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EMODIEMMS A SEarIONS MITIPLES PEBFEarIONNES POUR MACHINES pjMM- ELECTRIQUES.
L'invention concerne des perfectionnements apportés aux machines électriques, particulièrement aux machines d'induction qui comportent au moins un enroulement à sections multiples intéressant en tout ou en partie soit l'inducteur, soit l'induit.
Elle a pour objet de prévoir,pour les moteurs d'induction,des enroulements multiples perfectionnés et de réalisation simple permettant de donner au moteur des caractéristiques améliorées en,conservant pendant le démarrage et la marche à vitesse normale un couple maximum.
On sait que, dans un moteur à induction, le couple est maximum
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quand la réactance de dispersion égale dans chaque spire de l'induit la réels- tance ohmique à la vitesse considérée. Pour répondre à cette condition, les constructeurs ont été amenés à concevoir des moteurs à double enroulement, dits à double cage d'écureuil, dont l'enroulement superficiel, de résistance rela- tivement élevée et de réactance de dispersion relativement faible. intervient principalement au démarrage alors que l'enroulement de profondeur, de résistance plus faible et de réactance plus grande, intervient principalement lorsque le moteur atteint sa vitesse normale.
Pour diminuer la réactance de dispersion de l'enroulement super- ficiel il est de technique courante d'introduire cet enroulement dans des eneo- ches fendues radialement par rapport aux tôles jusqu'au logement des conducteurs de l'enroulement profond.
Toutefois, les moteurs réalisés suivant cette technique accusent en pleine charge un couple maximum inférieur en même temps qu'un glissement supérieur aux couple et glissement présentés par un moteur à simple cage de couple au démarrage identique. Ceci est dû au fait qu'aux abords de la pleine charge, la fréquence induite étant faible, les courants induits se répartissent sensiblement dans les deux enroulements en proportion inverse de leur résistan- ce. En outre, dans les moteurs à double enroulement obtenus par coulée d'un métal conducteur dans les encoches,
il n'est pas possible d'augmenter autant qu'on le désire la résistance de l'enroulement extérieur à faible réactance en raison de l'obligation de laisser à cette partie de l'encoche une section suffisante pour rendte la coulée du métal possible dans de bonnes conditions.
De plus; les fentes dont il est question ci-dessus,reliant l'enroulement exté- rieur de grande résistance et de faible réactance de dispersion à l'enroulement .
Intérieur de grande réactance et de faible résistance, sont remplies du même métal conducteur, ce qui a pour effet de diminuer la proportion du courant in- duit en pleine charge dans l'enroulement profond et, par conséquent, de dimi- nuer encore le couple maximum tout en augmentant le glissement.
Les enroulements à multiples sections perfectionnés proposés par l'invention, qu'ils soient coulés ou bobinés, permettent d'obtenir, tout en conservant au démarrage les caractéristiques favorables des moteurs à dou- ble enroulement, un couple maximum et un glissement en pleinehcharge plus favorables que ceux qu'il est possible d'obtenir avec des moteurs à double cage tels que réalisés jusqu'ici.
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pour atteindre ce but, l'invention propose les moyens suivants :
Pour obtenir des caractéristiques correspondant à celles des moteurs à simple ou à double enroulement, on utilise, conformément à l'invention, un induit divisé longitudinalement en deux ou plusieurs parties comportant, en proportions convenablement choisies, les unes un enroulement simple, les autres un enroulement double, les encoches de l'un des type d'enroulement pouvant ou non se trouver en ligne axiale avec les encoches de l'autre type d'enroulement, les deux types d'enroulement pouvant ou non être séparés par des bagues de court-circuit rivées aux conducteurs ou coulées en même temps que l'enroulement lui-même, Des exemples de ces moyens sont donnés aux figures 1 et 2, pour un induit coulé, et aux figures 3 et 4 pour un induit bobiné.
La figure 1 représente une vue de face d'un rotor d'une machine dynamo électrique conforme à l'invention sectionnée en profondeur et la figure 2 une vue en élévation de la même machine*
Sur les figures, 10 représente un noyau composé de tôles en matériau magnétique ayant un certain nombre d'encoches d'enroulement à sa périphérie.
Deux groupes de tôles sont représentés, l'un ayant des encoches 11 de section simple relativement grande tout autour de la périphérie du rotor; l'autre groupe ayant des encoches à section double 21 dont l'une extérieure relativement faible 12 et l'autre intérieure relativement grande 13* Ces deux sections sont réunies par un raccord étroit 14, Des bagues de court-circuit 19 sont ménagées aux extrémités des tôles et sont fixées par coulée, soudage, brasure, soudure, rivetage, ou de n'importe quelle autre manière, aux extrémités des conducteurs pour les réunie entre eux et fermer les circuits*
La figure 3 représente une vue de face d'un rotor constitué d'un certain nombre de groupes de tôles à encoches 10 s'étendant tout le long du rotor, un groupe est constitué de tôles à encoches de section simple 16,
alors que l'autre groupe est constitué de tôles à encoches à sections multiples 21 comportant une section extérieure relativement petite 12 et une section intérieure relativement grande 13. Un même type de conducteurs peut s'introduire dans les encoches 15 et 21, mais les encoches 21 contiennent en plus deux conducteurs additionnels placés dans la partie la plus large de l'encoche.
La figure 4 représente la disposition relative des conducteurs,, ainsi que des bagues conductrices de court-circuit 23 fournissant aux groupes de tôles des enroulements pratiquement indépendants.
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La figure 5 représente une autre forme de l'invention. Les tôles 10 du noyau sont identiques et pourvues d'encoches à simple section 11 et d'encoches à sections multiples 21. Le nombre et la disposition des encoches à sections multiples peuvent être modifiés à volonté. En assemblant le noyau, les tôles sont disposées de manière à ce que les encoches à section simple se prolongent dans les encoches à sections multiples, de cette manière, avec un seul type de tôles on peut réaliser un grand nombre de moteurs de caractéristiques différentes.
Sur la figure 5, on a représenté, à titre d'exemple, un noyau constitua de tôles 10 dans lesquelles sont perforés deux types d'encoches alternées 11 et 21.
Pour atténuer l'effet de la liaison conductrice entre conducteurs homologues des deux cages, l'invention propose de découper les encoches dissymétriquement, comme représenté à titre d'exemple à la figure 6, et de retourner au moins une des tôles de l'armature de l'induit de façon à briser la continuité de la liaison conductrice entre les deux enroulements, Cette discontinuité peut être obtenue de bien d'autres manières conformément à l'invention, par exemple en disposant les tôles par paquets successifs en les retournant l'une par rapport à l'autre comme le représente la figure 7.
La figure 8 représente une disposition visant le même but, suivant laquelle les encoches 13 contenant l'enroulement inférieur de faible résistance et de forte inductance de dispersion sont décalées angulairement par rapport aux encoches 12 contenant l'enroulement extérieur de forte résistance et de faible inductance de dispersion de façon que le conducteur d'interconnexion 14 se trouve incliné sur le rayon moyen passant par l'encoche, Suivant cette disposition, au moins une tôle constituant le noyau de l'induit est retournée par rapport aux autres tôles du paquet de façon à briser la continuité des conducteurs de liaisons entre les enroulements.
Cette disposition présente l'avantage supplémentaire revendiqué par l'invention d'éviter le collagedde l'induit au repos dans le cas où l'inducteur et l'induit présentent le môme nombre d'encoches et de faciliter de cette façon, le démarrage du moteur, Le décalage angulaire peut être égal ou inférieur à une demi-encoche et, dans ce cas, la continuité des raccorda 14 entre enroulements est complètement supprimée;
ou bien, le décalage angulaire peut être supérieur à une demi-encoche comme représenté sur les figures 8 et 9 et dans ce cas il se forme aux croisements des raccords entre enroulementse des
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conducteurs t 0 0 . 4 .... f ................ 0 0
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axiaux de très faible section qui jouent le rôle de cages auxiliaires pouvant, dans certains cas, Influencer favorablement les caractéristiques du moteur. De plus, dans certains cas, le décalage angulaire peut ne pas être multiple d'un pas d'encoche de façon à briser la continuité des conducteurs constituant l'enroulement extérieur.
D'autres dispositions encore peuvent être prises dans le même but conformément à l'invention, parmi lesquelles on peut citer celle qui consi& te à Interposer au moins une fois dans l'épaisseur d'un paquet de tôles constituant l'induit d'un enroulement double, une tôle qui ne comporte pas de fente de liaison entre les logements respectifs de l'enroulement supérieur et de l'enroulement inférieur, comme le représente la figure 10. La figure 11 représente une variante de cette disposition suivant laquelle la continuité du conducteur axial formé par les fentes de liaison entre les enroulements supérieure et inférieur est interrompue en Interposant entre paquets de tôles successifs des anneaux en matière isolante non magnétique couvrant les espaces occupés par ces fentes.
Les mêmes dispositions que celles représentées aux figures 10 et 11 peuvent être utilisées, comme le montrent respectivement les figures 12 et 13, pour atténuer l'effet de l'enroulement extérieur en fonctionnement aux abords du couple maximum de pleine charge en brisant la continuité de cet enroulement par interposition, au moins une fois dans le paquet de tôles, soit d'une tôle ne comportant pas les ouvertures correspondant aux conducteurs constituant l'enroulement extérieur, soit d'un anneau en matière isolante non magnétique destiné à masquer les ouvertures correspondant aux conducteurs constituant l'enroulement extérieur.
Dans les moteurs bobinés, les barres constituant l'enroulement ou les barres constituant liaison entre les enroulements extérieur et intérieur, si elles existent, peuvent être pourvues d'entailles plus ou moins profondes, normales à l'axe du moteur, de façon à augmenter leur résistance au passage du courant.
La figure 14 représente, en perspective, une disposition de ce genre dans laquelle la barre rectangulaire placée sur champ 24,constituant l'enroulement de résistance élevée,est pourvue d'encoches 23. A la figure 15, des barres spéciales 33,constituant l'enroulement de forte résistance, sont logées dans des encoches prévues à cet effet et la barre de liaison 34 est pourvue de fentes 23 perpendiculaires à l'axe du moteur*
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Bien entendu, aussi bien pour les enroulements bobinée que pour ceux qui sont obtenus par coulée, l'enroulement extérieur peut être constitué d'un métal de résistivité plus élevée que celui dont est fait l'enroulement intérieur et cette disposition peut, conformément à l'invention, entrer en combinaison avec toutes les autres dispositions précitées.
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EMODIEMMS WITH MITIPLE SEARIONS PEBFEarIONNES FOR pjMM- ELECTRICAL MACHINES.
The invention relates to improvements made to electrical machines, particularly to induction machines which comprise at least one winding with multiple sections which is entirely or partially interesting either the inductor or the armature.
Its object is to provide, for induction motors, improved multiple windings and simple construction making it possible to give the motor improved characteristics while maintaining maximum torque during starting and running at normal speed.
We know that, in an induction motor, the torque is maximum
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when the dispersion reactance equals in each turn of the armature the ohmic realtance at the speed considered. To meet this condition, manufacturers have been led to design double-winding motors, known as double squirrel-cage motors, the surface winding of which has relatively high resistance and relatively low dispersion reactance. mainly occurs at start-up while the depth winding, of lower resistance and greater reactance, mainly occurs when the motor reaches its normal speed.
In order to reduce the dispersion reactance of the surface winding, it is common practice to introduce this winding in slots split radially with respect to the sheets up to the housing of the conductors of the deep winding.
However, the motors produced according to this technique show, under full load, a lower maximum torque at the same time as a slip greater than the torque and slip presented by a motor with a single torque cage at identical start-up. This is due to the fact that around full load, the induced frequency being low, the induced currents are distributed substantially in the two windings in inverse proportion to their resistance. In addition, in double winding motors obtained by pouring a conductive metal into the notches,
it is not possible to increase as much as desired the resistance of the outer winding at low reactance due to the requirement to leave this part of the notch a sufficient section to make metal casting possible in good conditions.
Furthermore; the slots referred to above, connecting the outer winding of high resistance and low dispersion reactance to the winding.
Interior of high reactance and low resistance, are filled with the same conductive metal, which has the effect of decreasing the proportion of the current induced at full load in the deep winding and, consequently, of further reducing the torque maximum while increasing slip.
The improved multi-section windings proposed by the invention, whether cast or wound, allow obtaining, while maintaining the favorable characteristics of double-wound motors at start-up, maximum torque and slipping under full load. favorable than those which it is possible to obtain with double cage motors such as hitherto produced.
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to achieve this goal, the invention provides the following means:
To obtain characteristics corresponding to those of single- or double-winding motors, an armature divided longitudinally into two or more parts is used, according to the invention, comprising, in suitably chosen proportions, some a single winding, the others a double winding, the notches of one type of winding may or may not be in axial line with the notches of the other type of winding, the two types of winding may or may not be separated by short rings -circuit riveted to the conductors or cast at the same time as the winding itself, Examples of these means are given in Figures 1 and 2, for a cast armature, and in Figures 3 and 4 for a wound armature.
Figure 1 shows a front view of a rotor of an electric dynamo machine according to the invention cut in depth and Figure 2 an elevational view of the same machine *
In the figures, 10 shows a core composed of sheets of magnetic material having a certain number of winding notches at its periphery.
Two groups of sheets are shown, one having notches 11 of relatively large single section all around the periphery of the rotor; the other group having notches with a double section 21, one of which is relatively small on the outside 12 and the other on the inside relatively large 13 * These two sections are joined by a narrow connection 14, Short-circuit rings 19 are provided at the ends sheets and are fixed by casting, welding, soldering, soldering, riveting, or in any other way, to the ends of the conductors to join them together and close the circuits *
FIG. 3 represents a front view of a rotor made up of a certain number of groups of notched plates 10 extending all along the rotor, one group consists of notched plates of single section 16,
while the other group consists of multi-section notched plates 21 having a relatively small outer section 12 and a relatively large inner section 13. The same type of conductors can fit into the notches 15 and 21, but the notches 21 additionally contain two additional conductors placed in the widest part of the notch.
FIG. 4 shows the relative arrangement of the conductors, as well as of the conductive short-circuit rings 23 providing the groups of sheets with practically independent windings.
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Figure 5 shows another form of the invention. The core sheets 10 are identical and provided with single section notches 11 and multiple section notches 21. The number and arrangement of the multiple section notches can be changed at will. By assembling the core, the sheets are arranged in such a way that the notches with a single section are extended into the notches with multiple sections, in this way, with a single type of sheets a large number of motors of different characteristics can be made.
In FIG. 5, there is shown, by way of example, a core formed of sheets 10 in which two types of alternating notches 11 and 21 are perforated.
To attenuate the effect of the conductive connection between homologous conductors of the two cages, the invention proposes to cut the notches asymmetrically, as shown by way of example in FIG. 6, and to turn over at least one of the plates of the reinforcement armature so as to break the continuity of the conductive connection between the two windings, This discontinuity can be obtained in many other ways according to the invention, for example by arranging the sheets in successive bundles by turning them over. one relative to the other as shown in Figure 7.
Figure 8 shows an arrangement for the same purpose, according to which the notches 13 containing the lower winding of low resistance and high dispersion inductance are angularly offset with respect to the notches 12 containing the outer winding of high resistance and low inductance dispersion so that the interconnection conductor 14 is inclined on the mean radius passing through the notch, According to this arrangement, at least one sheet constituting the core of the armature is turned upside down relative to the other sheets of the package so to break the continuity of the connecting conductors between the windings.
This arrangement has the additional advantage claimed by the invention of avoiding the sticking of the armature at rest in the case where the inductor and the armature have the same number of notches and in this way facilitate the starting of the armature. motor, The angular offset may be equal to or less than half a notch and, in this case, the continuity of the connections 14 between windings is completely eliminated;
or else, the angular offset may be greater than half a notch as shown in Figures 8 and 9 and in this case it is formed at the crossings of the connections between winding of
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conductors t 0 0. 4 .... f ................ 0 0
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Axials of very small cross-section which act as auxiliary cages which may, in certain cases, favorably influence the characteristics of the engine. In addition, in certain cases, the angular offset may not be multiple of a notch pitch so as to break the continuity of the conductors constituting the outer winding.
Still other arrangements can be made for the same purpose in accordance with the invention, among which may be mentioned that which consists of interposing at least once in the thickness of a bundle of sheets constituting the armature of a double winding, a sheet which does not have a connecting slot between the respective housings of the upper winding and the lower winding, as shown in Figure 10. Figure 11 shows a variant of this arrangement according to which the continuity of the axial conductor formed by the connecting slots between the upper and lower windings is interrupted by interposing between successive sheet packs rings of non-magnetic insulating material covering the spaces occupied by these slots.
The same arrangements as those shown in Figures 10 and 11 can be used, as shown in Figures 12 and 13 respectively, to attenuate the effect of the outer winding in operation near the maximum full load torque by breaking the continuity of this winding by interposition, at least once in the bundle of sheets, either of a sheet not including the openings corresponding to the conductors constituting the outer winding, or of a ring of non-magnetic insulating material intended to mask the corresponding openings to the conductors constituting the outer winding.
In wound motors, the bars constituting the winding or the bars constituting a link between the outer and inner windings, if they exist, may be provided with more or less deep notches, normal to the axis of the motor, so as to increase their resistance to current flow.
Figure 14 shows, in perspective, an arrangement of this kind in which the rectangular bar placed on the field 24, constituting the winding of high resistance, is provided with notches 23. In Figure 15, special bars 33, constituting the winding of high resistance, are housed in notches provided for this purpose and the connecting bar 34 is provided with slots 23 perpendicular to the axis of the motor *
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Of course, both for coiled windings and for those obtained by casting, the outer winding may be made of a metal of higher resistivity than that of which the inner winding is made and this arrangement may, in accordance with l invention, to be combined with all the other aforementioned provisions.