manière à être  excité à partir de la source     afin        d'alimenter    l'enrou  lement actif du stator, et un circuit de réaction       connecté    entre ledit autre     enroulement        fixe    et le  moyen générateur pour déterminer la fréquence de  fonctionnement, les constantes de temps du circuit  comprenant ledit moyen générateur,

   le circuit de  réaction et ledit autre enroulement fixe     déterminant     la valeur de la fréquence de la tension alternative  indépendamment du mouvement du rotor.  



  Les dessins annexés représentent, à titre d'exem  ple, une forme. d'exécution de l'invention et une  variante.  



  La     fig.    1 est un schéma du circuit électrique de  cette forme d'exécution.      La     fig.    2 est une vue en perspective montrant  le moteur comprenant les éléments du circuit de  la     fig.    1 ; et  la     fig.    3 est un schéma du circuit électrique de  la variante.  



  En se référant à la     fig.    1,     l'enroulement    du stator  d'un moteur est représenté schématiquement en 1,  fixé en position et couplé     électromagnétiquement    à  l'enroulement 3 du rotor, qui est mobile en réponse  à une excitation par des courants engendrés dans  l'enroulement fixe 1 du stator. Un autre enroule  ment fixe 5, éloigné de l'enroulement du rotor 3,  est associé au circuit magnétique du stator et de  préférence, bien que ce ne soit pas essentiel, est       aligné        axialement    avec l'enroulement fixe 1 du  stator, comme représenté.

   Une source de tension  continue est représentée schématiquement en B  comme étant disposée de façon que sa     borne    positive  soit connectée à une borne intermédiaire 2, de pré  férence centrale, de l'enroulement 1 du stator. La       borne    négative de la source B est connectée à un  commutateur S qui, lorsqu'il est fermé, est connecté  à une borne G     mise    à la terre ou à la masse.  



  Dans la forme de     réalisation    représentée, le  moyen générateur de courant     alternatif    qui doit  convertir le     courant    de la source de courant con  tinu B en     courant        alternatif    dans l'enroulement 1  du stator est constitué par un     relais    de commuta  tion du type à transistor. Deux transistors sont  représentés, par conséquent, en I et     II,        chacun    étant  muni de bases 7 et 7', d'émetteurs 9 et 9' et de  collecteurs 11 et 11', respectivement. Les transis  tors peuvent être par exemple du type       Motorola     2N628   ou de tout autre type voulu de commutation  de courant.

   Les     collecteurs    11, 11' sont connectés  à la borne     commune'    mise à la terre G, tandis que  les émetteurs 9 et 9' sont connectés par des conduc  teurs 13 et 13' aux     bornes    supérieure et inférieure  4 et 6, respectivement, de l'enroulement 1 du sta  tor. Les dispositifs commutateurs I et II sont ainsi  connectés symétriquement, de façon à être suscep  tibles de convertir de façon alternée le courant  continu de la source B en courant alternatif dans  l'enroulement 1 du stator.  



  Le réglage de la période de temps de fonction  nement des éléments de commutation I et II est  effectué au moyen de l'autre enroulement fixe 5,  qui est un enroulement de réaction destiné à appli  quer aux     dispositifs    I et II une tension de réaction  induite     dans    l'enroulement 5 à partir de l'enrou  lement 1 du stator à travers le circuit     magnétique     du stator. Pour     parvenir    à ce résultat, la borne  supérieure 8 de l'enroulement de réaction 5 est con  nectée par un conducteur 15 à la base 7' du transis  tor II et la     borne    inférieure 10 de l'enroulement de  réaction 5 est connectée par un conducteur 17 à la  base 7' de l'autre transistor I.

   Les transistors de com  mutation de courant I et II permettent ainsi au cou  rant de circuler de la source B périodiquement, dans  des sens     alternés,    à travers     l'enroulement    du stator 1.    Lorsqu'un transistor est conducteur, l'autre est à l'état  bloqué et inversement, comme on le sait pour les  circuits symétriques de cette nature. Comme men  tionné ci-dessus, les transistors I et II sont réglés  par les tensions renvoyées le long des conducteurs  15 et 17 à partir de l'enroulement de réaction 5,  attendu que la tension de réaction     fournit    un blo  cage alterné des transistors respectifs. La tension  alternative ainsi obtenue, engendrée dans le stator 1,  induit une tension dans l'enroulement 3 du rotor,  ce qui entraîne ce dernier en rotation.  



  La fréquence du courant alternatif dans ce cas  est déterminée uniquement par les paramètres du  circuit commutateur, comprenant les transistors I  et II, l'enroulement 1 du stator et le circuit de réac  tion 5, 15 et 17. Bien qu'il existe une certaine charge  inductive supplémentaire sur le stator 1, à mesure  que le rotor tourne, le signal de réaction envoyé à  partir de l'enroulement 5 et les     oscillations    de com  mutation des transistors sont en réalité sensiblement  indépendants de la vitesse de rotation du rotor ; et,  en fait, le fonctionnement du moteur de la     fig.    1 ne  dépend même pas de la présence de l'enroulement  du rotor 3, étant donné     qu'il    est susceptible de fonc  tionner même lorsque le rotor n'existe pas.

   La fré  quence de la tension alternative et du fonctionne  ment de ce moteur ne dépend pas, par conséquent,  comme les circuits antérieurs précédemment men  tionnés, de la fréquence de rotation du rotor. En  outre, le degré de réaction peut être réglé en réglant  des résistances RI ou     R2,    connectées en série entre  la borne de droite ou positive de la source B et une  borne négative     mise    à la terre G' qui est     connectée     à la     borne        mise    à la terre G. La jonction 12 des  résistances RI et     R2    est connectée à son tour par  un conducteur 14 à une prise intermédiaire, de pré  férence centrale, de l'enroulement 5 de réaction.

   En  réglant les valeurs relatives des résistances RI et     R2,     on peut régler le degré de réaction et par suite le  degré de blocage des transistors I et II, de sorte que  la quantité de courant fournie à l'enroulement 1 du  stator et que la fréquence de commutation des tran  sistors 1 et II sont réglées par conséquent d'une façon  très simple.  



       Afin    d'éviter les effets nuisibles d'un changement  de fréquence de fonctionnement ou d'un changement  d'autres caractéristiques de fonctionnement, lorsque  les transistors I et II et/ou les résistances RI et R2  chauffent pendant le fonctionnement, on tire profit  d'un courant de fluide engendré à travers le     carter     percé, ou présentant des conduits, du moteur. Des  aubes     fixes    3' sont montées à une extrémité du car  ter sur une carcasse contenant les enroulements  fixes 1 et 5     (fig.    2).

   L'écoulement du fluide, tel qu'un  écoulement     d'air,    se produit à travers le conduit  formé par le carter     sensiblement        cylindrique    16 du  moteur par suite de la rotation de l'enroulement 3  du rotor, qui entraîne un ventilateur, une soufflante  ou un élément de pompe 3", disposé à l'autre extré  mité du carter 16 de manière à provoquer cet écou-           lement    de fluide.

   La construction du moteur de  la     fig.    2 peut être telle qu'il fonctionne avec une  fréquence de 400 cycles, sous 115 volts et avec un  courant de 0,4     ampère.    Les transistors I et II sont  montés sur le carter 16 de façon que la chaleur  dissipée dans ce dernier soit dissipée du fait d'une  faible résistance thermique entre les boîtiers des  transistors et le courant de fluide traversant le       carter    16, ce dernier agissant comme un dissipateur  de chaleur qui est refroidi par le courant de fluide.  D'une façon analogue, la résistance RI et les autres  éléments du circuit peuvent être montés d'une façon  analogue sur des cosses qui sont connectées au car  ter 16 qui est refroidi par le courant de fluide refoulé  à travers lui par le fonctionnement du rotor.

   Par  suite de cette construction, on peut     utiliser    des élé  ments     extrêmements    petits, par exemple de très  petits transistors I et II, dans lesquels le dissipateur  de chaleur ambiante normal a été     éliminé,    et les  transistors, les résistances et autres éléments trans  fèrent leur chaleur au carter proprement dit qui la  transfère à son tour au fluide s'écoulant à travers  le carter.  



  Dans le cas d'un moteur comprenant un enrou  lement     statorique    agencé de manière à engendrer  un champ tournant, les parties supérieure et infé  rieure de l'enroulement 1 du stator de la     fig.    1 sont  constituées par des paires d'enroulements 1' à pola  rités opposées constituant les enroulements de phase  principaux     (fig.    3), des paires d'enroulements de  phase auxiliaires 10' destinés à engendrer le champ  tournant étant connectés par des conducteurs 23  et 23' et par l'intermédiaire de condensateurs de  déphasage C en parallèle avec les enroulements de  phase principaux 1'. Les enroulements l' et 10' sont,  comme représenté schématiquement en 20, disposés  sur un noyau magnétique commun.

   Les bornes  d'enroulements à polarité analogue sont indiquées  par des petits cercles.

Claims

REVENDICATION Moteur électrique destiné à être alimenté par une source de courant continu, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit magnétique de stator compor tant une paire d'enroulements fixes, dont l'un cons titue l'enroulement actif du stator et dont l'autre est couplé avec cet enroulement actif du stator, un enroulement secondaire mobile monté sur le rotor;

disposé au voisinage de l'enroulement actif du sta tor et couplé électromagnétiquement avec ce der nier, ledit autre enroulement fixe étant disposé de façon que son couplage électromagnétique avec l'enroulement du rotor soit très faible en compa raison du couplage de l'enroulement actif du stator avec l'enroulement du rotor, un moyen générateur de courant alternatif connecté de manière à être excité à partir de la source afin d'alimenter l'enrou lement actif du stator, et un circuit de réaction con necté entre ledit autre enroulement fixe et le moyen générateur pour déterminer sa fréquence de fonctionnement, les constantes de temps du circuit comprenant ledit moyen générateur,

le circuit de réaction et ledit autre enroulement fixe détermi nant la valeur de la fréquence de la tension alter native indépendamment du mouvement du rotor. SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que le circuit de réaction comprend des résistan ces permettant de régler la fréquence de ladite ten sion alternative. 2. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que ledit moyen générateur est constitué par une paire de moyens commutateurs connectés symétri quement à l'enroulement actif du stator et à la source. 3. Moteur selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce que lesdits moyens commutateurs sont constitués par des transistors. 4.

Moteur selon la sous-revendication 3, carac térisé en ce qu'il comprend deux transistors présen tant chacun une base, un émetteur et un collec teur, deux circuits symétriques connectant l'émet teur et le collecteur de chaque transistor, par l'in termédiaire de la source, entre une borne intermé diaire de l'enroulement actif du stator et chacune<B>de</B> ses bornes d'extrémité, ledit circuit de réaction étant connecté entre les bornes de l'autre enroulement fixe et les bases des transistors. 5. Moteur selon la sous-revendication 4, carac térisé en ce que des résistances sont connectées entre une borne intermédiaire de l'autre enroule ment fixe et les bornes opposées de ladite source. 6.

Moteur selon la sous-revendication 4, carac térisé en ce que les deux enroulements fixes sont alignés axialement. 7. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce- qu'il comprend un carter présentant un conduit et contenant lesdits enroulements de stator et de rotor, le rotor comprenant des moyens pour engen drer, lorsqu'il est en mouvement, un courant de fluide à travers le conduit du carter, lesdits moyens générateurs de courant alternatif étant constitués par une paire de transistors connectés symétrique ment à l'enroulement actif du stator et à la source,

ces transistors étant montés sur le carter dans une position telle que la chaleur engendrée au cours du fonctionnement de ces transistors soit transférée à une partie au moins du courant de fluide traversant ledit conduit. 8. Moteur selon la sous-revendication 7, carac térisé en ce que chaque transistor présente un émet teur, un collecteur et une base et ladite connexion symétrique est réalisée par une paire de circuits symétriques reliant l'émetteur et le collecteur de chaque transistor par l'intermédiaire de la source à une borne intermédiaire de l'enroulement actif du stator et à chacune de ses bornes d'extrémité. 9.

Moteur selon la sous-revendication 8, carac térisé en ce que le circuit de réaction est connecté entre les bornes de l'autre enroulement fixe et les bases des transistors. 10. Moteur selon les sous-revendications 5 et $, caractérisé en ce que les résistances sont montées sur le carter dans une position permettant de trans férer la chaleur engendrée dans ces résistances au carter qui est refroidi par le courant de fluide tra versant ledit conduit. 11. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que le circuit magnétique du stator comprend, en outre, pour engendrer un champ tournant, un enroulement auxiliaire monté en série avec des condensateurs et shuntant l'enroulement actif du stator.