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Moteur électrique.
La présents. invention concerne les dispositifs électriques dont la construction cet basée sur les phénomènes d'induction, et plus particulièrement, des petits moteurs électriques établis pour fonctionner avec un courant alternatif ou pulsatoire.
Elle a pour objet un petit moteur électrique possédant un rendement relativement haut et un couple élevé pour un volume donné. Elle a, en outre, pour objet un moteur établi pour fonction- ner en synchronisme avec une source de courant alternatif ou pul- satoire et à l'aide duquel des vitesces de rotation relativement faibles peuvent être obtenues sans qu'il soit nécessaire d'avoir des pièces tournant à des vitesses relativement élevées dans des paliers.
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Conformément à la présente invention, le moteur élec- trique comprend Lm premier organe monté pour effectuer mon- vu;:cent giratoire, un second. organe monté pour tourner par rap- sort a.L1)T'elè1ïer et ayant un contact à roulement avec lui , et des Moyens électromagn-é biques pour impartir uvli mouvement gi- ratoire s c, premier organe de façon iz faire tourner les Ü.SL1?: or- ganes l'un par rapport a l'autre.
Dans une forme de réalisation préférée de cette 1#1- E,exts.sxi, le r1icr' organe est monté pour effectuer un mouvement giratoire suivant une trajectoire conique, ùic<is sa rotation est empêchée ; le second organe est monté de; 'Ç011 rotative et est rl p x. i. s; e 1Jaç ; un contact a frottement ou par engrénement avec une
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partie du premier organe qui décrit une trajectoire circulaire.
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Le point du premier organe qui est situé ai.: on'.met du con,, est, de préférence, monté sur un support flexible qui permet un.. gi- ration limitée 1' .=; :.;, i emeechc la rotation.
On décrira l'invention par des exemples en se réfé- rant au dessin annexé, dans lequel : 1>' 1 j . et t l j montrent par deux vues en élévation-coupe schématiques deux io:Xrci: tc réalisation ii l'invention.
11'i:::;. e:.;t une élévation-coupe d'une forme de réalisa-
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Lion préférée de l'invention.
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Ffl.g. 4 est une coupe par le. ligne 4-4 de la figure 3.
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Fig. 5 est un schéma de montage électrique des bobines
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CCE fj.garcs t 4 .
I'i,r.6 ,r¯ L1e élévation-coupe une autre forme de réalisation préférée 1.c l'invention.
Fi;g. 7 e;'t une coupe par la ligne 7-7 de la figure 6, c'est à dire âne vue en bout du é1.::'::;0;::;:.tif s.près enlèvement de 1& portion extrême de droit;.
Un premie-r organe, constitué par uns tige cylindrique 10, est. fixa par un bout au centre d'un diaphragme Il et Droen- /7
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diculairement à c.e diaphragme, dont le bord est assujetti à un support 12. A 1'extrémité libre de la tige 10, la surface extérieure de cette tige. repose sur une surface intérieure cor- respondante prévue à l'intérieur d'une creusure. cylindrique 13 d'un organe 14 monté pour tourner dans un palier d'un support 15.
Le diamètre de la creusure 13. eat plus grand que celui de la tige 10. En un point intermédiaire de la longueur de la tige, celle-ci porte une armature ou induit 16 qui coopère avec un- système électromagnétique 17 destiné à engendrer, lorsqu'il est alimenté d'un courant alternatif ou pulsatoire, un champ magnétique tour- nant autour de l'armature,. Celle-ci est pourvue d'enroulements polarisants ou peut être un aimant permanent.
Lorsque ce champ-magnétique tournant est engendré, l'armature ou induit 16 est ointraint à se mouvoir suivant une trajectoire circulaire qui est limitée par le contact de.la tige 10 avec les parois de la creusure 13. La tige 10 se meut ainsi en décrivant un cône, le diaphragma 11-étant situé au sommet. du cône et empêchant la tige de tourner autour de son axe. Ce mouvement giratoire de la tige 10 provoque la rotation de l'or- gane xxxxx rotatif 14 par l'effet du frottement créé. entre la tige et la paroi cylindfique de la creusure 13. Le rapport de. transmission entre la rotation de l'organe rotatif et les gi- rations de la tige sera ainsi égal à D-d, D et d désignant D respectivement le diamètre de la creusure 13 et 1e diamètre de- la tige 10.
La tige peut présenter à son extrémité libre des. dents engrenant avec une denture intérieure de l'organe rotatif.
Dans la forme de réalisation de la figure 2, un dia- phragme en matière magnétique 11 est fixé par sec bords au-dessus d'un groupe de pièces polaires 17 pourvues de bobines d'excita- tion. Le diaphragme 11 est supporté par une cuvette en matière magnétique 18 qui constitue la culasse des pièces polaires 17.
On peut, par- exemple, prévoir quatre pièces polaires et quatre. bobines, et des entrefers convenables sont prévus entre 1e dia-
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phragme et les pièces polaires. Une tige- 1 0 est fixée au asntre du diaphragme 11, perpendiculairement à lui, et s'é- tend vers le bas entre les pièces polaires 17. Son extré- mité libre est engagée librement dans une creusure cylindri- que 13 d'une pièce 14 montée pour tourner dans un palier d'an support 15 par rapport aux pièces polaires et au diaphragme.
Les bobinée d'cxcitation sont connectées avec une source de courant alternatif ou puloatoire, de telle sorte qu'élis atteignent successivement leur maximum et oue, par suite, une onde se propage autour du diaphragme et oblige la tige 10 à se mouvoir suivant une trajectoire conique et à entraîner l'organe rotatif 14 comme dans le premier exemple.
Dans les figures 3 et 4, il est prévu un boîtier comprenant deux douilles cylindriques 19 et 20, entre lesquel- les est intercalé le bord d'un diaphgrame 11, et deux pla- ques d'extrémité 21 et 22 dans lesquelles un arbre 23 est monté par l'intermédiaire de roulements à billes 24 et 25 Les 61é- ments constituant le boîtier sontmaintenus assemblés et lo- quent le diaphragme 10 en position grâce à des moyens appro- priés, non représentés.
A l'arbre 23 est fixé un organe rota- tif 14 pourvu d'une collerette cylindrique 26 Au centre du diaphragme 11 est fixé un organe gireatoire 10, en l'espèce un tube fait d'une matière magnétique appropriée et possédant une aimantation permanente lui conférant la polarité Nord, à une extrémité, Et la polarité Sud, à l'autre extrémité. A l'une porte de ses extrémités, le tube 10/une bride 27 dont le diamètre est un peu plus petit que le diamètre intérieur de la colle- rette cylindrique 26. De chaque côté du diaphragme 11 est pré- vue une paire de pièces polaires feuilletées 17 portant des enroulements 28,29, d'un côté et des enroulements 30, 31, de l'autre côté. Chaque paire de pièces polaires diamétralement opposées porte une culasse annulaire feuilletée 32.
Les enrou-
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lements peuvent être reliés, comme représenté sur la figure 5, à des bornes 33 destinées à être connectées avec les fils d'un réseau à courant alternatif monophasé. Un interrupteur 34 et un condensateur 35 sont prévus, grâce auxquels les enroule** ments 30 et 31 peuvent, dans une. position de l'interrupteur 34 représentée par une ligne continue, être reliés directe- ment aux bornes 33 les enroulements 28 et 29- étant alors branchés en série. avec le condensateur 35, sur ces mêmes bornes, alors que, dans la position de l'interrupteur 34 indiquée par- la ligne discontinue, le condensateur 35 est en série avec les enroulements. 30 et 31, et. les enroulements 28 et 29 sont reliés'directement aux bornes 33.
Dans cesdeux positons de l'interrupteur 34, les courants, passant dans les deux paires. d'enroulements sont mutuellement déphasés de 90 environ:, et, par la manoeuvre de l'interrupteur, on peut changer le sens de giration de la pièce 10 et, par suite, le sens de rotation de l'arbre 23.
Etant donné que les diamètres D et d des surfaces de contact des pièces 26. et 27 sont grands en comparaison avec la différence entre lesdits diamètres, le rapport'entre la vitesse de giration de la pièce 10 et la vitesse de rotation de l'arbre 23: est élevé. Si l'on désire que ce @apport soit maintenu exactement constant, les surfaces de contact des pièces 26 et 27 sont pourvues de dentures engrenantes. Pour éviter un engrènement excessivement profond des dentures et li- miter néanmoins le rayon du mouvement giratoire de la pièce 10, l'organe 14 peut être pourvu d'un moyeu 36 (fig.6) qui entre en contact avec l'extrémité creuse de la pièce 10, avec un jeu suffisant pour assurer le rayon de rotation désiré.
A titre d'alternative, dans le but de diminuer les pertes dues au frottement, la collerette cylindrique 26 de la pièce 14 peut être pourvue d'une surface de roulement d'un rayon égal à ce- lui du cercle primitif de la denture., et la pièce 27 peut
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présenter une surface correspondante destinée à rouler sur la première, la différence entre les rayons des deux surfacec étant telle qu'on obtienne le rayon désiré de mouvement gira- torid.
Pour éviter la nécessité d'une séparation des phascs, comme représenté sur la figure 5, et simplifier la construction, on peut adopter la disposition des figures 6 et 7. On utilise une seule -)aire d'enroulements 28 et 29 et un diaphragme 11 dé- coupé de la façon représentée sur la figure ? pour constituer une portion de liaison diamétrale 37 qui ast inclinée par rap- port à-l'axe des bobines 28 et 29. Lorsque ces dernières sont excitées par un courant alternatif monophasé, elles communi- quent à la pièce 10 une force alternative s'exerçant dans la direction de leur axe. La forme du diaphragme 11 est telle que le mouvement résultant de la pièce 10 est converti en un mouvement giratoire suivant une trajectoire approximativement conique.
Il y a lieu de noter que les dispositions décrites sont susceptibles d'être modifiées sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Ainsi, si on le désire, l'entraînement peut être dérivé des deux extrémités de la pièce 10, dos organes tels part que 14,26, d'une part, et 27, d'autre/, étant prévus à chacune des extrémités de cette pièce. Les deux organes 14, 26 peuvent être fixés à un arbre commun 23. De plus, bien qu'il soit pré- férable que le mouvement de rotation soit dérivé de l'organe 14, 26 qui est en prise avec la tige giratoire'10, ceci n'est pas essentiel.
Ainsi, la pièce 14,26 peut être fixe, la tige 16 étant montée de façon qu'elle puisse effectuer à la fois une giration et une rotation. Ainsi, au lieu que la tige 10 soit supportée par un organe flexible tel qu'un diaphragme 11, elle peut être reliée par l'intermédiaire d'un joint universel à un arbre monté pour tourner dans des paliers, cet arbre constituant alors l'élément récepteur.
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Il est aussi possible de 'faire'en sorte que la tige
10 effectue un mouvement de giration suivant une trajectoire cylindrique, au lieu d'une trajectoire conique. Ainsi, des systèmes électro-magnétiques semblables à celui de la fig. l peuvent être disposés de façon à agir en phase en des points voisins des deux extrémités d'une tige, lesquelles extrémités soit engagées dans des creusures d'organes montés de façon rdative, ces organes pouvant être accouplés mécaniquement de façon que leurs rotations soient maintenues synchrones.
Au lieu d'utiliser un condensateur 35 comme décrit au sujet de la figure 5 pour produire le déphasage requïs entre les courants-fournis aux deux paires de bobines et pour permettre d'inverser le sens de la giration et, par suite, le sens de rotation, on peut utiliser un dispositif de réac- tion comportant une spire court-circuliée. Par exemple, les deux paires de bobines 28,29 et 30,31 peuvent toutes être connectées en série aux bornes des fils d'alimentation, et un interrupteur peut être prévu grâce auquel un dispositif de réaction à noyau de fer approprié comportant une spire court-circuitée peut être monté en parallèle avec l'une quel- conque des deux paires de bobines.
Les moteurs électriques conformes à l'invention se prê- tent avantageusement à leur application à un système répéti- teur, par exemple en vue de la reproduction à distance d'un mouvement, en raison de la propriété qu'ils possèdent de dé- marrer et de s'arrêter presque instantanément.
Par exemple, l'installation peut comprendre. un moteur ! principal, et un ou plusieurs moteurs asservis, tous ces moteurs étant identiques et conformes à l'invention. L'arbre du moteur principal-peut porter- deux contacts mutuellement isolés et- un bas de commande pourvu d'un troisième contact situé entre les deux premiers et monté pour- tourner autour de l'axe dudit arbre.
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Les troiscontacts sont relies aux bobinas des divers moteurs et at réseau. d'alimentation de tells sorte que, lorsque le troisième contact viant toucher un des deux premiers contacts, les moteurs tournent dans un des sens (c'est à dire dans le sens tendant à provoquer la réouverture des contacts) et que, lorsque le troisième contact vient toucher le second des deux premiers contacts, les moteurs tournent dans le sens opposé.
Par conséquent, lorsque le bras de commande tourne dans un sens quelconque, un contact s'établit entre le troisième con- tact et l'un ou l'autre des deuxpremiers contacts, et tous les arbres des moteurs tournent dans le même sens que le bras de commande.. Lorsque celui-ci est arrêté, les contacts s'ouvrent ettous les moteurs s'arrêtent.
Au lieu d'utiliser des contacts mécaniques pour dé- marrer et arrêter les moteurs dans le sens voulu, on peut uti- liser d'autres moyens tels que; cellulesphoto-électriques, variations de capacité ou d'inductance ou moyens similaires.
Des amplificateurs ou relais appropriés peuvent être prévus aux lieux désirés .
Revendications.
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Electric motor.
The present. The invention relates to electrical devices the construction of which is based on induction phenomena, and more particularly, small electric motors established to operate with alternating or pulsating current.
It relates to a small electric motor having a relatively high efficiency and a high torque for a given volume. It further relates to a motor established to operate in synchronism with an alternating or pulsating current source and with the aid of which relatively low rotational speeds can be obtained without the need to operate. have parts rotating at relatively high speeds in bearings.
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According to the present invention, the electric motor comprises the first member mounted to perform the following: one hundred gyrating, a second. organ mounted to rotate with respect to a.L1) Telè1ïer and having a rolling contact with it, and electromagnetic means to impart uvli movement sc, first organ so iz to rotate Ü. SL1 ?: organs relative to each other.
In a preferred embodiment of this 1 # 1- E, exts.sxi, the r1icr 'organ is mounted to effect a gyratory movement following a conical path, where its rotation is prevented; the second organ is mounted from; 'Ç011 rotatable and is rl p x. i. s; e 1Jaç; contact by friction or by engagement with a
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part of the first organ which describes a circular trajectory.
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The point of the first member which is located at the point of con, is preferably mounted on a flexible support which allows a limited rotation 1 '. =; :.;, i emeechc rotation.
The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawing, in which: 1> 1 j. and t l j show by two schematic elevation-section views two io: Xrci: tc embodiment ii the invention.
11'i :::;. e:.; t an elevation-section of a form of reali-
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Lion's preferred invention.
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Ffl.g. 4 is a cut through the. line 4-4 of Figure 3.
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Fig. 5 is an electrical circuit diagram of the coils
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CCE fj.garcs t 4.
I'i, r.6, r¯ L1e elevation-section another preferred embodiment 1.c the invention.
Fi; g. 7 e; 't a section by the line 7-7 of figure 6, i.e. donkey seen from the end of é1. ::' ::; 0; ::;:. Tif s. After removal of 1 & far portion of right .;
A premie-r organ, consisting of a cylindrical rod 10, is. fixed by one end in the center of a diaphragm He and Droen- / 7
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dicularly to c.e diaphragm, the edge of which is secured to a support 12. At the free end of the rod 10, the outer surface of this rod. rests on a corresponding interior surface provided within a recess. cylindrical 13 of a member 14 mounted to rotate in a bearing of a support 15.
The diameter of the recess 13. is greater than that of the rod 10. At an intermediate point along the length of the rod, the latter carries an armature or armature 16 which cooperates with an electromagnetic system 17 intended to generate, when 'it is supplied with an alternating or pulsating current, a magnetic field rotating around the armature ,. This is provided with polarizing windings or can be a permanent magnet.
When this rotating magnetic field is generated, the armature or armature 16 is forced to move along a circular path which is limited by the contact de.la rod 10 with the walls of the recess 13. The rod 10 thus moves in describing a cone, the diaphragm 11-being located at the top. of the cone and preventing the rod from rotating around its axis. This gyratory movement of the rod 10 causes the rotation of the rotary member xxxxx 14 by the effect of the friction created. between the rod and the cylindrical wall of the recess 13. The ratio of. transmission between the rotation of the rotary member and the movements of the rod will thus be equal to D-d, D and d designating D respectively the diameter of the recess 13 and the diameter of the rod 10.
The rod can present at its free end of. teeth meshing with internal teeth of the rotary member.
In the embodiment of FIG. 2, a diaphragm of magnetic material 11 is fixed by dry edges above a group of pole pieces 17 provided with excitation coils. The diaphragm 11 is supported by a cup of magnetic material 18 which constitutes the yoke of the pole pieces 17.
We can, for example, provide four pole pieces and four. coils, and suitable air gaps are provided between the diameter
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phrase and pole pieces. A rod 1 0 is fixed to the asntre of the diaphragm 11, perpendicular to it, and extends downward between the pole pieces 17. Its free end is freely engaged in a cylindrical recess 13 of a part 14 mounted to rotate in a bearing an support 15 relative to the pole pieces and the diaphragm.
The excitation coils are connected with an alternating or pulsating current source, so that the elis successively reach their maximum and where, as a result, a wave propagates around the diaphragm and forces the rod 10 to move in a trajectory. conical and to drive the rotary member 14 as in the first example.
In Figures 3 and 4, there is provided a housing comprising two cylindrical bushes 19 and 20, between which is interposed the edge of a diaphgrame 11, and two end plates 21 and 22 in which a shaft 23 is mounted by means of ball bearings 24 and 25 The 61 elements constituting the housing are held assembled and lock the diaphragm 10 in position by suitable means, not shown.
To the shaft 23 is fixed a rotating member 14 provided with a cylindrical flange 26 At the center of the diaphragm 11 is fixed a rotary member 10, in this case a tube made of a suitable magnetic material and having a permanent magnetization. giving it the North polarity, at one end, And the South polarity, at the other end. At one of its ends, the tube 10 / a flange 27, the diameter of which is a little smaller than the internal diameter of the cylindrical collar 26. On each side of the diaphragm 11 is provided a pair of parts. laminated polar 17 carrying windings 28,29, on one side and windings 30, 31, on the other side. Each pair of diametrically opposed pole pieces carries a laminated annular yoke 32.
The rou-
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Lements can be connected, as shown in Figure 5, to terminals 33 intended to be connected with the wires of a single-phase AC network. A switch 34 and a capacitor 35 are provided, by which the windings 30 and 31 can, in one. position of switch 34 represented by a continuous line, be connected directly to terminals 33, windings 28 and 29- then being connected in series. with capacitor 35, on these same terminals, while in the position of switch 34 indicated by the broken line, capacitor 35 is in series with the windings. 30 and 31, and. the windings 28 and 29 are connected directly to the terminals 33.
In these two positrons of the switch 34, the currents, passing in the two pairs. windings are mutually phase-shifted by approximately 90 :, and, by the operation of the switch, the direction of gyration of the part 10 can be changed and, consequently, the direction of rotation of the shaft 23.
Since the diameters D and d of the contact surfaces of the parts 26. and 27 are large in comparison with the difference between said diameters, the ratio between the rate of rotation of the part 10 and the speed of rotation of the shaft 23: is high. If it is desired that this ratio be kept exactly constant, the contact surfaces of the parts 26 and 27 are provided with meshing teeth. To avoid excessively deep engagement of the teeth and nevertheless limit the radius of the gyratory movement of the part 10, the member 14 can be provided with a hub 36 (fig. 6) which comes into contact with the hollow end of the part. part 10, with sufficient play to ensure the desired radius of rotation.
As an alternative, in order to reduce the losses due to friction, the cylindrical collar 26 of the part 14 can be provided with a rolling surface with a radius equal to that of the pitch circle of the teeth. , and part 27 can
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present a corresponding surface intended to roll on the first, the difference between the radii of the two surfaces being such that the desired radius of giratorid movement is obtained.
To avoid the need for a separation of the phases, as shown in Figure 5, and to simplify the construction, the arrangement of Figures 6 and 7. One uses a single -) winding area 28 and 29 and a diaphragm. 11 cut out as shown in the figure? to form a diametrical connecting portion 37 which is inclined with respect to the axis of the coils 28 and 29. When the latter are excited by a single-phase alternating current, they impart to the part 10 an alternating force s' exercising in the direction of their axis. The shape of the diaphragm 11 is such that the resulting movement of the part 10 is converted into a gyratory movement following an approximately conical path.
It should be noted that the arrangements described are liable to be modified without departing from the spirit of the invention. Thus, if desired, the drive can be derived from the two ends of the part 10, back members such as 14, 26, on the one hand, and 27, on the other, being provided at each of the ends of this piece. The two members 14, 26 can be attached to a common shaft 23. In addition, although it is preferable that the rotational movement is derived from the member 14, 26 which is in engagement with the revolving rod. , this is not essential.
Thus, the part 14, 26 can be fixed, the rod 16 being mounted so that it can perform both gyration and rotation. Thus, instead of the rod 10 being supported by a flexible member such as a diaphragm 11, it can be connected through a universal joint to a shaft mounted to rotate in bearings, this shaft then constituting the receiving element.
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It is also possible to 'make' the rod
10 performs a gyration movement along a cylindrical path, instead of a conical path. Thus, electro-magnetic systems similar to that of FIG. l can be arranged so as to act in phase at points close to the two ends of a rod, which ends are engaged in recesses of members mounted in a rdative manner, these members being able to be coupled mechanically so that their rotations are maintained synchronous.
Instead of using a capacitor 35 as described in connection with Figure 5 to produce the required phase shift between the currents supplied to the two pairs of coils and to allow the direction of gyration to be reversed and hence the direction of rotation. rotation, it is possible to use a reaction device comprising a short-circulated coil. For example, the two pairs of coils 28,29 and 30,31 can all be connected in series to the terminals of the power wires, and a switch can be provided by which a suitable iron-core feedback device having a short coil. -circuit can be mounted in parallel with any of the two pairs of coils.
The electric motors according to the invention are advantageously suitable for their application to a repeater system, for example with a view to the remote reproduction of a movement, owing to the property they possess of starting. and stop almost instantly.
For example, the installation can include. a motor ! main, and one or more servo motors, all of these motors being identical and in accordance with the invention. The shaft of the main motor - can carry - two mutually isolated contacts and - a control bottom provided with a third contact located between the first two and mounted to rotate around the axis of said shaft.
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The three contacts are connected to the coils of the various motors and to the network. power supply such that, when the third contact touches one of the first two contacts, the motors rotate in one direction (that is to say in the direction tending to cause the reopening of the contacts) and that, when the third contact touches the second of the first two contacts, the motors rotate in the opposite direction.
Therefore, when the control arm rotates in any direction, contact is made between the third contact and either of the first two contacts, and all of the motor shafts rotate in the same direction as the control arm .. When this is stopped, the contacts open and all the motors stop.
Instead of using mechanical contacts to start and stop the motors in the desired direction, other means can be used such as; photoelectric cells, variations in capacitance or inductance or similar means.
Appropriate amplifiers or relays can be provided at the desired locations.
Claims.