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Perfectionnements aux moteurs électriques.
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Je, sous-signé, Frank, Edward Beeton, Traducteur technique de la maison. BOULT, WADE & TENNANT, ingénieurs Conseils en matières de Brevets d'invention, domiciliée à 111/112 Hatton Garden, Londres, E.C.l, Angleterre,
Déclare par ces présentes que la Mémoire Descriptive qui suit est une traduction fidèle de la spécification déposée avec l'Ambassade de Belgique à Londres, et se référant une Demande de Brevet d'invention en Belgique réclamant a date de dépôt dtune Demande de Brevet d'invention britannique Mr. 21945/43;
à savoir le 3.Le de Décembre, 1943 let de demande cognate Nr. 17<28/44 déposée .Le 8e de Septembre, 1944.; dans le Bureau de Brevets de Londres, @a Spécification Complète déposee le. 21e de Décembre, 1944.
La demanderesse du Brevet belge tant:
S.SMITH & SONS $(ENGLAND) $LIUITED et le titre étant: "IMPROVEMENTTS IN ELECTR1C MOTORS" ("PREFECTIONNENENTS AUX MOTEURS ÉLECTRICUES")
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cette invention consiste en perfectionnements aux moteurs électriques et se réfère en particulier aux moteurs à hystérésis.
Si lton pose un rotor de matière ferromagné- tique dans un champ tournant il subit un couple hystérétique T qui est proportionnel à l'aire du boucle d'hystérésis'. On doit comprendre que le terme moteur à hystérésis'* signifie un moteur dans lequel le rotor est soumis à un champ tournant et n'est pas pourvu d'un enroulement quelconque (cage d' écureuil ou autrement) et préférablement n'est pas pourvu d' aucun ple saillant.
Dans les dessins les figures 1 et 2 etaient joints à la spécification provisoire et les figures 3,4 et 5 sont joints à la spécification complète.
La figure 1 est unegraphique montrant la force instant- anêe de sous-pôles dans un stator multipolaire polyphasé.
La figure 2 est une vue en perspective montrant une disposition du rotor et du stator dans un moteur à hystérésis incorporant cette invention.
La figure 3 est une élévation longitudinale en coupe d'un moteur à hystérésis triphasé à deux pôles incorporant cette invention.
La figure 4 est une coupe transversale sur la,ligne 4 - 4 de la figure 3, et
La figure 5 est une diagramme de ltenroulement stator pour le moteur illustré dans les figures 3 et 4.
Dans un champ vraiment tournant, ctest-à-dire un champ produit par la rotation mécanique d'un champ constant, la distribution du champ est de peu dtimportance mais quand le champ tournant est produit par un stator rainuré stationnaire muni d'enroulements polyphasés, des limites sévères peuvent être imprimées-par la distribution spécielle des ples du stator.
Ainsi, même si les enroulements sont distribuès en forme sinusodale et les courants sont simplement
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harmoniques, les ples seront interrompus ou discontinus par suite de la présence des rainures du stator comme illus- tré dans la figure 1, ce qui indique que le pôle du stator dans son ensemble indiqué par la courbe sinusoïdale est interrompu et morcelé en un nombre de sous-ples C.
Sous ces conditions un rotor tournant en synchronisme avec le champ tournant est soumis à des pôles stationnaires locaux en face des sous-p6les C du stator, chacun des dits sous-pôles étant naturellement en cours de varier harmonique- ment. Puisque les pôles locaux induits dans le rotor sont stationnaires en rapport au stator, ils se déplacent en arrière dans le rotor à la vitesse de marche, produisant ainsi un fort effet hystérétique de freinage lequel peut annuler le couple motrice motivé par le champ tournant.
Cet effet de freinage est augmenté par l'effet des courante de Faucauit de chaque sous-ple qui est stationnaire quoique variable avec le temps. C'est vrai qu'on peut réduire le freinage motivé par les courants parasites en feuilletant le rotor mais ceci est couteux et ne fait rien pour réduire le freinage par hystérésis ci-dessus mentionné.
Selon cette invention l'effet intermittent en espace de l'excitation dans un moteur à hystérésis muni d'un stator multipolaire et enroulé en polyphase peut être substantielle- ment effacé en liant les sous-pôles du stator par moyen d'un manchon de matière ferromagnétique. Ce manchon peut être un vrai manchon cylindrique attaché au stator et entre le stator et le rotor ou le manchon peut ètre une paroi cylindrique intérieure ininterrompue dans le stator,
Un exemple d'un moteur à hystérésis incorporant cette invention est illustré dans la figure 2 du dessin ci-joint où le rotor se compose d'un manchon cylindrique lisse 12 de matière ferromagnétique de haute coercivité et le stator est un corps tubulaire également de matière ferromagnétique qui
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comprend une mince paru! cylindrique 15 inérieure continue et une piuralité (par exemple douze) de barres radiales 14 " également espacées avec des rainures 15..entrtelles logeant les enroulements biphasés et triphasés et qui sont entourés par un manchon 16. De préférence le stator 15, 14 et ie manchon lü sont feuilletés puur réduire les courants parasites.
Entre ie rotor 12 et la paroi 13 il existe une mince intervalle à air 18.
Si lion doit faire fonctionner le moteur à partir d'une distribution monophasée, il faut employer an cônaenseur ou un transformateur diviseur de phase pour transformer la distri- bution monophasée en distribution polyphasée. La simple provi- sion de "shading ringe" ou enroulements de déphasage sur quel-' ques-uns des pôles du stator ne suffira pas pour accomplir le but de cette invention puisque c'est incapable de fournit un champ tournant constant mme avec l'aide du manchon Liant.
Avec référence aux figures 5, 4 et 5, -Le stator esttcon- struit de lamelles de matière ferromagnétique de haute permé- abilite et de relativement basse coercivité et il prend la forme d'un corps tubulaire ayant une paroi continue ou manchon 13 dont rayonnent une pluralité de barres 14' Les enrouements triphasée sont insérés dans les fentes 15 entre les barres et ils sont disposés comme montré dans la figure 5 pour produire un champ tournant. Le .chemin du plux est complété par un manchon 16, également construit de lamelles appropriées, Les lamelles extérieures 24 sont tenues ensembles par une pièce emboutie 23. Les lamelles interieures 25 sont tenues ensembles par un adhésif approprie et elles s-ajustent à pression dans les lamelles exterieures.
Les plaques 17 sont fabriquées d' une matière isolante et servent pour protéger l'enroulement.
@ @n verra que le stator diffère du stator classique par le fait que les enroulements sont insérés de l'extérieur au
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lieu de l'intérieur. Ceci non seulement simplifie l'opération d'enroulement mais pourvoit le manchon 13 dont @e but ressortira de ce qui suit. @
Le rotor se compose dtun manchon 12 de matière ferromagnétique de haute coercivité (par exemple 50) Ce manchon
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2 est attaché à un arbre monté nez rotation ans des cous- sinets anti-friction en dedans du manchon 13 avec lequel iest cuaxial. L'intervalle à air 18 entre les manchons @@ et est de ,.,ordre de mm 0.12.
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Le stator et es coussinets sont loges dans #enveoppe 15 pourvue d'une chape terminale 20 comprennant un panneau pour des bornes de distribution 22.
Le manchon 13 en liant les sous-8les du stator sert à assurer que le champ tournant est substantiellement uniforme c'est-à-dire d'assurer que substantiellement aucunes composantes stationnaires en espaxe ne sont superposées.
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La spécification suivante. se réfère 2r unmuteur construl selon les figures 5,4 et 5: Rotor. ratière.................Acier magnétique à 35 cobalt, trempe à fond.
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viamètre intérieur...... 0.b5:> cms. extérieur fini.v.yj. cms. pour intervalle a air de cm. 0.0127 0.978 cms. pour intervalle à air de cm. 0.0102
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l.Jongueur...... , .......... J.o cms.
-nterva.Lle à air. 0.127 ou .ulu2 cm. Diamètre extérieur du fer du stator. ratière fourni sous marque de fabrique enrégistrée
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,stalloy 11.
Lamelles interieurs 2.J- cms. Liarnètre ae .La carcasse. 5..::2. cms. Epaisseur du manchon 13. 0.034 cm.
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Coupe minima des barres 11 du stator. o.15? x 2= u.310 cmù Coupe transversale de bague de retour 24.
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(a) partie lamellèe (saïas enveloppe) g,j17µ.x 2.082 = 0.660 cm carré.
(b) La totalité y compris l'enveloppe.. 0.343 x 2.082 = 0.715 cm carré.
Diamètre hors tout, autour du corps.. 3. 264 cms.
Tension aux bornes 103. Courant 0.455 amp.
Couple synchrone 50 gr.cm. (24000 r.p.m.)
Watts d'entrée 22
Watts de sortie 12.5
Efficacité 57%' Enroulements.
12 bobines, chaque bobine comprenant 65 tours de fil Nr. 35 S.W.G. fourni sous la marque de fabrique enregistrée
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"Lowmex" Type l'R.F. fi.
Quoiqu'on a décrit l'invention avec référence à un moteur pourvu dtun ro.tor intérieur,, elle concerne également un moteur à rotor extérieur tel par exemple que l'on peut employer dans un gyroscope pour obtenir le moment d'inertie maximum.
Un moteur construit selon cette invention possède les caractéristiques avantageuse suivantes: (a) Il developpera pleine puissance à une vitesse dont la constance n'est limitée que par la constance de la fréquence de la distribution.
(b) il fournira plaine puissance avec substantiellement aucune perte d'efficacité dans le rotor et ainsi avec une très haute efficacité totale, si l'on le pourvoit d'un stator suffisant.
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(c) le couple dé.-àématrage ainsi que le couple jusqutà la marche normale est substantiellement égale au couple de pleine charge.
(d) il n'est pas nécessaire que le rotor soit lamellé , ou composé d'aucune, manière quelconque et il est en consé- quence de fabrication très bon marché. (e) le stator, dans le cas d'une machine de petite
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dimension est beaucoup meilleur marche à fabriquer qu'un stator rainuré intérieurement puisque les lamelles du stator se laissent liées ensemble par un bandeau moulu de matière , plastique et on peut insérée facilement de l'extérieur ues bobines prélminairement enroulées avant que le stator 13, 14,15 soit nséré dans le manchon 16.
Ainsi on -'vite 1' opération difficile d'insérer les bobines à travers une petite gaierie de stator comme dans le cas d'un stator log en dedans du rotor mais sans les limitations conséquentes d'espace pour le cuivre du stator. f) ,n obtient un très grand couple d un rotor très l@ger ,en employant une matière du haute coercivité) et on peut concentrer la matière très voisin de l'axe avec le rsul- tat qu'on obtient une accélération excessivement rapide. ¯ar exemple une machine livrant une puissance de 20 watts à 12,300 r.p.m. branch@e sur une distribution de 400 cycles peut atteindre sa vitesse maxima en 100 milli-seconces environ.
Dans les exemples illustré.s et décrits, spécifiquement avec référence à la figure 2 ou aux figures 3,4 et 5, on montre le rotor en dedans du stator avec la paroi continue à l'intérieur du stator. On doit comprendre qu'en apportant des modifications appropriées au dessein, on peut disposer le rotor à l'extérieur du stator. vans une disposition alternative selon la présente invention ,.ne machine dynamo-électrique du type spécifie' est pourvue d'un rotor extérieur et d'un stator multipolaire intérieur avec des enroulements polyphasés et on lie les sous-p8les du stator en enroulant une pièce de matière magnétique en forme de fil ou de bande autour du stator de sorte à fermer les rainures du stator dans lesquelles sont disposés ses enroulements.
Exemple II.
Dans une construction particulière selon cette disposi- tion alternative d'un moteur à hystérésis pour un gyroscope, @
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le rotor du moteur comprend un manchon cylindrique de matière ferromagnétique de haute coer civité muni d'une bande de cuivre jaune qui forme le rotor du gyroscope. Le stator s'ajuste en dedans de ce manchon et il est construit de lamelles de matière de basse coercitité. Le stator est pourvu d'une pluralité de rainures extérieures (i.e. douze rainures) dans lesquelles est insère l'enroulement triphasé. un ferme ces rainures en enroulant de fil de fer autour du stator pour produire un manchon de matière magnétique liant les sous-pôles dans le but décrit.
La production du manchon à partir de fil de fer présente l'avantage additionnelle de la réduction des pertes par courants parasites dans le stator.
Ayant maintenant décrit en détail et exposé la nature de notre dite invention et la maniere de sa mise en exécution nous declarons que ce que nous revendiquons est :
1. un moteur à hystérésis de haute efficacité comprenant en combinaison un rotor cylindrique lisse'de matière ferro-magnïtique de haute coercivité sans enroulements, un stator multipolaire à enroulement polyphasé, lesquels enroulements produisent des sous-pôles, et un manchon de matière ferro-magnétique liant les sous-pôles.
2. Un moteur à hystérasis selon la revendication 1, dans lequel le stator entoure le rotor.
3. Un moteur à hystérésis selon la revendication 1, dans lequelle manchon cylindrique de matière ferro-magnétique liant les sous-pôles est attacha au stator entre ceci et le rotor.
4... Un moteur à hystérésis selon la revendication 1, dans lequel le stator est dans la forme d'un corps tubulaire
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de matière ferromagnétique comprenant une mince paroi cylindrique intérieure continue entourant le rotor et une pluralité de barres radiales séparées par des rainures avec des enroulements polyphasés dans les,'dites rainures produisant des souspâles qui sont liés par la dite paroi.
5. Un moteur à hystérésis selon l'une ou l'autre des revendications précédentes dans lequel le rotor se compose d'un manchon cylindrique de matière ferromagnétique de haute coercivité monté sur un arbre.
6. un moteur à hystérésis selon l'une ou l'autre des revendications précédentes 2,4 et5, dans lequel le stator est entouré par un manchon de matière ferromagnétique.
7. Un moteur à hystérésis selon la revendication 6, dans lequel le corps du stator, le manchon liant et le manchon extérieur sont lamellés.
8. Un manchon à hystérésis de haute efficacité substantiellement comme décrit avec référence aux dessins ci-joints.
9. Un moteur à hystérésis selon la revendication 1, dans lequel le rotor entoure le stator substantiellement comme décrit dans l'exempleII.