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"Dispositif de couplage électromagnétique progressif et automatique pour transmission d'énergie".
La présente invention a pour objet un dispositif de couplage électromagnétique, progressif et automatique pour la transmission de l'énergie entre un arbre moteur quelconque et un arbre r écepteur.
Oe dispositif comporte deux éléments, une génératrice à cou - rant continu ou alternatif à auto-excitation ou à excitation sépa- rée, et un moteur série.
La caractéristique de l'invention réside dans le fait que dans les deux parties de l'appareil les induits peuvent tourner indépen- damment l'un de l'autre, l'arbre primaire commandant l'induit de la génératrice et l'arbre secondaire étant commandé par l'induit du moteur série, les deux inducteurs tournant librement autour des in- duite étant solidaires l'un de l'autre.
Sans sortir du cadre de l'invention, on pourra aussi bien fai- re commander par l'arbre primaire les inducteurs tournants de la génératrice, les inducteurs tournants du moteur série commandant .
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alors l'arbre secondaire et les deux induits étant mécaniquement solidaires l'un de l'autre et tournant indépendamment des induc- teurs.
On pourra également rendre l'induit d'une des machines solidai- re des inducteurs de l'autre machine, l'induit et les inducteurs restant libres étant calés respectivement sur les arbres primaire et secondaire.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'invention peut 'être réalisée.
La figure 1 représente schématiquement l'appareil avec induc- teurs tournants solidaires et induits commandés et commandant les arbres primaire et secondaire.
La figure 2 représente le Même appareil avec l'induit côté génératrice solidaire des inducteurs du moteur série, l'arbre pri- maire commandant les inducteurs de la génératrice et l'induit du moteur série commandant l'arbre secondaire.
La figure 3 est une vue en coupe d'une des formes de réalisa- tion de l'invention correspondant au schéma de la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme de réali- sation correspondant au schéma de la figure 2 et plus spécialement applicable aux véhicules automobiles.
Sur la figure 1, un induit 3, entraîné par un moteur quelcon- que 2, supposé électrique, dans l'exemple représenté, par l'inter- médiaire des poulies 17 et 18 de la courroie 19 ou par tout autre dispositif approprié, tourne à l'intérieur des inducteurs 1. Ces inducteurs sont disposés de telle façon qu'ils peuvent tourner li- brement autour de l'induit 3 en entraînant les balaie 36 et 37 qui sont équilibrés pour résister à l'action de la force centrifuge.
Un second induit 24, agencé pour entraîner le dispositif ré- cepteur à l'aide de la poulie 25 et de la courroie 26, ou de tout autre dispositif approprié, est disposé à l'intérieur des induc- teurs 21. qui peuvent également tourner librement autour de lui en entraînant les balais 38 et 39, dûment équilibrés.
Les deux éléments inducteurs 1 et 21 sont rendus solidaires
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l'un de l'autre à l'aide de la courroie 20 ou par. tout autre moyen approprié (les deux machines peuvent tout aussi bien 'être placées en tandem et les deux éléments inducteurs ne comporter qu'une seule et m'orne carcasse).
Les enroulements des inducteurs 1 sont excités par une source -de courant séparée, par l'intermédiaire dea fils 15 et 16 des frot- teurs 12 et 13 et des bagues 8 et 9.
Un rhéostat 14 permet de faire varier la valeur de ce courant dans les bobinages 4, et 6. des inducteurs 1. Des bagues 6, 7, 27, 28, 29, 30, dûment isolées, permettent, à l'aide des frotteurs 10, 11, 31, 32, 33, 34, d'envoyer le courant de l'induit 3 en série dans l'induit 24 et les inducteurs 21.
Un sabot 40, manoeuvré par le levier 60 ou par tout autre mo- yen approprié, permet de bloquer les inducteurs 1 et 21, et d'en arrêter la rotation. Un commutateur 35 permet l'inversion du cou- rant dans l'induit 24, par rapport aux bobinages inducteurs 22 & 23.
Lorsque l'induit 3 tourne entraîné par le moteur 2 et que les inducteurs 4 et 5 ont été convenablement excités par l'envoi d'un courant convenable dans les conducteurs 15 et 16, ils engendrent dans cet induit un courant qui, passant par les balais 36 et 37 et les bagues et trotteurs qui y correspondent, se rend dans l'induit 24 en traversant en série les bobinages 22 et 23 des inducteurs 21.
Si les connexions entre ces inducteurs et induit sont établies à l'aide du commutateur 35 de façon que le dit induit tourne dans le sens de l'induit 3, lequel.sens sera, à titre de supposition, celui des flèches a - a', la poulie 25, se mettra en mouvement dans ce sens de rotation. Mais à ce moment, et en vertu de la loi de LENZ, le groupe d'inducteurs tendra à prendre un mouvement de rotation dans le sens de l'induit 3 (dans le sens de a a') tandis que le groupe d'électros étendra à prendre un mouvement de rotation opposé (dans le sens de b b'). Or, on a vu ci-dessus que ces deux groupes inducteurs sont rendus solidaires l'un de l'autre.
Si donc, à ce moment, le couple qui tend à faire tourner les inducteurs 1 dans le sens de rotation de l'induit 3 est égal au couple qui tend à faire
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@ tourner les inducteurs 21 en sens inverse de la rotation de l'in- duit 24, les deux groupes d'inducteurs 1 et 21 resteront immobiles.
Mais comme au démarrage, par suite des forces d'inertie, le couple résistant appliqué l'induit du moteur série est supérieur au cou- ple moteur appliqué à l'induit de la génératrice, et comme, d'autre part, le couple électromagnétique du moteur est' également supérieur au démarrage, au couple électromagnétique d'entraînement des induc- teurs de la génératrice, en vertu du principe de la conservation de l'énergie, on comprend que l'ensemble rigide, formé par les deux inducteurs se met en mouvement en sens inverse de l'induit du géné- rateur.
La force électro-motrice augmente alors dans la. génératrice, par suite de l'augmentation de la vitesse angulaire relative entre son inducteur et son induit et le courant qui circule dans l'induit croit aussi ; par suite, le couple électromagnétique d'entraînement qui agit sur l'inducteur de cette génératrice, augmente également et finit par l'emporter sur le couple électromagnétique résistant exercé par l'induit du moteur sur son inducteur, lequel couple cr@@ moins vite que le premier et le sens de mouvement des Inducteurs s'inverse. Le couple électromagnétique d'entraînement des indue - teurs de la génératrice vient s'ajouter au couple électromagnétique du récepteur et le couple résultant peut alors vaincre le couple mécanique résistant pour produire le démarrage progressif.
L'in- tensité du courant débité par la. partie génératrice pourra se régler en agissant sur un rhéostat d'excitation 14 dans le cas d'excita- tion séparée, comme il est supposé sur le dessin. Si la machine est à auto-excitation, on agira, sur les enroulements des inducteurs 5 et 4 par shuntage de ces enroulements; le court-circuitage de ces enroulements supprimant alors toute excitation et amenant l'arrêt de l'induit 24. On pourra, également régulariser le courant débité par compoundage des inducteurs 4 et 5.
On pourra réaliser l'inversion de marche de l'induit 24 l'in- duit 3 tournant toujours dans le sens primitif. Dans ce cas,, on in- verse les connexions entre inducteurs et induit 21 et 24, à l'aide
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du commutateur 35. Mais alors les couplestendant à faire tourner les inducteurs 1 et 21 autour des induits s'ajoutent et ces induc- teurs prendront rapidement une grande vitesse; l'induit 24 ne démar- rera pas; pour obtenir ce démarrage, on immobilisera le groupe d' inducteurs à l'aide du frein 40 ou de tout autre dispositif appro- prié, ce dispositif étant manoeuvré manuellement par le levier 60 ou par serve-moteur se mettant ou non automatiquement en action, lors de l'inversion de marche.
Les inducteurs 1 et 21 étant ainsi bloqués, l'induit 24 pren- dra un sens de rotation inverse de celui de l'induit 3. Le même système de frein ou tout autre dispositif approprié commandé ou au- tomatique, pourra 'être appliqué pour, lors de la marche des induits 3 et 24 dans le même sens de rotation, ne libérer les inducteurs tournantsqu'au moment voulu, pour n'utiliser l'appareil qu'en cer- taines périodes de fonctionnement, et ce, suivant les applications auxquelles l'appareil sera destiné.
Par exemple, pour obtenir un démarrage rapide et ensuite une grande vitesse, on pourra bloquer les inducteurs pendant la période où ils tendront à prendre un sens de rotation opposé à celui des induits, ces inducteurs étant libérés dès qu'ils tendent à prendre ce même sens de rotation.
Si au contraire, on veut obtenir un démarrage lent et une vi- tesse limitée, on bloquera les inducteurs tournants au moment où ils tendront à prendre le même sens de rotation que les induits.
La figure 2 représente schématiquement une variante de l'ap- pareil faisant l'objet de la présente invention, mais dans ce cas, les inducteurs 1 sont commandés par le moteur quelconque 2 et 1'in- duit 3 est solidaire des inducteurs 21. Les chiffres de référence sont les mêmes que pour la figure 1 et la mime description peut s' appliquer, les inducteurs remplaçant l'induit 3 et vice-versa.
Toutefois, le courant engendré prend toujours naissance dans l'in- duit 3, dans le dispositif de la figure 2, comme dans celui de la figure 1.
La figure 3 représente en coupe une des formes de réalisation
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que peut prendre la présente invention pour les applications gêné- raies suivant le schéma de la figure 1; les chiffres de référence
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sont les mêmes que ceux de cette figure, sauf les pièces supplomen- tairement représentées qui sont un plateau d'entraineaent 1t ou tout autre dispositif approprié recevant l'énergie d'un moteur quel-
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conque de puissance convenable, un plateau d'entraînement a on t- autre dispositif approprié transmettant l'énergie au dispositif à mouvoir, le collecteur 4g.de la partie génératrice, le collecteur
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49 de la partie moteur série, le bilai de l'appareil formant car- ter et pouvant tire muni d'orifices de ventilation,
des pieds @@ pour la fixation de l'appareil, qui sont iei représentés à la par
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tie inférieure, mais peuvent preadre toute autre place utile tso paliers de roulements 50, 1. , .. f1, supposé$ avilies, mate ....... qui peuvent ttre de tout autre externe remplissant le zfeate brtt.
Bons cette réalisation. la* b48ateva tours% sont mtâs sur une carcasse commune qui peut ttre réalisée en plusieurs piè- ces assemblables pour faciliter le montage.
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La figure 4 représente, vue en coupe, une autre forme de réa- lisation, plus spécialement applicable à la traction automobile et réalisée suivant le dispositif du schéma de la figure 2, et do@t
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les chiffres de référence sont les sflmes que ceux de la dite fige* re.
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Le moteur à explosion est représenté partiellement en t et un carter 48 muni, si utile, d'orifices de ventilation, entoure le dispositif. Une pédale 55 commande l'excitation des inducteurs Un levier 56 commande l'inversion de marche et envoie en position
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marche inversée une partie du courant dans un se1'To-moteur fA Mi actionne le frein de blocage 40.
Un arbre transmet l' energit aux rosses du véhicule par un joint à cardan 58.
L'induit 3 est ici, comme dans le schéma de la figure 2, soli- daire des inducteurs 21. Dans un but de réduction d'encombrement et de poids, il peut ttre, comme le représente le dessin, monté sur la carcasse même des inducteurs ,, dont il est solidaire.
48 est une partie du collecteur de l'induit 3 et 49 le colleo- teur de l'induit 24.
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Dans tous les modes de réalisation, il pourra être prévu sur les circuits des appareils de protection.
La partie génératrice pourra se comporter en moteur, étant convenablement connectée pour assurer, par exemple, le lancement d'un moteur à explosion ou à combustion interne. Dans ce cas, le courant nécessaire peut être essoré par une 'batterie d'accumula- teurs, cette batterie étant elle-même rechargée par un courant pui- sé aux balaie 36 et 37 ou à toute autre source de courant approprié.
La partie moteur série pourra, grue à ses connexions convena- blés, assureur le freinage électrique, Boit en court-circuit, soit avec rhéostat, soit à récupération.
'Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisa- tion qui Tiennent d'être décrite sans sortir du cadre de l'inven- t i on.
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"Progressive and automatic electromagnetic coupling device for energy transmission".
The present invention relates to an electromagnetic, progressive and automatic coupling device for the transmission of energy between any motor shaft and a receiving shaft.
This device comprises two elements, a direct or alternating current generator with self-excitation or with separate excitation, and a series motor.
The characteristic of the invention lies in the fact that in the two parts of the apparatus the armatures can turn independently of one another, the primary shaft controlling the armature of the generator and the secondary shaft. being controlled by the armature of the series motor, the two inductors rotating freely around the inductors being integral with one another.
Without departing from the scope of the invention, the rotating inductors of the generator and the rotating inductors of the controlling series motor could equally well be controlled by the primary shaft.
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then the secondary shaft and the two armatures being mechanically integral with one another and rotating independently of the inductors.
It is also possible to make the armature of one of the machines integral with the inductors of the other machine, the armature and the inductors remaining free being wedged respectively on the primary and secondary shafts.
The description which will follow with regard to the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
FIG. 1 schematically represents the apparatus with integral rotating inductors and controlled armatures and controlling the primary and secondary shafts.
FIG. 2 represents the same apparatus with the generator side armature integral with the inductors of the series motor, the primary shaft controlling the inductors of the generator and the armature of the series motor controlling the secondary shaft.
Figure 3 is a sectional view of one of the embodiments of the invention corresponding to the diagram of Figure 1.
Figure 4 is a sectional view of another embodiment corresponding to the diagram of Figure 2 and more especially applicable to motor vehicles.
In FIG. 1, an armature 3, driven by any motor 2, assumed to be electric, in the example shown, by means of pulleys 17 and 18 of belt 19 or by any other suitable device, rotates. inside the inductors 1. These inductors are arranged in such a way that they can rotate freely around the armature 3 driving the brushes 36 and 37 which are balanced to resist the action of the centrifugal force.
A second armature 24, arranged to drive the receiving device by means of the pulley 25 and the belt 26, or any other suitable device, is arranged inside the inductors 21. which can also rotate. freely around it by driving the brushes 38 and 39, duly balanced.
The two inducing elements 1 and 21 are made integral
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from each other using the belt 20 or by. any other suitable means (the two machines can just as easily be placed in tandem and the two inductor elements have only one and my carcass).
The windings of the inductors 1 are energized by a separate current source, through the leads 15 and 16 of the rubbers 12 and 13 and the rings 8 and 9.
A rheostat 14 makes it possible to vary the value of this current in the coils 4, and 6 of the inductors 1. The rings 6, 7, 27, 28, 29, 30, duly insulated, allow, using the wipers 10 , 11, 31, 32, 33, 34, to send the current of the armature 3 in series in the armature 24 and the inductors 21.
A shoe 40, operated by lever 60 or by any other suitable means, makes it possible to block inductors 1 and 21, and to stop their rotation. A switch 35 allows the inversion of the current in the armature 24, with respect to the field coils 22 & 23.
When the armature 3 rotates driven by the motor 2 and that the inductors 4 and 5 have been suitably excited by sending a suitable current in the conductors 15 and 16, they generate in this armature a current which, passing through the brushes 36 and 37 and the rings and trotters which correspond to them, goes into the armature 24 by crossing in series the coils 22 and 23 of the inductors 21.
If the connections between these inductors and armature are made using switch 35 so that said armature rotates in the direction of armature 3, which direction will be assumed to be that of arrows a - a ' , the pulley 25, will start to move in this direction of rotation. But at this moment, and by virtue of LENZ's law, the group of inductors will tend to take a rotational movement in the direction of armature 3 (in the direction of a a ') while the group of electros will extend to take an opposite rotational movement (in the direction of b b '). Now, we have seen above that these two inducing groups are made integral with one another.
If therefore, at this moment, the torque which tends to rotate the inductors 1 in the direction of rotation of the armature 3 is equal to the torque which tends to make
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@ turn inductors 21 in the opposite direction to the rotation of inductor 24, the two groups of inductors 1 and 21 will remain stationary.
But as at starting, as a result of inertia forces, the resistive torque applied to the armature of the series motor is greater than the motor torque applied to the armature of the generator, and like, on the other hand, the electromagnetic torque of the motor is also greater at starting, than the electromagnetic drive torque of the inductors of the generator, by virtue of the principle of conservation of energy, it is understood that the rigid assembly, formed by the two inductors, is put moving in the opposite direction to the generator armature.
The electro-motive force then increases in the. generator, as a result of the increase in the relative angular speed between its inductor and its armature and the current which circulates in the armature also increases; as a result, the electromagnetic drive torque which acts on the inductor of this generator also increases and ends up outweighing the resistant electromagnetic torque exerted by the armature of the motor on its inductor, which torque cr @@ less quickly that the first and the direction of movement of the Inductors is reversed. The electromagnetic torque driving the inductors of the generator is added to the electromagnetic torque of the receiver and the resulting torque can then overcome the resistant mechanical torque to produce the soft start.
The intensity of the current delivered by the. generator part can be adjusted by acting on an excitation rheostat 14 in the case of separate excitation, as is assumed in the drawing. If the machine is self-excited, action will be taken on the windings of inductors 5 and 4 by shunting these windings; the short-circuiting of these windings then eliminating all excitation and causing the stopping of the armature 24. It is also possible to regulate the current delivered by compounding of the inductors 4 and 5.
The reversal of the operation of the armature 24 can be achieved, the armature 3 still rotating in the original direction. In this case, we reverse the connections between inductors and armature 21 and 24, using
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of the switch 35. But then the torque to rotate the inductors 1 and 21 around the armatures are added and these inductors will quickly take a high speed; armature 24 will not start; to obtain this starting, the group of inductors will be immobilized using the brake 40 or any other suitable device, this device being operated manually by the lever 60 or by the servo-motor, which may or may not be automatically activated, when reversing.
The inductors 1 and 21 being thus blocked, the armature 24 will take a direction of rotation opposite to that of the armature 3. The same brake system or any other suitable controlled or automatic device may be applied to. , when armatures 3 and 24 are running in the same direction of rotation, release the rotating inductors only at the desired moment, so that the device is only used during certain operating periods, depending on the applications. which the device will be intended for.
For example, to obtain a rapid start and then a high speed, we can block the inductors during the period when they will tend to take a direction of rotation opposite to that of the armatures, these inductors being released as soon as they tend to take the same. sense of rotation.
If, on the contrary, we want to obtain a slow start and a limited speed, we will block the rotating inductors when they tend to take the same direction of rotation as the armatures.
FIG. 2 schematically represents a variant of the apparatus which is the object of the present invention, but in this case, the inductors 1 are controlled by the unspecified motor 2 and the inductor 3 is integral with the inductors 21. The reference figures are the same as for FIG. 1 and the same description may apply, the inductors replacing the armature 3 and vice versa.
However, the current generated always originates in lead 3, in the device of FIG. 2, as in that of FIG. 1.
Figure 3 shows in section one of the embodiments
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what can the present invention take for general applications according to the diagram of FIG. 1; reference figures
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are the same as those in this figure, except for the additional parts shown which are a drive plate 1t or any other suitable device receiving the energy of a motor whatever.
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conque of suitable power, a drive plate has another suitable device transmitting energy to the device to be moved, the collector 4g. of the generating part, the collector
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49 of the series motor part, the balance of the device forming the casing and being able to pull it fitted with ventilation openings,
feet @@ for fixing the device, which are shown in par
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lower tie, but can take any other useful place tso bearings of bearings 50, 1., .. f1, supposed $ degraded, mate ....... which can be from any other external filling the zfeate brtt.
Good this achievement. the * b48ateva tours% are mounted on a common frame which can be produced in several pieces that can be assembled to facilitate assembly.
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FIG. 4 represents, in sectional view, another form of embodiment, more especially applicable to motor vehicle traction and produced according to the device of the diagram of FIG. 2, and do @ t
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the reference figures are the same as those of the said figure.
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The internal combustion engine is shown partially at t and a casing 48 provided, if useful, with ventilation openings, surrounds the device. A pedal 55 controls the excitation of the inductors A lever 56 controls the reverse gear and sends in position
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reverse operation, part of the current in a motor fA Mi actuates the locking brake 40.
A shaft transmits energy to the bumps of the vehicle through a universal joint 58.
The armature 3 is here, as in the diagram of FIG. 2, integral with the inductors 21. For the purpose of reducing size and weight, it can be, as shown in the drawing, mounted on the frame itself. inductors, of which it is integral.
48 is part of the collector of the armature 3 and 49 the glue of the armature 24.
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In all embodiments, it may be provided on the circuits of protection devices.
The generator part may behave as a motor, being suitably connected to ensure, for example, the launch of an internal combustion or internal combustion engine. In this case, the required current can be drained by an accumulator battery, this battery itself being recharged by a current drawn from the brushes 36 and 37 or from any other suitable current source.
The series motor part can, crane with its suitable connections, ensure the electric braking, Box in short-circuit, either with rheostat, or with recovery.
Modifications can be made to the embodiments which wish to be described without departing from the scope of the invention.