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Perfectionnements aux moteurs électriques.
La présente invention a trait aux moteurs électri. ques fonctionnant soit en courant alternatif soit en courant continu ot dont les rotors ot stators sont formes de bobines distinctes..'
Le but de l'invention est la réalisation d'un moteur électrique de ce genre en vue de son adjontcion à des gramophones ou autres appareils de petitmodèle, pour en effectuer l'entraînement, et aussi à des machines fournissait un travail plus dur, par exemple à des machines-outils, etc..
La difficulté principale que l'on rencontre dans la construction de tous les moteurs universels à faible vi- tesse est de loger un nombre important d' enroulements et, par suite, le grande longueur de fil nécessaire, sans que le diamètre du rotor ne devienne exagéré.
Le moteur électrique, objet de l'invention, présente cette particulairté que la rotor ost formé do doux ou plusieurs séries de bobines et de noyaux disposés au voisi- nage les uns des autres, sur un ou plusieurs disques en
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matière non-magnétique montés :le façon h tourner entre deux groupes d'enroulements et de noyaux de stator, de cette manière, les noyaux du rotor sont placés entre ceux du stator dans le circuit magnétique et les complètent.
De ce fait, si l'on utilise par exemple deux séries de bobines pour le rotor, il est possible de loger un nombre double de bobines, pour un même diamètre du rotor, les extrémités internes des noyaux d'une série étant appliquées contre celles des noyaux de l'autre série, tan- dis que les extrémités externes pour l'une et pour l'autre, sont reliées par un anneau fermé en fer.
Les bobines de chaque série, sont l'une par rapport à l'autre, en position renversée, de manière que deux bobines et noyaux voisins constituent un aimant allongé pourvu de pôles Nord et Sud. La disposition est telle que l'un des anneaux polaires joue le rôle de pôle Nord et l'autre de pôle Sud.
Dans les moteurs qui ne comportent qu'une seule série de bobines de rotor, la combinaison des flux électro- magnértiques a liou grâce à une plaque de rotor en fonte.
Comme le trajet suivi par le flux magnétique croît avec le diamètre du rotor, la perte de rendement augmente aussi avec ce diamètre, de sorte que, pour demeurer d'un emploi économique, les moteurs à une seule série de bobines dei- vent avoir des dimensions strictement limitées.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une coupe axiale du moteur monté sur un socle horizontal.
La fig.2 est un plan du stator et du socle.
La fig. 3 est un plan du rotor séparé du stator.
Bien entendu le moteur peut fonctionner dans toute position et son montage autour 'un axe vertical porté par
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un socle horizontal n'est indiqué qu'à titre illustratif et pour la commodité de la description.
Comme le montrent les dessins, sur le socle 1 sont disposés quatre enroulements de champ 2 montés en hélice sur des bobines 3. Les extrémités inférieures des noyaux 4 traversant ces enroulements sont fixées au socle 1 au voisinage de lu périphérie et, de préférence, à égale die- tance les unes des autres ( fig 2).
Quatre autres enroulements de champ distincts 5 sont, dans l'exemple représenté, montés à la partie supérieure du moteur et sont enroulés en hélice sur des bobines 6, traversées par des noyaux 7; ceux-ci sont fixés à la face inférieure d'un plateau fixe 8, en fer, ce plateau pouvant être supporte par un disque 9 en matière non magnétique appropriée, par exemple en aluminium; le disque 9' est assujet' ti fermement au socle 1 par exemple au moyen de boulons ou d'entretoises 10.
Les extrémités supérieures des noyaux 4, traversant les bobines 2, sont reliées entre elles par un anneau fermé 11, en fern et los extrémités infériouron des noyaux 7, relatifs aux bobines supérieures 6, sont, de façon semblable reliées par un anneau de fer 12. Les anneaux 11 et 12 du stator ont, de préférence, une section transversale à peu près triangulaire; le premier ayant une face interne verticale 13 et le second une face externe 14, également verticale .
Les enroulements 2 et 5 peuvent être reliés par paires en parallèle de façon, à créer alternativement des pôles Nord et des pôles Sud. Ils peuvent être reliés en série afin de donner naissance à deux ou quatre pôles d'inductin.
Les connexions nécessaires ont lieu au moyen de plots 15 appartenant à un commutateur qui peut être pourvu d'une ou de plusieurs pièces mobiles venant en contact avec les plots
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fixes 15,
Le rotor comprend un plateau 16 en matière non magnétique, par exemple en aluminium, qui est claveté sur un axe vertical 17 soutenu par une crapaudine 18 logée au centre 19 du socle 1. L'extrémité supérieure de cet axe 17 traverse un palier porté par les plateaux 8 et 9 du stator, et, à la partie supérieure de cet axe qui émerge de l'appareil, est fixée une poulie 20 que l'on,peut relier par une transmission convenable à la pièce à entrainer.
Une série d' enroulements de rotor 21 est fixée à la face supérieure du plateau 16 tandis qu'une seconde série d'enroulements de rotor 22 est montée sur la face supérieure de ce plateau, les enroulements 21 et 32 étant montés en hélice, respectivement sur les bobines 23 et 24.
Un noyau commun est affecté à chaque paire de bobi- nes voisines, supérieure et inférieure 22 et 21, et à leur partie inférieure, tous ces noyaux sont reliés par un anneau fermé 25, en fer; les extrémités supérieures sont, de façon analogue, reliées par un anneau 28; ces deux anneaux ont, de préférence, une section transversale trian- gulaire, et l'anneau 25 comporte une surface verticale 27 tournant au voisinage immédiat de la surface verticale 13
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fie l'axe 11; l'unnetiu 3<3 lr3ctl,c;
6czlc;mdtL une surface ver- ticale 28 qui se déplace au toisinage de la surface verti- cale 14 de l'anneau 12,
Les bobines 21'et 22 sont reliées, à la manière usuelle, à un commutateur 29 monté sur l'axe 17 et qui en est isolé électriquement un jeu de quatre balais 30 est pressé contre ce commutateur, les balais étant logés dans des porto-balais cylindriques creux 31 ixés au socle 1, mais isolés de celui-ci; les porte-balais 31 sont reliés électriquement aux bornes¯ 32 et à celles-ci peuvent être adaptés les fils de ligne.
Dans le moteur perfectionné le disque du rotor peut
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être fait en une substance non magnétique quelconque, par exemple en aluminium comme on l'a indiqué plus haut, puisqu'il n'a pas à combiner les flux électromagnétiques des bobines inductrices, étant donné que cette combinaison a lieu entre les deux séries de bobines du rotor.
Comme les noyaux de l'une des séries s'appliquent contre ceux de l'autre série, le trajet suivi par le flux magnétique pour atteindre l'endroit où il y a combinaison, est très court et demeure indépendant de la dimension et du diamètre du rotors De ce fait, ob obtient un rendement beaucoup plus grand; le trajet du flux magnétique est ré- duit au minimum et les pertes par fuite magnétique et allongement du circuit dans le fer sont éliminés,
Un autre avantage de ce mode de construction réside dans ce fait que chaque série de bobines du rotor peut fono- tionner indépendamment dans c,-acun des c.amps magnétiques ou simultanément dans les deux champs; il suffit de faire varier de façon correspondante les connexions du moteur à l'aide d'un commutateur approprié.
Le nombre de séries ou groupes de bobines du rotor peut être augmenté, si on le désire tout en n'utilisant qu'un seul collecteur et un seul commutateur, et de cette manière, la puissance peut être accrue et modifiée à volonté au mcyen de tout commatateur approprié. De cette façon, on se procure la possibilité de faire tourner le moteur à faible altesse, même comme moteur srie, puisque chaque champ magnétique n'exerce son influence que sur la moitié du rotor et que, par conséquent, il est relativement beaucoup plus fort que le rotor.
Le moteur perfectionné peut être utilisé sous un voltage quelconque, avec tous genres de courants, et enfin toute vitesse accessible désirée, en faisant varier la puissance et l'intensité.Par suite de l'utilisation efficace
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du flux magnétique produit par le rotor,- el moteur per- fectionné possde un rendement beaucoup plus élevé que tous les moteurs universels connus jusqu' à présent;
en dépit du fait que son rotor possède une série d'enroulements le moteur ne nécessité qu'un seul collecteur qui fonctionne deux ou quatre pôles, soit comme moteur shunt, ou conme moteur série, soit comme moteur compound, et chaque moitié de moteur travaille indépendamment ou ses deux moi- tiés travaillent en série*
A cause de son rendement élevé le moteur peut être construit sous des dimensions beaucoup plus faibles que tous les autres moteurs universels de même puissance.
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Improvements to electric motors.
The present invention relates to electric motors. ques operating either in alternating current or in direct current ot whose rotors and stators are formed of separate coils .. '
The object of the invention is the realization of an electric motor of this kind with a view to its adjontcion to gramophones or other devices of small model, to effect the training thereof, and also to machines providing harder work, for example. example to machine tools, etc.
The main difficulty encountered in the construction of all low-speed universal motors is to accommodate a large number of windings and hence the great length of wire required, without the rotor diameter becoming larger. exaggerated.
The electric motor, object of the invention, has the particularity that the rotor is formed of soft or several series of coils and cores arranged adjacent to each other, on one or more discs.
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non-magnetic material mounted: the way h rotate between two groups of windings and stator cores, in this way the rotor cores are placed between those of the stator in the magnetic circuit and complete them.
Therefore, if one uses for example two series of coils for the rotor, it is possible to accommodate a double number of coils, for the same diameter of the rotor, the internal ends of the cores of a series being applied against those cores of the other series, while the outer ends for one and the other are connected by a closed ring of iron.
The coils of each series are relative to each other, in an inverted position, so that two coils and neighboring cores constitute an elongated magnet provided with North and South poles. The arrangement is such that one of the polar rings acts as the North Pole and the other as the South Pole.
In motors which have only one set of rotor coils, the combination of electromagnetic fluxes is achieved through a cast iron rotor plate.
As the path followed by the magnetic flux increases with the diameter of the rotor, the loss of efficiency also increases with this diameter, so that, in order to remain economically in use, motors with a single set of coils must have strictly limited dimensions.
The description which will follow, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 is an axial section of the motor mounted on a horizontal base.
Fig.2 is a plan of the stator and the base.
Fig. 3 is a plan of the rotor separated from the stator.
Of course the motor can operate in any position and its mounting around a vertical axis carried by
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a horizontal pedestal is given only by way of illustration and for convenience of description.
As shown in the drawings, on the base 1 are arranged four field windings 2 helically mounted on coils 3. The lower ends of the cores 4 passing through these windings are fixed to the base 1 in the vicinity of the periphery and, preferably, to equal to each other (fig 2).
Four other separate field windings 5 are, in the example shown, mounted on the upper part of the motor and are helically wound on coils 6 through which cores 7 pass; these are fixed to the underside of a fixed plate 8, made of iron, this plate being able to be supported by a disc 9 of suitable non-magnetic material, for example aluminum; the disc 9 'is firmly attached to the base 1, for example by means of bolts or spacers 10.
The upper ends of the cores 4, passing through the coils 2, are connected to each other by a closed ring 11, at the end and the lower ends of the cores 7, relating to the upper coils 6, are similarly connected by an iron ring 12 The stator rings 11 and 12 preferably have an approximately triangular cross section; the first having a vertical internal face 13 and the second an external face 14, also vertical.
Windings 2 and 5 can be connected in pairs in parallel so as to alternately create North poles and South poles. They can be connected in series to give rise to two or four inductin poles.
The necessary connections are made by means of pads 15 belonging to a switch which can be provided with one or more moving parts coming into contact with the pads.
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fixed 15,
The rotor comprises a plate 16 of non-magnetic material, for example aluminum, which is keyed on a vertical axis 17 supported by a slider 18 housed in the center 19 of the base 1. The upper end of this axis 17 passes through a bearing carried by the plates 8 and 9 of the stator, and, to the upper part of this axis which emerges from the apparatus, is fixed a pulley 20 which can be connected by a suitable transmission to the part to be driven.
A series of rotor windings 21 is attached to the top face of the platen 16 while a second set of rotor windings 22 is mounted to the top face of this platen, the windings 21 and 32 being helically mounted, respectively. on coils 23 and 24.
A common core is assigned to each pair of neighboring upper and lower coils 22 and 21, and at their lower part, all these cores are connected by a closed ring 25, made of iron; the upper ends are similarly connected by a ring 28; these two rings preferably have a triangular cross section, and the ring 25 has a vertical surface 27 rotating in the immediate vicinity of the vertical surface 13
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trust axis 11; unnetiu 3 <3 lr3ctl, c;
6czlc; mdtL a vertical surface 28 which moves toisinage of the vertical surface 14 of the ring 12,
The coils 21 ′ and 22 are connected, in the usual manner, to a switch 29 mounted on the shaft 17 and which is electrically insulated from it, a set of four brushes 30 is pressed against this switch, the brushes being housed in ports. hollow cylindrical brushes 31 fixed to the base 1, but isolated therefrom; the brush holders 31 are electrically connected to the terminals ¯ 32 and the line wires can be fitted to these.
In the improved motor the rotor disc can
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be made of any non-magnetic substance, for example aluminum as indicated above, since it does not have to combine the electromagnetic fluxes of the field coils, since this combination takes place between the two series of rotor coils.
As the nuclei of one of the series are applied against those of the other series, the path followed by the magnetic flux to reach the place where there is combination, is very short and remains independent of the size and the diameter. of the rotors As a result, ob obtains a much greater efficiency; the path of the magnetic flux is reduced to a minimum and losses by magnetic leakage and lengthening of the circuit in the iron are eliminated,
Another advantage of this mode of construction resides in the fact that each series of coils of the rotor can function independently in any of the magnetic camps or simultaneously in both fields; it suffices to vary the motor connections correspondingly using a suitable switch.
The number of sets or groups of coils of the rotor can be increased, if desired while using only one collector and one switch, and in this way, the power can be increased and changed at will at the mcyen of any suitable switch. In this way, one obtains the possibility of running the motor at low highness, even as a series motor, since each magnetic field only exerts its influence on half of the rotor and, therefore, it is relatively much stronger. than the rotor.
The advanced motor can be used at any voltage, with all kinds of currents, and finally any accessible speed desired, by varying the power and intensity.
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of the magnetic flux produced by the rotor, - the improved motor has a much higher efficiency than all the universal motors known until now;
despite the fact that its rotor has a series of windings the motor only needs one collector which operates two or four poles, either as a shunt motor, or as a series motor, or as a compound motor, and each motor half works independently or its two halves work in series *
Because of its high efficiency the motor can be built in much smaller dimensions than all other universal motors of the same power.