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machine électrique rotative produisant ou utilisant immédiatement une tension constante sans l'intervention d'un organe commutateur,
La présente invention est relative à une machine élec- trique rotative, générateur ou moteur, destinée à produire ou à utiliser une tension oonstante sans faire emploi d'un organe com- mutateur ou redresseur, tel un collecteur à lames.
Elle est basée sur l'emploi d'un aimant ou d'un élec- troaimant cylindrique, en double cloche, dont les pôles ménagent entre eux un es.pace vide en forme d'anneau, autrement dit un entrefer annulaire, dans lequel règne un champ magnétique de direotion radiale possédant la caractéristique d'être de sens invariable sur tout le pourtour de l'entrefer.
Un conducteur rectiligne que l'on fait tourner dans l'entrefer, en le maintenant parallèle à l'axe de l'aimant,
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balaye ainsi un champ magnétique toujours de même sens et est donc le siège d'une force électromotrice également de sens cons- tant au cours d'une révolution complète.
La figure 1 en donne une représentation schématique :
A et B sont les pièces polaires cylindriques ménageant entre elles l'entrefer annulaire C,et D est la bobine d'excitation, de forme annulaire également; E est un conducteur tournant dans l'entrefer.
A l'une de ses extrémités, il est relié à une bague F et à l'autre il est fixé sur le disque G solidaire d'un arbre de rotation ; deux frotteurs touchant la bague F et le disque G permettront de relier le conducteur à un circuit extérieur. Ce circuit sera parcouru par un courant constant (courant continu) durant la rota- tion du conducteur E; le système engendre donc immédiatement un courant constant, continu, sans nécessiter l'intervention d'un organe commutateur ou redresseur.
Inversement, si la bague F et le disque G sont reliés par les frotteurs à une source extérieure à tension constante, le conducteur E sera parcouru par un courant constant et il sera ainsi sollicité à tourner constamment dans le même sens, puisque dans toute position il réagit sur un champ magnétique partout de même sens dans l'entrefer annulaire C; le système constitue, cette fois, un moteur à courant continu dépourvu de commutateur.
La disposition de la figure 1, même en adoptant une série de conducteurs tels que E pour constituer une cage dtécu- reuil ou encore en utilisant un anneau cylindrique conducteur dont E représenterait une génératrice, ne permettrait pas de répondre aux caractéristiques multiples que l'on peut exiger de la machine.
Et tout particulièrement, on ne peut pas, en multipliant les conducteurs tels que E, les réunir en série de façon à ce que les forces électromotrices propres à chacun d'eux s'additionnent,
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afin d'obtenir avec ce genre de machine une différence de poten- tiel dont la grandeur pourrait être choisie à volonté. on parviendra à ce résultat par une forme de réalisation telle que représentée par la figure 2 et décrite ci,après.
L'électroaimant cylindrique est scindé en deux parties, l'une A. fixe, et l'autre B, mobile autour de l'axe commun, la coupure annulaire H, qui est un entrefer nuisible, étant réduite au minimum compatible avec la rotation de B vis-à-vis de A. C'est l'entrefer utile et D la bobine d'excitation, tous deux annulaires; G est un croisillon en métal non magnétique reliant B à l'arbre de la machine.
Au lieu de faire usage du conducteur E de la figure 1, enroulons un fil isolé sur l'armature B, en utilisant l'ouverture I, de façon à former les spires de la bobine E de la figure 2, dont les extrémités d'entrée et de sortie sont reliées respecti- vement à deux bagues, placées sur l'arbre.
Faisons tourner B et, par conséquent, la bobine E, et notons que dans l'entrefer C il existe un champ magnétique radial de sens constant, mais qu'à l'intérieur de l'armature B, le champ est nul. par conséquent, la partie de chaque spire située à l'extérieur de B devient le siège d'une force électromotrice de même sens pour chcune, tandis que la partie qui se trouve à l'in- térieur de B, ne subissant l'action d'aucun champ, n'engendre aucune force électromotrice venant s'opposer à l'une des précé- dentes.
Vu-la continuité du fil enroulé, les forces éleotromotri- ces induites dans les parties externes des spires s'additionnent donc dans-la bobine E, ce qui permet de créer une différence de potemtiel importante entre ses extrémités d'entrée et de sortie, c'est-à-dire entre les bagues placées sur l'arbre.
Ce résultat est obtenu par le fait d'avoir disposé la moitié de chaque spire dans l'espace vide central de ,1'aimant cylindrique, où le champ magnétique est nul.
Nous pouvons évidemment placer plusieurs bobines E sur l'armature B et les relier toutes en parallèle aux deux bagues, ou
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toutes en série entre les deux bagues, ou encore en plusieurs séries en parallèle, suivant la grandeur de la différence dé potentiel que l'on désire développer.
La figure 3 représente une autre forme de réalisation comportant deux bobines d'excitation D.
La machine est constituée par l'emploi de dispositions sûres et éprouvées et son mode de construction et de fonctionne- ment est de nature à permettre : de produire immédiatement une tension constante grâce à l'em- ploi d'un aimant cylindrique et grâce à la disposition du bobinage qui place une moitié des spires dans l'espace vide central de l'aimant, dépourvu de champ magnétique.
La génération, directe d'une tension constante élimine le commutateur redresseur, par exemple le collecteur à lames, avec tous ses inconvénients, et, notamment, l'obtention d'une tension élevée se trouve ainsi considérablement facilitée.
Semblablement la machine peut constituer un moteur alimenté à tension constante (courant continu) sans devoir possé- der un commutateur, c'est-à-dire sans que se pose un problème de commutation, notamment très important pour les moteurs de trac- tion, en raison du renversement du sens de rotation et de l'inté- rêt de réduire l'encombrement, le poids et l'entretien, ce què permet l'élimination du collecteur.
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rotary electric machine producing or using immediately a constant voltage without the intervention of a switching device,
The present invention relates to a rotary electric machine, generator or motor, intended to produce or use an oonstant voltage without using a switching or rectifying member, such as a blade collector.
It is based on the use of a magnet or a cylindrical electromagnet, in a double bell, the poles of which leave between them an empty space in the form of a ring, in other words an annular air gap, in which reigns. a magnetic field of radial direction having the characteristic of being of invariable direction on all the circumference of the gap.
A rectilinear conductor that is rotated in the air gap, keeping it parallel to the axis of the magnet,
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This sweeps away a magnetic field always in the same direction and is therefore the seat of an electromotive force also of constant direction during a complete revolution.
Figure 1 gives a schematic representation:
A and B are the cylindrical pole pieces leaving between them the annular air gap C, and D is the excitation coil, also annular in shape; E is a conductor rotating in the air gap.
At one of its ends, it is connected to a ring F and at the other it is fixed on the disc G integral with a rotation shaft; two wipers touching the ring F and the disc G will connect the conductor to an external circuit. This circuit will be traversed by a constant current (direct current) during the rotation of the conductor E; the system therefore immediately generates a constant, continuous current, without requiring the intervention of a switching or rectifying member.
Conversely, if the ring F and the disc G are connected by the wipers to an external source at constant voltage, the conductor E will be traversed by a constant current and it will thus be requested to rotate constantly in the same direction, since in any position it reacts on a magnetic field everywhere in the same direction in the annular air gap C; the system is, this time, a direct current motor without a switch.
The arrangement of FIG. 1, even by adopting a series of conductors such as E to constitute a squirrel cage or even by using a conductive cylindrical ring of which E would represent a generator, would not make it possible to respond to the multiple characteristics that we have. may require the machine.
And in particular, we cannot, by multiplying the conductors such as E, unite them in series so that the electromotive forces specific to each of them are added,
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in order to obtain with this kind of machine a difference in potential, the size of which could be chosen at will. this result will be achieved by an embodiment as shown in FIG. 2 and described below.
The cylindrical electromagnet is split into two parts, one A. fixed, and the other B, movable around the common axis, the annular cut-off H, which is a harmful air gap, being reduced to the minimum compatible with rotation from B to A. It is the useful air gap and D the excitation coil, both annular; G is a non-magnetic metal spider connecting B to the machine shaft.
Instead of using the conductor E of figure 1, wind an insulated wire on the armature B, using the opening I, so as to form the turns of the coil E of figure 2, the ends of which inlet and outlet are connected respectively to two rings, placed on the shaft.
Let us turn B and, consequently, the coil E, and note that in the air gap C there is a radial magnetic field of constant direction, but that inside the armature B the field is zero. consequently, the part of each turn situated outside B becomes the seat of an electromotive force of the same direction for each one, while the part which is inside B, not undergoing the action no field, does not generate any electromotive force opposing one of the previous ones.
Considering the continuity of the wound wire, the electromotive forces induced in the external parts of the turns are therefore added in the coil E, which makes it possible to create a significant difference in potential between its input and output ends, that is, between the rings placed on the shaft.
This result is obtained by the fact of having arranged half of each turn in the central empty space of the cylindrical magnet, where the magnetic field is zero.
We can obviously place several coils E on the armature B and connect them all in parallel to the two rings, or
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all in series between the two rings, or again in several series in parallel, depending on the magnitude of the potential difference that is to be developed.
FIG. 3 represents another embodiment comprising two excitation coils D.
The machine is made up of the use of safe and tested arrangements and its method of construction and operation is such as to allow: to immediately produce a constant voltage thanks to the use of a cylindrical magnet and thanks to the arrangement of the coil which places half of the turns in the central empty space of the magnet, devoid of a magnetic field.
The direct generation of a constant voltage eliminates the rectifier switch, for example the blade collector, with all its drawbacks, and, in particular, obtaining a high voltage is thus considerably facilitated.
Similarly, the machine can constitute a motor supplied at constant voltage (direct current) without having to have a switch, that is to say without a switching problem arising, particularly very important for traction motors, due to the reversal of the direction of rotation and the advantage of reducing the size, weight and maintenance, which allows the elimination of the collector.