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Moteur à courant continu à vitesse réglable.
L'invention est relative à un moteur à courant continu. dont la vitesse de rotation peut être réglée dans de larges limites tandis que sa puissance est constante ou à peu près constante pour chaque vitesse de rotation. Etant donné que, jusqu'à présent, on ne connaissait pas de moteurs de ce genre, il fallait nécessairement interposer entre le moteur d'entraînement et l'arbre oonduit un changement de vitesse d'un type quelconque, si la vitesse de rotation de l'arbre conduit devait être réglée dans de larges limites.
Grâce à ce nouveau moteur, l'emploi de transmissions intermédiaires coûteuses devient superflu, ce qui constitue l'avantage essentiel de l'invention. Le réglage de ce nouveau moteur est possible normalement pour un rapport de 1:8 et, dans des cas spéciaux, dans un rapport 1:12.
La grande capacité de réglage est obtenue suivant l'invention au moyen d'un balai auxiliaire, relié éleotri-
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quement à une résistance intercalée dans le circuit, ce balai étant adjoint à chacune des paires de balais de collecteurs existantes. Au lieu d'un seul balai auxiliaire, on disposera par conséquent, dans le cas d'un moteur à qnatre balais de collecteurs par exemple, deux balais auxiliaires. Le balai auxiliaire est dans tous les cas espacé d'un angle d'environ 55 par rapport au balai positif, sur le collecteur.
La ré- sistanoe montée en avant du balai auxiliaire et auquel elle est reliée, est constituée, suivant l'invention, par une résistance fixe, o'est-à-dire une résistance constante ou par une résistance fixe et une résistance réglable. Dans le pre- mier cas, deux genres de montages sont possibles, à savoir : la résistance constante est mise en circuit entre le balai auxiliaire et le balai positif uniquement pendant le réglage de l'induit connu en soi, ou bien cette résistance constante est mise en circuit de la même façon pendant le réglage de l'induit et le réglage du champ, connu en soi.
Dans le second cas (combinaison d'une résistance fixe et d'une résistance réglable), deux montages sont encore possibles, à savoir : la partie réglable de la résistance peut ou bien être mise en circuit, ou bien être mise hors circuit pour une mise hors-circuit progressive de la résistance habituelle montée avant l'induit.
L'invention englobe donc, à titre d'exemples de réalisation, six montages différents :
1 ) la résistance constante n'est mise en circuit que pendant le réglage de l'induit ;
2 ) une résistance additionnelle réglable, montée en série avec la résistance constante, est mise en circuit pour une mise hors circuit progressive de la résistance montée avant l'induit, ou bien
3 ) cette résistance réglable est, dans les mêmes condi- tions, mise hors circuit;
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4 ) la résistance constante est mise en circuit pendant le réglage de l'induit et du champ;
5 ) une résistance additionnelle réglable, montée en série avec la résistance constante, est Dise en circuit pour Une mise hors circuit progressive de la résistance montée avant l'induit, ou bien
6 ) cette.résistance réglable, dans les mêmes conditiom est mise hors circuit. pour obtenir la oonstanoe de la puissance du moteur pour les différentes vitesses de rotation, l'invention com- porte, outre les caractéristiques sus-mentionnées, une série d'autres caractéristiques déjà oonnues en soi, à savoir : un allongement des masses magnétiques, aussi bien dans le rotor que dans le stator, dans le sens axial, d'environ 30% par rapport aux longueurs habituelles employées jusqu'à présent dans des moteurs de même vitesse et de même puissance ;
un nombre aussi élevé que possible de lames de collecteurs ; un intervalle aussi réduit que possible entre le rotor et le stator ( ce qu'on obtient en rectifiant les surfaces des tôles magnétiques qui limitent cet intervalle ); l'emploi pour les enroulements de fil émaillé, de qualité supérieure; et, d'une façon générale, l'emploi de matières premières d'excellente qualité et un usinage des plus précis.
Aux figures 1 à 6 du dessin annexé, on a représenté six montages différents, à titre d'exemples d'exécution de l'invention. La représentation est schématique et montre l'invention appliquée 4 un moteur à courant continu à deux pôles, représenté schématiquement à la figure 1. Aux figures 2 à 6, on n'a représenté que le démarreur ou résistance de réglage, aveo ses bornes, et il y a lieu de noter que, dans chaque cas, les conduoteurs extérieurs, en avant des bornes du démarreur, allant au réseau et au moteur sont, xxxx xxxxxx -
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xxx, exactement les mêmes qu'à la figure 1. La figure 7 est une coupe suivant la ligne A B de la figure 1, et représente le contacteur du démarreur.
Sur le collecteur a du moteur (figure 1) sont montés les balais habituels + b et -b et, en outre, un balai auxi- liaire c, relié par un conducteur 1 à la borne E du démar- reur. Ce balai auxiliaire ,± est espacé d'un angle #, égal à environ 55 , du balai positif + b. Tandis que le 'balai positif + b est relié à la borne R du démarreur par un conduc- teur 2, le balai négatif -b est relié par un conducteur 3,4 à la borne négative de la ligne. Les inducteurs ou enroule- ments de champ! sont reliés d'une part par le conducteur 4 à. la borne négative de la ligne et, d'autre part à la bornp M du démarreur par le conducteur 5. La borne L du démarreur est reliée par le conducteur.6 à la borne positive de la li- gne.
La disposition ci-dessus décrite reste la même pour les divers exemples de réalisation de l'invention.
Le démarreur comporte, de façon connue en soi, une ré- sistanae d., montée en avant de l'induit, et une résistance! montée en avant des inducteurs, les secteurs conducteurs cors respondant b, et!' étant reliés aux bornes R et M par les conducteurs 7 et 8, représentés en pointillé. L'anneau con- ducteur central g est relié par le conducteur 9 à la borne L. Cette disposition reste essentiellement la mena dans les différents modes d'exécution, seule la grandeur des résistan- ces d et f étant variable suivant les différents montages.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, une résis- tance fixe, c'est-à-dire une résistance de valeur constante h est reliée à la borne H et, par un conducteur 10, à un secteur conducteur i, Un autre secteur conducteur k, disposé près du secteur i, est relié par le oonducteur 11 à la borne R, Sur les secteurs conducteurs sus-indiqués ou les plots
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qui peuvent leur être substitués, peut se déplacer le con- tacteur m représenté à la figure 7, lequel est commandé de façon oonnue par un volant n.
Grâce au contacteur m, on éta- blit une connection entre l'anneau central et les deux secteurs conducteurs b', f' ou les plots des résistances b et f. Sur un bras m' du contaoteur est monté un ressort de contact 2 par l'intermédiaire d'une plaquette isolante o, ce ressort de contact reliant électriquement les âeux sec- teurs conducteurs i et k.
Si le moteur est mis en circuit, le contacteur m est dans la position I; le champ est eomplètement excité et toute la résistance d est mise en circuit entre les balais +b et -b, De plus, grâce à la liaison établie entre les secteurs i et k par le ressort de contact p, la résistance constante h est intercalée entre le balai auxiliaire c et le balai positif + b. Dans cette position r, le moteur tour- ne par exemple à une vitesse de 400 tours minute. En conti- nuant de manoeuvrer le démarreur jusqu'à la position normale II, dans laquelle le moteur prend sa vitesse de régime, soit 800 tours/minute, la résistance constante h reste en circuit, tandis que la résistance démontée avant l'induit, est mise en circuit.
Une nouvelle augmentation de la vitesse s'obtient de façon oonnue en affaiblissant le champ magnétique par la mise en circuit progressive de la résistance f, jusqu'à ce que le moteur tourne à 3.200 tours par exemple dans la. posi- tion III. Dans l'exemple de réalisation décrit à la figure 1, la résistance oonstante h est mise hors circuit lorsqu'on dépasse le réglage de 1 induit et du champ.
Dans le montage de la figure 2, une résistance réglable h' est montée en série par le conducteur 12 avec la résistan- ce constante h, et elle se trouve progressivement mise en circuit à mesure que la résistance d, montée devant l'induit, est mise hors circuit. Lorsqu'on atteint la position de ré- gime II, la résistance h +h', qui se trouve ici entre les
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balais c et + b, se trouve hors circuit.
Dans le montage de la figure 3, la différence par rap- port au montage de la figure 2 réside en ce que l'antre ex- trémité de la résistance réglable h' est reliée par un con- docteur 13 à la résistance constante h, de sorte que, dans la position de départ I, là résistance totale h + h' est en circuit entre les balais ± et + b , A mesure que la résis- tance d, montée avant l'induit, est mise hors circuit, la résistance réglable h' est également mise hors circuit, de sorte qu'après avoir dépassé le réglage de l'induit et du champ, la résistance constante h est elle-même hors circuit.
Le montage de la figure 4 correspond à celui de la fi- gure 1, avec cette différence que la résistance constante h aussi bien pendant le réglage de l'induit que pendant le ré- glage du champ reste en circuit entre les balais c et + b.
Dans,ce but, les secteurs i et k de la figure 1 sont formés par des secteurs plus longs i', k' à la figure 4.
Les montages des figures 5 et 6 correspondent à ceux des figures 2 et 3, avec cette différence que la résistance constante h, reste en circuit pendant tout le réglage du champ.
A la figure 5, la résistance réglable h' est mise, en circuit à mesure que la résistance d du circuit de l'induit est mise hors circuit, et, dans ce but, l'une de ses extré- mités est reliée par le conducteur 14 au secteur conducteur i', qui, à son tour, est relié à la résistance fixe h.
Suivant la figure 6, l'autre extrémité de la résistance ré- glable h' est reliée par le conducteur 15 au secteur conclue- teur i', de sorte que, dans ce montage, la résistance ré- glable h' est mise hors circuit à mesure que la résistance d du circuit de l'induit est elle-mime mise hors circuit.
Dans la position I, la résistance totale h' + h est donc interoalée entre les balais c et + b. Dans la position II, seule la. résistance constante h reste en circuit, et ce,
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pendant tout le réglage du champ jusqu'à la position III.
Comme indiqué ci-dessus, le collecteur a comporte un grand nombre de lames. Alors qu'on emploie normalement 24 lames, ce collecteur en comporte 48 à 60. L'intervalle entre le rotor et le stator est réduit à 0,25 m/m et, dans ce but, les surfaces des tôles magnétiques du stator et du rotor qui limitent cet intervalle sont rectifiées ou meulées rond d'une façon extrêmement précise. Les enroulements des électro-ai- mante d'excitation e et du rotor sont allongés, ainsi que les empilages de tôles, dans le sens de la longueur, d'une quantité d'environ 30% par rapport aux moteurs de même puis- sanoe et de mime vitesse. Pour les enroulements, on emploie- ra du fil émaillé de première qualité, afin de réduire le plus possible les enroulements.
Les tôles magnétiques, le carter du moteur et autres pièces seront construite avec les matières les plus convenables et usinés soigneusement.
Le rotor doit être équilibré aussi bien statiquement que dynamiquement, et être monté dans des paliers à billes ou à rouleaux, de façon à obtenir une rotation absolument douce et sans vibrations.
REVENDICATIONS
1 .- Un moteur à courant continu à vitesse réglable, caractérisé en ce qu'à chaque paire de balais de collecteurs existante on adjoint un balai auxiliaire relié électriquement dans le à une résistance montée'/ Circuit avant ledit balai auxiliai- re.
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Adjustable speed DC motor.
The invention relates to a direct current motor. whose speed of rotation can be regulated within wide limits while its power is constant or nearly constant for each speed of rotation. Since, until now, no motors of this kind were known, it was necessary to interpose between the drive motor and the shaft or a change of speed of some kind, if the speed of rotation of the driven shaft had to be set within wide limits.
Thanks to this new engine, the use of expensive intermediate transmissions becomes superfluous, which constitutes the essential advantage of the invention. The tuning of this new motor is normally possible for a ratio of 1: 8 and, in special cases, for a ratio of 1:12.
The great adjustment capacity is obtained according to the invention by means of an auxiliary brush, connected electrically.
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cally to a resistor interposed in the circuit, this brush being added to each of the pairs of existing collector brushes. Instead of a single auxiliary brush, therefore, in the case of a motor with qnatre manifold brushes, for example, two auxiliary brushes will be available. The auxiliary brush is in all cases spaced at an angle of about 55 with respect to the positive brush, on the collector.
The resistor mounted in front of the auxiliary brush and to which it is connected, is constituted, according to the invention, by a fixed resistance, that is to say a constant resistance or by a fixed resistance and an adjustable resistance. In the first case, two kinds of arrangements are possible, namely: the constant resistance is switched on between the auxiliary brush and the positive brush only during the adjustment of the armature known per se, or else this constant resistance is switching on in the same way during the adjustment of the armature and the adjustment of the field, known per se.
In the second case (combination of a fixed resistor and an adjustable resistor), two arrangements are still possible, namely: the adjustable part of the resistor can either be switched on, or else be switched off for a progressive disconnection of the usual resistance mounted before the armature.
The invention therefore encompasses, by way of exemplary embodiments, six different assemblies:
1) The constant resistance is only switched on during the armature adjustment;
2) an additional adjustable resistor, connected in series with the constant resistance, is switched on for progressive switching off of the resistance mounted before the armature, or else
3) this adjustable resistor is, under the same conditions, switched off;
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4) The constant resistance is turned on while the armature and field are being adjusted;
5) an adjustable additional resistor, connected in series with the constant resistance, is switched on for a progressive switching off of the resistance mounted before the armature, or else
6) This adjustable resistor, under the same conditiom is switched off. in order to obtain the constant power of the engine for the various rotational speeds, the invention comprises, in addition to the aforementioned characteristics, a series of other characteristics already known per se, namely: an extension of the magnetic masses, both in the rotor and in the stator, in the axial direction, by about 30% compared to the usual lengths hitherto employed in motors of the same speed and the same power;
as large a number as possible of manifold blades; an interval as small as possible between the rotor and the stator (which is obtained by grinding the surfaces of the magnetic sheets which limit this interval); use for high quality enamelled wire windings; and, in general, the use of raw materials of excellent quality and the most precise machining.
In FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawing, six different assemblies have been shown, by way of exemplary embodiments of the invention. The representation is schematic and shows the invention applied to a two-pole direct current motor, shown schematically in Figure 1. In Figures 2 to 6, only the starter or adjustment resistor is shown, with its terminals, and it should be noted that, in each case, the external conductors, in front of the starter terminals, going to the network and to the motor are, xxxx xxxxxx -
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xxx, exactly the same as in Figure 1. Figure 7 is a section along line A B of Figure 1, and shows the starter contactor.
On the motor collector a (figure 1) are mounted the usual brushes + b and -b and, in addition, an auxiliary brush c, connected by a conductor 1 to the terminal E of the starter. This auxiliary brush, ± is spaced at an angle #, equal to approximately 55, from the positive brush + b. While the positive brush + b is connected to terminal R of the starter by a conductor 2, the negative brush -b is connected by a conductor 3, 4 to the negative terminal of the line. Field inductors or windings! are connected on the one hand by conductor 4 to. the negative terminal of the line and, on the other hand, to terminal M of the starter by conductor 5. Terminal L of the starter is connected by conductor.6 to the positive terminal of the line.
The arrangement described above remains the same for the various embodiments of the invention.
The starter comprises, in a manner known per se, a resistanae d., Mounted in front of the armature, and a resistor! rise in front of the inductors, the cores conducting sectors responding b, and! ' being connected to the terminals R and M by the conductors 7 and 8, shown in dotted lines. The central conducting ring g is connected by the conductor 9 to the terminal L. This arrangement remains essentially the lead in the various embodiments, only the magnitude of the resistances d and f being variable according to the various assemblies.
In the embodiment of FIG. 1, a fixed resistor, that is to say a resistor of constant value h is connected to terminal H and, through a conductor 10, to a conductive sector i. conductive sector k, arranged near sector i, is connected by oonducteur 11 to terminal R, On the above-indicated conductive sectors or the pads
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which can be substituted for them, the contactor m shown in FIG. 7 can move, which is controlled in a known manner by a steering wheel n.
By means of contactor m, a connection is established between the central ring and the two conductive sectors b ', f' or the pads of resistors b and f. On an arm m 'of the contactor is mounted a contact spring 2 by means of an insulating plate o, this contact spring electrically connecting the two conductive sectors i and k.
If the engine is switched on, switch m is in position I; the field is completely excited and all the resistance d is switched on between the brushes + b and -b, Moreover, thanks to the connection established between the sectors i and k by the contact spring p, the constant resistance h is interposed between the auxiliary brush c and the positive brush + b. In this position r, the engine rotates for example at a speed of 400 revolutions per minute. By continuing to operate the starter motor to normal position II, in which the engine takes its operating speed, ie 800 revolutions / minute, the constant resistance h remains in circuit, while the resistance removed before the armature, is switched on.
A further increase in speed is obtained in a known manner by weakening the magnetic field by gradually switching on the resistance f, until the motor turns at 3,200 revolutions for example in the. position III. In the embodiment described in FIG. 1, the constant resistance h is switched off when the setting of 1 armature and the field is exceeded.
In the assembly of FIG. 2, an adjustable resistor h 'is connected in series by the conductor 12 with the constant resistance h, and it is gradually switched on as the resistance d increases in front of the armature, is switched off. When we reach the speed position II, the resistance h + h ', which is here between the
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brushes c and + b, is switched off.
In the assembly of figure 3, the difference with respect to the assembly of figure 2 lies in that the other end of the adjustable resistance h 'is connected by a connector 13 to the constant resistance h, so that, in the starting position I, the total resistance h + h 'is in circuit between the brushes ± and + b, As the resistance d, rising before the armature, is switched off, the adjustable resistance h 'is also switched off, so that after exceeding the armature and field setting, the constant resistance h is itself switched off.
The assembly of figure 4 corresponds to that of figure 1, with this difference that the constant resistance h both during the adjustment of the armature and during the adjustment of the field remains in circuit between the brushes c and + b.
For this purpose, the sectors i and k in figure 1 are formed by longer sectors i ', k' in figure 4.
The assemblies of Figures 5 and 6 correspond to those of Figures 2 and 3, with the difference that the constant resistance h, remains in circuit throughout the adjustment of the field.
In figure 5 the adjustable resistor h 'is switched on as the resistance d of the armature circuit is switched off, and for this purpose one of its ends is connected by the conductor 14 to the conductive sector i ', which, in turn, is connected to the fixed resistor h.
According to figure 6, the other end of the adjustable resistor h 'is connected by the conductor 15 to the concluding sector i', so that, in this arrangement, the adjustable resistor h 'is switched off. as resistance d of the armature circuit is itself switched off.
In position I, the total resistance h '+ h is therefore interoaled between the brushes c and + b. In position II, only the. constant resistance h remains in circuit, and this,
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during the entire field adjustment up to position III.
As indicated above, the collector a has a large number of blades. Whereas 24 blades are normally used, this collector has 48 to 60 blades. The gap between the rotor and the stator is reduced to 0.25 m / m and, for this purpose, the surfaces of the magnetic sheets of the stator and the stator. rotor that limit this interval are ground or round ground in an extremely precise manner. The windings of the excitation electromagnet e and of the rotor are lengthened, as well as the stacks of sheets, in the direction of the length, by an amount of about 30% compared to motors of the same power. and at the same speed. For the windings, premium enamelled wire will be used in order to minimize the windings.
The magnetic sheets, the motor housing and other parts will be built with the most suitable materials and carefully machined.
The rotor must be balanced both statically and dynamically, and be mounted in ball or roller bearings, so as to obtain an absolutely smooth rotation without vibrations.
CLAIMS
1 .- A direct current motor with adjustable speed, characterized in that to each pair of existing collector brushes an auxiliary brush is added electrically connected in the to a mounted resistor '/ Circuit before said auxiliary brush.