Système électromagnétique comportant un stator et une armature,
dont l'un est'établi entièrement ou en partie -en acier magnétique.
La présente invention est relative à un système électromagnétique comportant un stator et une armature, dont l'un
des deux est établi entièrement ou en partie en acier magnétique. On a trouvé que, dans les systèmes connus de ce genre
lorsqu'on utilise un acier -magnétique moderne présentant une
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convénient que le point de fonctionnement de l'aimant permanent
sur la courbe de désaimantation est soumis à de grandes variations ce qui fait que l'aimant ne reste pas plus ou moins au
point de fonctionnement choisi au préalable dans le projet du
<EMI ID=2.1> qu'il exerce sa fonction dans une autre région qui en est très éloignée. Il en résulte un rendement faible et même très faible de l'acier.
Conformément à l'invention, on évite cet inconvénient, lorsqu'on utilise un acier magnétique présentant une courbe de désaimantation raide et une force coercitive d'au moins 250 Oerstedt, en pontant les pôles de l'aimant ou des aimants, au moins dans toute position active de l'armature par rapport au stator, par un shunt magnétique d'une forme et d'une valeur telles que le point de fonctionnement de l'aimant permanent sur la courbe de désaimantation, qui est choisi de préférence dans ou près du (BH)max, ne varie que légèrement en fonctionnement.
Cette mesure permet de maintenir un rendement maximum de l'acier, aussi pour une puissance raisonnable.
Un avantage additionnel consiste en ce que l'adhérence de l'armature dans des positions déterminées par rapport au stator est sensiblement réduite.
Puisque, si la force coercitive augmente, la longueur d'aimant et, par suite, la dispersion magnétique diminuent continuellement, on s'attendrait à ce que, au fur et à mesure que la force coercitive grandit, la désaimantation
soit plus grande et en conséquence plus nuisible. On a trouvé cependant, que cela n'est pas en premier lieu déterminant. Ainsi, par exemple, pour les aciers normalement utilisés et
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il n'est pas nécessaire d'utiliser l'invention par suite du fait que les courbes de désaimantation de ces aciers ne présentent pas en général une courbe raide, mais une courbe plus ou moins plate. Dans les dynamos pour bicyclettes, pour lesquelles on utilise parfois un acier ayant une force ,.coercitive d'environ 1000, il ne se présente pas de désai�
mantation sensible malgré le fait qu'elles ne comportent pas de shunt magnétique selon l'invention. Par contre, pour cellesci seule une forte pente est en premier lieu essentielle. Par une courbe de désaimantation "raide" ou une courbe BH "raide" on entend ici une courbe dont la... tangente de l'angle formé
par la tangente avec la courbe au point de la force coercitive et l'axe des abscisses, est de préférence plus grande et même beaucoup plus grande qu'environ 40. A ce sujet cependant, il est encore à remarquer que pour les anciens aciers comme les aciers au chrome ou au tungstène qui présentent une très forte pente, le problème ne s'est pas présenté, ces aciers à force coercitive très basse présentant une courbe de perméabilité réversible très raide, de sorte que le point de fonctionnement ne varie que légèrement., grâce également à la grande disper-
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On pourrait également s'attendre à ce que, pour les constructions dans lesquelles en premier lieu la puissance et non une tension constante est essentielle, l'utilisation d'un shunt magnétique soit très nuisible par suite de la voie de dispersion qui en résulte. Cette supposition s'est également révélée erronée, parce que malgré le fait qu'il se produit une faible perte magnétique, le gain qu'on obtient au contraire, notamment que le point de fonctionnement reste dans la région
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qué ne doit, pas être si grand que les pertes deviennent inadmissibles.
<EMI ID=6.1> dernés présentant une courbe BH très raide et un (BH)max d'au
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sans utiliser l'invention que pendant le mouvement de l'armature dans le circuit magnétique, après quelques révolutions déjà, il se produise un tel déplacement du point de fonctionnement que le produit de B et H au point de fonctionnement, au lieu d'être sensiblement égal, par exemple, au (BH)max choisi comme point de fonctionnement, ne soit plus égal qu'à la moitié ou au tiers de celui-ci. Ceci explique également que l'utilisation pratique d'aciers magnétiques de ce genre a été jusqu'ici limitée aux constructions statiques de systèmes magnétiques, c'est-à-dire aux constructions dans lesquelles aucune pièce du circuit magnétique n'est mobile et la. résistance magnétique extérieure ne varie pas telles que, par exemple, des systèmes magnétiques pour des haut-parleurs électrodynamiques, etc.
Ce n'est que grâce à la mesure selon l'invention qu'il est possible d'utiliser l'acier magnétique le plus moderne pour la construction de systèmes magnétiques dont une partie du circuit magnétique est mobile et qui offrent, sous formes de petites dynamos et de petits moteurs à aimants per-
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point de fonctionnement avantageux et une puissance raisonnable. Ceci implique également qu'on obtient un système de dimensions considérablement plus petites qu'il.n'était possible jusqu'ici.
On applique la mesure selon l'invention, de préférence, aux systèmes électromagnétiques pourvus d'un aimant permanent rotatif, comme par exemple aux dynamos et aux moteurs électriques, parce que les machines de ce genre sont le plus souvent du genre portatif et qu'un fonctionnement permanent de l'aimant au point de fonctionnement optimum choisi au
<EMI ID=9.1> préalable, conduit à des dimensions les plus petites possible pour une puissance déterminée. On peut citer, à titre d'exem-
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main pourvues d'un rotor du type à aimant permanent.
Suivant une autre particularité de l'invention, le shunt magnétique est constitué, de préférence, par un certain nombre de lames disposées par leurs arêtes de conta.et les unes contre les autres de façon à réduire au minimum la largeur des entref er s.
Pour les systèmes électromagnétiques, dans lesquels il existe une rel.ation fixe entre le nombre de révolutions et la tension entre les bornes, comme pour les moteurs et les dynamos, il est dans beaucoup de cas désirable que, lorsqu'une des grandeurs varie, l'autre grandeur ne varie qu,e légèrement. On peut obtenir ce résultat, comme on le sait, au moyen d'une dispersion des lignes de force magnétiques. Dans le présent cas on obtient la dispersion voulue le long du shunt magnétique selon l'invention par un choix convenable de la valeur de celui-ci.
Le shunt remplit donc alors une double fonction, ce. qui est d'une importance particulière pour les dynamos pour lesquelles il est désirable qu'elles présentent, pour des vitesses très différentes et une charge constante, une tension entre les bornes qui ne varie que légèrement, comme c'est le cas, par exemple, pour les dynamos pour bicyclettes et les dynamos à commande à main, en vue d'obtenir un rayonnement lumineux aussi constant que possible.
Lorsque le système travaille en dynamo, le shunt, s'il est choisi de valeur convenable, offre en outre, l'avantage que les lignes de force de la contreforce magnéto-motrice relativement élevée qui est produite en cas de court-circuit de l'enroulement ne parcourent pratiquement pas l'aimant, ce qui a pour résultat que. le point de fonctionnement de l'aimant sur la, courbe BH ne varie que légèrement, même pour un courtcircuit, de sorte que l'aimanta après élimination du courtcircuit, peut continuer sa fonction presque au même point de fonctionnement choisi.
A cet effet, il est désirable de choisir la. valeur du shunt de façon à ne pas produire de saturation magnétique dans le shunt. Cette condition est déjà remplie par la circonstance que la. présence du shunt produit un aplatissement
de la caractéristique nombre de révolutions-tension entre l.es bornes, d'où il résulte une certaine limitation du courant
de court-circuit qui permet d'arriver à un compromis entre
les conditions relativement au "court-circuit" de l'aimant permanent, à la dispersion magnétique et à la non-saturation du shunt.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation pratique, les particularités
qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement une construction connue d'une dynamo. Le rotor 1 en acier magnétique permanent, muni des pôles 2 et 3, est disposé à l'iritérieur du stator feuilleté 4, sur lequel sont enroulées les bobines 5 et 6.
La courbe BH de l'acier utilisé pour le rotor 1 de la fig.l est désignée, sur la fig.2, par 11 et le point de fonctionnement choisi au préalable, d.e préférence le (BH)max de l'acier
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de désaimantation produite lors de la rotation du rotor en passent un des entrefers 7 à 10, le point de fonctionnement se déplace, par exemple, en 13. Après que le rotor a passé un entrefer, la voie pour les lignes de force de l'aimant,
<EMI ID=12.1> davantage, ce qui fait que le point de fonctionnement de l'aimant ne revient pas au point 12 de la courbe BH, mais au point 14 de la ligne 0-12, parce qu'il se déplace le long
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de la courbe de la perméabilité réversible. Au cours du fonctionnement normal de la dynamo, c'est-à-dire pour une rotation continue du rôtor, le point de fonctionnement parcourt donc périodiquement tous les points de la ligne 13-14. Il se produit alors, il est*vrai, une désaimantation, ce qui fait que le produit de B et H de tous ces points est moindre que le (BH)max et que le rendement de l'acier n'est pas un maximum, mais on
a trouvé que l'utilisation de la mesure suivant l'invention
est dans ce cas peu efficace, parce que le gain obtenu par suite de la circonstance que l'invention permet d'obtenir un point de fonctionnement avantageux et sensiblement constant, ne contrebalance pas la perte qu'entraîne le shunt magnétique par suite du court-circuitage partiel de l'aimant.
En utilisant un des aciers les plus modernes qui
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mant augmente, par exemple, d'un facteur 2 ou 3, ce qu'on expliquera encore plus amplement. Comme exemple d'un tel. acier,
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étant soumis à l'influence d'un champ magnétique pendant le refroidissement nécessaire au durcissement. Une pièce coulée d'un alliage ainsi traité présente, après avoir été aimantée dans le sens dans lequel le champ magnétique a été appliqué
<EMI ID=16.1> base de Ni-.Al-Co. On peut en général obtenir ces résultats
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16 à 30% de Co. Il est évident, cependant, que l'invention n'est pas limitée à ces aciers, mais qu'on peut l'utiliser en combinaison avec tout acier utilisable en pratique, qui présente une courbe BH raide et ce avec d'autant plus d'avantage que le (BH)max est plus élevé et entraîne une plus forte pente de la courbe BH.
L'acier moderne dont la. courbe est représentée sur la. fig.2 présente un �BH)max d'environ 4.800.000 au point 16.
Si l'on choisit ce point comme point de fonctionnement dans le projet de la machine, on obtient le long de l'axe des ordonnées un déplacement du point de fonctionnement qui est suffisamment plus grand pour que l'avantage qu'entraîne l'utilisation d'un tel acier tende à disparaître complètement. On a trouvé par des essais qu'il arrive même que le point de fonctionnement, au cours du fonctionnement normal,
se déplace périodiquement le long de la ligne 17-18, c'est-
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des valeurs associées de B et H est moindre que le (BH)max
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selon la courbe 11.
La fig.3 montre schématiquement une machine selon l'invention en forme de dynamo. Les mêmes pièces sur cette figure sont désignées par les mêmes chiffres de référence que sur la fig.l. Comme le montre la fig.3, les entrefers les plus grands 8 et 10 de la fig.l qui, lorsqu'on utilise un acier présentant une courbe BH raide, provoquent en premier lieu le susdit inconvénient de la désaimantation, aussi bien que les entrefers plus petits 7 et 9 sont remplaces par un shunt magnétique (les parties 19 à 22) par lequel <EMI ID=20.1>
La résistance magnétique du shunt a. une valeur telle que,
pour une révolution complète du rotor, le point de fonctionnement sur la courbe BH de l'acier utilisé ne varie que
légèrement. Il dépend des conditions qu'on impose, quelles
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entre autres en rapport avec les. pertes magnétiques produites
par le shunt, la pente de la- courbe BH, le but et le fonctionnement de la machine, etc. peuvent être jugées encore
admissibles. Dans le cas représenté au dessin, où le shunt
autour du rotor constitue un ensemble mécaniquement fermé
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il est possible de maintenir le point de fonctionnement à peu
près constant et d'obtenir en outre, un aplatissement de la
caractéristique nombre de révolutions-tension entre les bornes
de façon que la dynamo convienne comme dynamo pour bicyclettes
ou comme dynamo à commande à main. En outre, il ne se produit
ainsi pas de désaimantation appréciable de l'aimant permanent,
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variation admissible du point de fonctionnement, le shunt
peut avoir des entrefers étroits, par exemple entre les faces
de contact en 20 et 22 entre les tôles constituant le stator.
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et les dimensions de la matière en ces points ne doivent
être trop petites, car autrement, il se produirait dans
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excessif par suite des entrefers et des espaces dans lesquels
les bobines 5 et 6 sont logées.