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" Procédé et dispositif pour la transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique et vive-versa ".
La présente invention est relative à un procédé et au dispositif pour la transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique et vice-versa à l'aide d'une machine éleotrique rotative, génératrice ou productrice de courant éleo-' trique, comportant un inducteur et un induit, disposés concen- triquement,
Dans les machines de ce genre, par exemple génératrices de courant, la tension générée dans un conducteur en mouvement dans le champ magnétique est proportionnelle à l'induction, la longueur du conducteur et à la vitesse de déplacement de oeluioi, cette vitesse étant à considérer par rapport au champ inr ducteur.
Conformément à l'invention on imprime un mouvement de
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rotation à l'induit et à l'inducteur, en donnant à ces mouvements rotatoires des sens opposés. Il s'ensuit que la vitesse relative des conducteurs de l'induit, par rapport au champ, sera la somme de leur propre vitesse et de la vitesse de déplacement du ohamp, résultant du déplacement de l'inducteur. L'application de ce procédé aux machines éleotriques, soit génératrioes soit réceptrices du courant, permet donc de réduire oon- sidérablement leur vitesse de rotation et, de ce fait, les épaisseurs de matières, étant donné que la force oentrifuge est proportionnelle au oarré de la vitesse.
D'autre part en conservant les dimensions normales d'une pareille machine, sa puissance s'élèvera en mesure de l'augmentation de la vitesse de rotation de l'élément immobile dans les machines actuellement oonnues.
Avantageusement, et pour que les phénomènes électriques s'accomplissent dans les conditions optimum de rendement, les mouvements de rotation de l'inducteur et de l'induit dans une machine à courant continu, s'exécutent à des vitesses égales ; dans ce but l'invention prévoit des dispositifs de synchronisation, qui peuvent être purement mécaniques, par exemple consti- tués d'un train d'engrenages, ou bien purement éleotriques, en prenant par exemple le nombre d'encoches de l'inducteur de la maohine égal au nombre d'encoches de l'induit.
Une forme de réalisation de l'invention, donnée à titre explicatif non limitatif, sera décrite ci-après et illustrée par les figures du dessin annexé.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine électrique rotative selon l'invention, réalisée comme groupe générateur-moteur, ou auto-générateur.
La figure 2 est un schéma des connexions électriques dans le groupe.
La figure 3 est une coupe longitudinale et montre en dé-
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tail la commande des organes inducteurs de la maohine.
La figure 4 est une coupe longitudinale et montre en détail les collecteurs de la machine.
Le présent exemple de réalisation se rapporte, comme oité oi-devant, à un groupe générateur-moteur, comprenant en substance une machine génératrice de courant continu et une maohine réceptrice de courant, montées sur un arbre commun, et comportant des induits et inducteurs rotatifs, le groupe ainsi constitué étant combiné aveo une batterie de choc, destinée à régulariser le fonotionnement de l'ensemble.
Si l'on se réfère à la figure 1, les organes rotatifs du groupe auto-générateur sont montés sur un arbre 40, comportant une partie alésée 40a, cette partie étant filetée aux endroits 40b et 400, afin de permettre la fixation d'un bout d'arbre 2, possédant des portions filetées 2a et 2b, se vissant dans les portions filetées 40b et 40c. L'extrémité saillante du bout d' arbre est soutenue par une pièce en T 20, dans laquelle sont montés également deux bras 1, formant un des supports du groupe.
Le second support est constitué par la pièce 50, qui possède les aménagements nécessaires pour permettre le logement d'un roulement 67, dont la bague intérieure est calée sur un arbre creux 22, entourant l'arbre fixe 40. L'arbre 22 est monté à roulement sur l'arbre 4 à l'intermédiaire d'un roulement 66, maintenu en place par les rondelles qualibrées 63, la rondelle 71 et les éorous 72 et 73 et d'un roulement 35, ce dernier se trouvant à l'endroit où commence la partie alésée de l'arbre 4. Sur l'arbre 22 sont fixés les induits de la partie génératrioe et motrice du groupe et sont montées à libre rotation les parties inductrices des éléments moteurs et générateurs de celui-ci.
L'induit de la partie motrice du groupe générateur oomprend en substance les deux flasques en forme de disque 25,
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calées sur l'arbre creux(22 à l'intervention de quatre olavettes 23, maintenues en place par des vis 24, la position exaote des flasques 25 étant déterminée par les prisonniers 32, faisant fonction de repères de montage, tandis que les flasques susdites sont assemblées par des boulons 31. Les flasques 25 servent de supports à des anneaux en fer doux 26, et aux enroulements 82.
La partie inductrice de l'élément moteur du groupe oomporte les flasques 20 et 33, montées à rotation sur l'arbre 22 à l'intervention des roulements à billes 21 et 36. Entre les deux flasques susdites sont disposés deux anneaux oalibrés 27, ayant une section en U, et entre lesquels sont disposés les anneaux 28, réalisés en fer doux et constituant le oirouit magnétique de la partie induotrioe, le tout étant assemblé par des boulons 30. Dans la rainure circulaire à section rectangulaire des anneaux à profil en U 27 sont logés les enroulements 83 de l'inducteur. La rotation de cette partie du groupe, dénommée également stator, est commandée par l'arbre 22.
Dans cette intention celui-ci est muni d'un flasque 17, solidarisé à lui, et appuyant sur l'arbre 4 à l'interposition d'un roulement à billes 14, oomportant deux rangées de billes, dont l'une sert de butée ; le flasque 17 est boulonnée une couronne 16, à denture conique. Sur le flasque 20 est boulonnée une cuvette 7, prenant appui sur le bout d'arbre fixe 2 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 6, oomportant deux rangées de billes comme le roulement 14, dont une rangée sert de.butée. Ce roulement est maintenu en place au moyen des vis 4, et protégé par une coiffe 5. Le fond de la cuvette 7 est pourvu d'une oouronne 8, à denture conique, solidarisée à la dite ouvette au moyen de boulons, et étant en tous points similaire à la couronne 16.
Les deux couronnes 16 et 8 engrènent avec des pignons à denture conique 12 et 12a, montés respectivement sur des mannetons 11
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à l'interposition de roulements à billes 13, les mannetons 11 étant calés sur l'arbre 4,. et maintenus en plaoe par les rondelles calibrées 10 et 15.-Entre les rondelles calibrées 10 et le fond de la cuvette 7 est disposé un roulement à billes 9.
Comme déjà cité plus haut dans la description, l'arbre creux 22 sert également de support aux parties inductrices et induites de l'élément générateur du groupe. L'induit de cet élément est constitué par des demi-oylindres 42, pourvus de flasques 42a, comportant des rainures circulaires 42b, servant de logement aux enroulements 81, des anneaux en fer doux 39 étant emprisonnés entre les flasques 42a, cependant que les éléments cités ci-devant sont assemblés à l'aide de boulons 43.
La position exaote de l'induit de l'élément générateur sur 1' arbre 22 est déterminée à l'aide de prisonniers 41, faisant fonction de repères de montage. La partie Inductrice de l'élément générateur du groupe comporte un flasque 37, calé sur le flasque 33, les anneaux en acier doux 38 et une cuvette 56, ainsi que les enroulements 80, logés dans des rainures circulaires à profils rectangulaires 37a et 56a, aménagées respeotivement dans le flasque 37 et la cuvette 56, laquelle est montée à libre rotation sur l'arbre 22 au moyen d'un roulement à billes 64.
L'arbre 22 supporte, outre les parties inductrices et induites des éléments générateurs et moteurs du groupe auto-générateur, deux collecteurs 53 et 54, isolés entre eux et de 1' arbre 22 par une pièce isolante 55. Le collecteur 53 est raocordé aux enroulements 81, et le oolleoteur 54 est raccordé aux enroulements 82. Sur les anneaux en fer doux 38, constituant le circuit magnétique de l'inducteur du générateur de courant électrique est calé un collecteur 44 à six bagues A, B, C, D, E et H, les bagues A et B étant reliées aux enroulements 83 au moyen des conducteurs 39, tandis que les bagues 0 et D et E et
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H sont respectivement raccordées aux enroulements 80 au moyen des conducteurs 78 et à deux balais frottant sur le collecteur 53 à l'aide de lamelles 77.
Les balais cités sont montés à glissement dans leurs porte-balais respectivement 51A et 51B pour la bague H et 51C et 51D pour la bague E, les porte-balais étant montés sur la cuvette 56.
En bout de la cuvette 56 est monté un oolleoteur à deux bagues 65A et 65B, raccordées chacune à deux balais frottant sur le oolleoteur 54. Les balais auxquels est raccordée la bague 65A sont montés à glissement dans les porte-balais 52A et 52B, fixés sur la ouvette 56, et les balais auxquels est raccordée la bague 65B sont montés à glissement dans les portebalais 52C et 52D, montés également sur la cuvette 56.
Le support 50 du groupe auto-générateur porte deux pièces- supports 48 et 61 ; lapièce support 61 porte les six porte-ba- lais 57a et 57b, 58a et 58b et 59a et 59b; ces six porte-balais sont isolés entre eux et du support et raccordés un par un à six porte-balais 45a et 45b, 46a et 46b, et 47a et 47b, fixés sur la pièce support 48 et isolés entre eux et du support, leur raccordement se faisant dans l'ordre suivant : 45a à 57a, 45b à 57b, 46a à 58a, 46b à 58b, 47a à 59a et 47b à 59b.
Sur le support 50 sont en outre montées deux paires de balais, montés à glissement dans les porte-balais 49A et 49B isolés entre eux et du support, et fixés par la vis 69 sur le support 50, ainsi que deux paires de balais montés à glissement dans les portebalais 60A et 60B, fixés sur le support 50 à l'aide d'une tris 70. Les quatre porte-balais cités sont raccordés deux par deux, etest-à-dire que 49A est raccordé à 60A et 49B à 60B.
En bout de l'arbre 22 est oalé un organe de transmission de la force, et constitué par un accouplement à oardan 74 muni de goujons d'acoouplage 65. Il est bien entendu que cet élément peut également être une poulie ou un autre moyen d'accouplement
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ou de transmission.
Aux bornes des balais 45a et b, 46a et b, 47a et b, 49a et b sont connectes les différents câbles ou conducteurs venant des organes intercalés entre la génératrice et le moteur, et qui sont :
Une batterie de choc 25 ( voir figure 2 ) ,
Un transformateur 86,
Un commutateur 88,
Un démarreur 118,
Un rhéostat de ohamp 114,
Un interrupteur 120', des voltamètres 89 et 108 et des ampèremètres 93 et 113.
Dans la figure 2, 84 représente le groupe générateur rotatif, des bornes duquel partent : le fil 85 ( de signe + ) est raccordé à l'enroulement primaire d'un transformateur 86; le fil 87 est le retour du bobinage du commutateur 88; le fil 89 est la sortie de l'enroulement primaire du transformateur 86 et est raccordé à l'entrée du bobinage du commutateur 88. Entre les bornes de la génératrice est branché un voltmètre 89, au moyen des fils 90 et 91. Le fil 92 est le départ ( de signe + ) de l'enroulement secondaire du transformateur 86; dans le oircuit de ce fil est intercalé un ampèremètre 93, le fil 94 étant raccordé à la borne 96a du oommutateur 88.
Le pale positif de la batterie de choc 95, est raccordé aux bornes 96c et 98a du commutateur 88, par le fil 99. Le pôle négatif de la batterie de choc 95 est relié à la borne 1000 du commutateur 88, par le fil 101.
La borne 100a du commutateur 88 est reliée par le fil 102 au retour de l'enroulement secondaire du transformateur 86. La borne 98c est reliée à la borne 100a par le fil 103; la borne 104a est reliée aux bornes 100c et 98d par le fil 105, la borne 104c est reliée à la borne 96a du commutateur 86 par le fil 106.
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Dans la figure 2, 107 représente le moteur électrique entre les bornes duquel est branché un voltamètre 108 au moyen des fils 109 et 110, raccordés respectivement aux fils 111 et 112, reliés aux dites bornes du moteur 107. Le fil 111 est raocordé à la borne 100b du commutateur 88. Le fil 112 est raccor- dé par l'une de ses extrémités au moteur 107 et par l'autre au moyen du fil 110 à un ampèremètre 113.
La sortie de l'ampèremètre 113 est reliée à la borne de sortie de courant électrique du rhéostat de champ 114, par le fil 115; le ourseur 116 du rhéostat 114 est relié au ourseur 117 du démarreur 118 par le fil 119; la borne d'arrivée de courant électrique du démarreur 118 est reliée à l'une des bornes de l'interrupteur 120' par le fil 120; l'autre borne de l'interrupteur est reliée par le fil 121' à la borne 96b du commutateur 88, et par le fil 122 aux bornes 96d et 98b.
Le fil 111 du moteur la? est relié à la borne 100d par le fil 124, et par le fil 125 à la borne 104b du oommutateur 88.
La borne 104d est raccordée aux bornes 96c et 98a du oommutateur 88 par le fil 126.
Le bobinage du commutateur 88 est tel que, lors d'un abaissement du régime du groupe auto-générateur tel que le débit de la génératrice rotative de oourant électrique vient à être inférieur à l'alimentation du moteur seul, l'armature 88a du commutateur tombe, entrainant les oontaoteurs 96 - 97 - 100 et 104 de sorte à les mettre en contact respectivement aveo les bornes 96c et d, 98c et d, 1000 et d et 1040 et d; à ce moment c'est la batterie de choc 95 qui alimente le moteur 107; le courant fourni par la génératrioe 84, est dirigé vers la batterie de choc 95.
Quand l'armature 88a est attirée par le bobinage du oommutateur 88, entrainant les contacteurs 96 - 97 - 100 et 104, mettant respectivement en contact les bornes 96a et b, 98a et b,
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100a et b, 104a et b; le courant de la génératrioe rotative 84 est dirigé vers le moteur 107 et l'exoédent vers la batterie de choc 95.
Comme déjà cité au début de la description, une forme de réalisation très avantageuse de l'invention est constituée par le groupe auto-générateur décrit ci-devant. En effet, ce groupe comportant une partie génératrioe de oourant électrique et une partie réoeptrioe, avec les organes accessoires régulateurs, forme un ensemble oompaot et léger, dont le domaine d'applica- tion a une grande étendue. En effet, la puissance disponible peut par exemple être appliquée à la propulsion de véhicules, de bateaux, à la commande de machines diverses, etc..
Cependant, l'invention n'est pas limitée à cette réalisation, parce qu'il est également intéressant de réaliser des machines électriques soit simplement génératrices, soit simplement motrioes, possédant la caractéristique de grande légèreté pour une puissanoe donnée, ces machines pouvant avoir également de nombreuses applioations dans tous les domaines où il est fait usage d'un courant électrique et où l'on a besoin d'énergie méoanique.