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BREVET D'INVENTION Moteur de condensateur monophasé à faible puissance.
L'invention est relative à un moteur de condensateur monophasé à faible puissance et elle est caractérisée, plus particulièrement, par l'utilisation de pôles feuilletés prononcés qui comportent des pièces polaires amovibles et massives dont les faces situées dans le sens de l'arbre du rotor, s'étendent obliquement par rapport à cet arbre et sont réunis par paires l'une à l'autre.
Notamment pour les moteurs monophasés à faible puissance, tels, par exemple, que les moteurs de phonographe, qui peuvent être raccordés au réseau urbain, il est avantageux, en vue d'obtenir un rendement favorable, d'engendrer le déphasage requis pour le champ tournant du stator au moyen d'un condensateur.
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Au point de vue économique, il est recommandé, en outre, d'utiliser pour un moteur de ce genre des pôles prononcés parce que ceci permet d'utiliser des simples bobines d'intensité cylindrique au lieu de bobines faites au gabarit et disposées dans des fentes. Du fait que, en combinaison avec les deux caractéristiques mentionnées en dernier lieu (utilisation d'un condensateur et pôles prononcés), on utilise des pièces polaires dont les côtés s'étendent obliquement par rapport à l'arbre du rotor, de sorte que la résistance magnétique existant entre la pièce polaire et le rotor, augmente à partir du milieu de la pièce polaire vers les côtés pointus et qu'il se produit dans l'entrefer du moteur une distribution de champ favorable, on obtient un moteur à faible puissance qui peut être construit de façon simple et peu coûteuse et qui possède,
en plus d'un rendement élevé (par exemple de 10%), un couple constant tel qu'il est désirable et nécessaire, par exemple, pour les moteurs de phonographe.
Suivant un mode de réalisation de l'invention qui présente des avantages supplémentaires, les pièces polaires sont réunies en un anneau qui possède, dans les parties situées entre les pôles, une résistance magnétique plus élevée, par exemple par suite de la présence de matière amagnétique ou de fentes, par rapport aux autres parties de l'anneau. La forme annulaire permet de serrer les pièces polaires de façon simple entre les pôles. En raison de la présence de fentes, de trous ou d'autres points affaiblis, il est possible que, au cours du montage, la forme de l'anneau s'écarte à un certain degré de la forme circulaire, ce qui ne présente, toutefois, aucun inconvénient parce que ceci provoque également une augmentation de la résistance magnétique à partir de l'entrefer vers les côtés des pièces polaires.
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Comme les pièces polaires sont établies en matière pleine, il est possible en pratique de donner aux dimensions dans la direction de l'arbre du rotor une valeur supérieure à celle de la hauteur du paquet de tôles constituant le stator, comme le montrent nettement les figures du dessin annexé. Ceci a pour résultat qu'en passant aux pièces polaires, le flux magnétique sortant du stator, se répartit sur une aire plus grande de sorte que, pour le même intervalle libre entre le stator et le rotor, la résistance magnétique de l'entrefer est réduite en raison inverse de l'aire. En partant du plus petit intervalle libre qui puisse être obtenu dans une fabrication en série, ceci implique que le moteur emprunte au réseau un courant moins fort.
Avec l'utilisation de pièces polaires feuilletées, on n'obtient pas cet avantage parce que dans ce cas, tout en s'élargissant, le flux doit traverser en série les couches isolantes-interposées entre les tôles, l'avantage dû à l'élargissement étant ainsi annulé.
Un avantage supplémentaire des pièces polaires massives et axialement allongées réside dans le fait que la dispersion du stator est réduite considérablement, ce qui est avantageux pour la valeur du couple.
Du fait que les pièces polaires sont amovibles, on obtient, comme on le sait, l'avantage supplémentaire que l'on peut aisément faire glisser les bobines de champ, à partir de l'intérieur, sur les pôles faisant office de noyaux de bobine.
Il est recommandé de rendre l'arc polaire égal à deux tiers environ du pas polaire. Comme on le sait, ceci peut avoir pour résultat que la répartition du champ tournant sur la périphérie du rotor devienne aussi sinusoïdale que possible, ce qui est avantageux en ce qui concerne la constance du couple de commande. En outre, le bourdonnement
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produit fréquemment par suite de la présence de champs har- moniques plus élevés, en est réduit.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les pièces polaires sont réunies en une bague mince et mas- sive qui possède une résistance magnétique sensiblement uniforme en tous points. Bien que ceci soit accompagné d'une diminution du couple, par exemple de 20%, les avantages d'une fabrication plus simple et moins coûteuse compensent complètement cet inconvénient dans les cas où le moteur ne doit pas donner sa puissance extrême. Le couple demeure encore amplement suffisant pour un moteur de phonographe.
Dans ce cas, il est possible, par exemple, de construire un moteur ayant un volume de 70 x 70 x 30 cm3 et fournissant, pour 2000 tours/min, un couple de plus de 50 gr.cm.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant du texte que du dessin, faisant bien entendu partie de l'invention.
Sur le dessin, les figures 1 et 2 représentent respectivement une coupe longitudinale et une coupe trans- versale d'un moteur réalisé conformément à l'invention.
Les figures 3 à 8 représentent en détail différentes espèces de pièces polaires pouvant être utilisées dans le moteur de la fig. 1.
Sur les figures 1 et 2, le stator 1 est composé d'un certain nombre de tôles assemblées au moyen de quatre boulons 2. Le stator est muni de quatre pôles prononcés 3 entourés de bobines d'intensité 4, Chaque pôle est muni d'une pièce polaire 5 présentant la forme montrée en perspective sur la fig. 3. Les côtés 6 s'étendent, dans la direction , de l'arbre 7 du rotor 7a., obliquement par rapport à cet arbre .
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Ceci provoque une augmentation de la résistance magnétique dans la direction de la flèche 8 de la fig. 3, c'est-àdire des parties faisant saillie hors des pôles. Une des pièces polaires 5 de la fig. 3 est représentée à l'état développé sur la fig. 4. Le mode de construction décrit cidessus permet de rendre l'arc polaire [alpha] (fig.4) égal à deux tiers du pas polaire, soit 2/3 x 180 = 120 , et de faire ceci à quatre reprises sur la périphérie du rotor puisque le moteur est bipolaire et le stator présente, pour ainsi dire, quatre dents et quatre fentes. Les pièces polaires peuvent être fixées aux pôles au moyen d'un boulon 9 (Fig.l).
Comme le montre nettement la fig. 2, la dimension axiale 1 des pièces polaires 5 est supérieure à la hauteur h du paquet de tôles constituant le stator 1. Le flux magnétique sortant du stator s'élargit, par conséquent, dans une proportion de 1/h.
Le schéma électrique peut être très simple. Les bobines de dents opposées peuvent être connectées en série ou en parallèle. L'un des systèmes de bobines est alimenté de façon directe à partir du réseau à courant alternatif monophasé tandis que l'autre est raccordé à ce réseau par l'intermédiaire d'un condensateur 11.
Les fentes se trouvant entre les pièces polaires représentées en perspective sur la fig. 3 peuvent être comblées, par soudure, de cuivre ou d'une autre matière amagnétique, ce qui présente l'avantage qu'il se- produit unensemble mécaniqueannulaire qui peut être serré entre les pôles, de sorte que d'autres organes de fixation peuvent être omis.
Les figures 5 à 7 représentent différents modes de réalisation de pièces polaires réunies en un ensemble annulaire. Sur la fig. 5, plusieurs fentes sont découpées
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dans une lame métallique qui est ensuite courbée pour former un anneau et est serrée entre les pièces polaires.
Sur la fig. 6, la lame est percée de trous 6 en vue d'augmenter la résistance magnétiquement aux points désirés.
La fig. 7 représente une coupe longitudinale d'une lame métallique dans laquelle on a prévu des rainures 14 qui s'étendent dans la même direction que les fentes et les rangées de trous des figures précédentes.
La fig. 8 représente finalement un anneau métallique fermé dont l'effet s'est révélé, de manière surprenante, analogue à celui obtenu dans le cas de fentes obliques, etc. La répartition requise du flux magnétique entre les pôles et le rotor, répartition qui était obtenue forcément par les mesures précitées, était obtenue automatiquement, ce qui peut être l'explication du fonctionnement satisfaisant. Pour des moteurs dont la puissance a la valeur faible envisagée ici, les pertes par courants de foucault produites dans cet anneau mince, ne sont pas sensibles en pratique.
Le rotor du moteur précité peut être du type ordinaire à armature court-circuitée.
Le moteur qui fait l'objet de l'invention, permet de réaliser aisément, avec un rendement de 10% et plus, un couple allant, par exemple, jusqu'à 350 gr.cm. dans le cas de 2000 tours par minute, ceci au contraste des moteurs à faible puissance connue dans le commerce qui ne donnent en général, pour un volume environ trois fois plus grand, qu'un couple de 50 gr. cm. environ pour 1000 tours/min. et avec un rendement de 1 à 3%.
Le moteur objet de l'invention, convient très bien à être utilisé non seulement comme moteur de phonographe
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mais en général dans tous les cas où un moteur compact à faible puissance est désirable, par exemple, dans les appareils radio-électriques pour la commande d'organes mobiles commandés à distance.
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PATENT OF INVENTION Low power single-phase capacitor motor.
The invention relates to a low-power single-phase capacitor motor and is characterized, more particularly, by the use of pronounced laminated poles which comprise removable and solid pole pieces whose faces located in the direction of the shaft of the rotor, extend obliquely with respect to this shaft and are joined in pairs to one another.
In particular for low-power single-phase motors, such as, for example, phonograph motors, which can be connected to the urban network, it is advantageous, in order to obtain favorable efficiency, to generate the phase shift required for the field. rotating stator by means of a capacitor.
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From an economic point of view, it is also recommended to use for a motor of this type pronounced poles because this allows the use of simple cylindrical current coils instead of coils made to the template and arranged in slits. Due to the fact that, in combination with the two last mentioned characteristics (use of a capacitor and pronounced poles), pole pieces are used, the sides of which extend obliquely to the rotor shaft, so that the magnetic resistance existing between the pole piece and the rotor, increases from the middle of the pole piece towards the pointed sides and when there is a favorable field distribution in the air gap of the motor, a low power motor is obtained which can be built in a simple and inexpensive way and which has,
in addition to high efficiency (eg 10%), constant torque as desirable and necessary, eg for phonograph motors.
According to an embodiment of the invention which has additional advantages, the pole pieces are united in a ring which has, in the parts situated between the poles, a higher magnetic resistance, for example due to the presence of non-magnetic material or slots, relative to other parts of the ring. The annular shape makes it easy to clamp the pole pieces between the poles. Due to the presence of slits, holes or other weakened points, it is possible that during assembly the shape of the ring deviates to a certain degree from the circular shape, which does not present, however, no inconvenience because this also causes an increase in the magnetic resistance from the air gap to the sides of the pole pieces.
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As the pole pieces are made of solid material, it is possible in practice to give the dimensions in the direction of the rotor shaft a value greater than that of the height of the stack of sheets constituting the stator, as clearly shown in the figures. of the attached drawing. This has the result that, passing through the pole pieces, the magnetic flux exiting the stator is distributed over a larger area so that, for the same free gap between the stator and the rotor, the magnetic resistance of the air gap is reduced in inverse ratio to the area. Starting from the smallest free interval that can be obtained in series production, this implies that the motor borrows less current from the network.
With the use of laminated pole pieces, this advantage is not obtained because in this case, while widening, the flux must pass in series through the insulating-layers interposed between the sheets, the advantage due to the enlargement being thus canceled.
An additional advantage of the massive and axially elongated pole pieces is that the stator dispersion is reduced considerably, which is advantageous for the value of the torque.
Due to the fact that the pole pieces are removable, one obtains, as is known, the additional advantage that one can easily slide the field coils, from the inside, on the poles acting as coil cores. .
It is recommended to make the polar arc equal to approximately two thirds of the pole pitch. As is known, this can result in the distribution of the rotating field on the periphery of the rotor becoming as sinusoidal as possible, which is advantageous with regard to the constancy of the drive torque. In addition, the hum
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frequently produced as a result of the presence of higher harmonic fields, is reduced.
In another embodiment of the invention, the pole pieces are united into a thin, massive ring which has substantially uniform magnetic resistance at all points. Although this is accompanied by a reduction in torque, for example by 20%, the advantages of simpler and less expensive manufacture completely compensate for this disadvantage in cases where the engine does not have to give its extreme power. The torque is still amply sufficient for a phonograph motor.
In this case, it is possible, for example, to build an engine having a volume of 70 x 70 x 30 cm3 and providing, for 2000 rpm, a torque of more than 50 gr.cm.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course forming part of invention.
In the drawing, FIGS. 1 and 2 represent respectively a longitudinal section and a transverse section of an engine produced in accordance with the invention.
Figures 3 to 8 show in detail different species of pole pieces that can be used in the engine of fig. 1.
In Figures 1 and 2, the stator 1 is composed of a number of plates assembled by means of four bolts 2. The stator is provided with four pronounced poles 3 surrounded by coils of intensity 4, Each pole is provided with a pole piece 5 having the shape shown in perspective in FIG. 3. The sides 6 extend, in the direction of the shaft 7 of the rotor 7a., Obliquely with respect to this shaft.
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This causes an increase in the magnetic resistance in the direction of the arrow 8 in FIG. 3, that is, parts protruding out of the poles. One of the pole pieces 5 of FIG. 3 is shown in the developed state in FIG. 4. The construction method described above makes it possible to make the polar arc [alpha] (fig.4) equal to two thirds of the polar pitch, that is 2/3 x 180 = 120, and to do this four times on the periphery. rotor since the motor is bipolar and the stator has, so to speak, four teeth and four slots. The pole pieces can be fixed to the poles by means of a bolt 9 (Fig.l).
As clearly shown in fig. 2, the axial dimension 1 of the pole pieces 5 is greater than the height h of the pack of sheets constituting the stator 1. The magnetic flux leaving the stator widens, consequently, in a proportion of 1 / h.
The electrical diagram can be very simple. Coils of opposing teeth can be connected in series or in parallel. One of the coil systems is supplied directly from the single-phase AC network while the other is connected to this network via a capacitor 11.
The slits located between the pole pieces shown in perspective in FIG. 3 can be filled, by soldering, with copper or other non-magnetic material, which has the advantage that an annular mechanical assembly is produced which can be clamped between the poles, so that other fasteners can be omitted.
Figures 5 to 7 show different embodiments of pole pieces united in an annular assembly. In fig. 5, multiple slits are cut
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in a metal blade which is then bent to form a ring and is clamped between the pole pieces.
In fig. 6, the blade is pierced with holes 6 in order to increase the resistance magnetically at the desired points.
Fig. 7 shows a longitudinal section of a metal blade in which there are provided grooves 14 which extend in the same direction as the slots and the rows of holes of the preceding figures.
Fig. 8 finally shows a closed metal ring, the effect of which has surprisingly been found to be similar to that obtained in the case of oblique slits, etc. The required distribution of the magnetic flux between the poles and the rotor, a distribution which was necessarily obtained by the aforementioned measures, was obtained automatically, which may be the explanation of the satisfactory operation. For motors whose power has the low value envisaged here, the eddy current losses produced in this thin ring are not appreciable in practice.
The rotor of the aforementioned motor can be of the ordinary type with a short-circuited armature.
The engine which is the object of the invention makes it possible to easily achieve, with an efficiency of 10% and more, a torque ranging, for example, up to 350 gr.cm. in the case of 2000 revolutions per minute, this in contrast to the low-power engines known in the trade which generally give, for a volume approximately three times greater, than a torque of 50 g. cm. approximately for 1000 revolutions / min. and with a yield of 1 to 3%.
The motor object of the invention is very suitable for use not only as a phonograph motor
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but in general in all cases where a compact low power motor is desirable, for example, in radio-electric apparatus for the control of remotely-controlled moving parts.