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Perfectionnements apportés aux commandes de génératrices électriques
L'invention concerne une commande de génératrice électrique spécialement conçue pour régler le débit d'une génératrice d'auto- mobiles, bien qu'elle soit applicable dans tous les cas où une batterie doit être chargée par une génératrice dont la vitesse doit varier dans de larges limites.
Des commandes pour génératrices d'automobiles doivent servir au moins à trois buts différents. Elles doivent régler exacte- ment le voltage de la génératrice, elles doivent limiter le débit
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de courant de la génératrice de façon à le maintenir endéans les limites de puissance de la machine, et elles doivent rapidement déconnecter la batterie de la génératrice lorsque le voltage de la génératrice tombe au-dessous du voltage normal de la batterie, afin d'empêcher la décharge de la batterie par la génératrice.
Ces trois fonctions sont remplies chacune par un élément indivi- duel dans l'ensemble de commande. L'unité de commande du volta- ge fonctionne en insérant une résistance dans le circuit de champ de la génératrice lorsque le voltage devient trop élevé, la commande du courant limite, d'une façon similaire, le débit de la génératrice en intercalant une résistance similaire dans le . circuit de champ lorsque le débit de courant devient excessif, et l'interrupteur de la batterie est simplement un relais dispo- sé de façon à permettre le passage du courant dans un sens seule- ment, à savoir de la génératrice vers la batterie.
Pour compenser les irrégularités inévitables dans la fabri- cation, et pour permettre le réglage en fonction de l'usure, cha- cune de ces unités individuelles doit être réglable. Afin d'ob- tenir le meilleur rendement de tout le système électrique, chacun de ces réglages doit être effectué avec précision et, une fois effectué, il doit être maintenu pour de longues périodes de service.
Un objet de la présente invention consiste à prévoir une commande de génératrice, dans laquelle les réglages nécessaires sont opérés rapidement. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des réglages qui sont stables en service.
Dans les dessins annexés:
Fig. 1 est une vue en plan de la commande,, le couvercle étant enlevé,
Fig. 2. est une vue d'élévation frontale de la commande, le couvercle étant enlevé, Fig. 3 est une élévation, partiellement en coupe, de l'unité de commande de voltage, la coupe étant faite suivant la ligne
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3-3 de Fig. ,
Fig. 4 est une élévation, partiellement en coupe et à plus grande échelle, de l'interrupteur de la batterie, la coupe étant faite suivant la ligne 4-4 de Fig. Z, et
Fig. 5 est un schéma de câblage de la commande.
La Fig. 1 est une vue en plan du dispositif de commande, qui est monté sur une plaque de base 10 en acier embouti, laquelle est pourvue de moyens de montage 11 et d'une connexion à la terre 12. Sur la plaque de base 10 sont montés la commande du voltage .13, la commande du courant 14 et l'interrupteur 15 de la batterie. Des pattes de connexion électrique 16, 17,. et 18 sont prévues pour la liaison à l'induit de la génératrice, au champ de la génératrice et à la batterie, respectivement.
L'unité de commande du voltage est montrée en coupe en Fig. 3.
Cette unité de commande est montée autour d'un fort châssis 19 en forme de U, qui est boulonné à la plaque de base 10, mais est électriquement isolé de celle-ci au moyen de plaques isolantes 20 et 21 et d'un manchon isolant 22. Ce châssis 19 est connecté électriquement à la liaison d'induit 16, par la bande 23. La bobine de commande du voltage 24, comportant un noyau de fer cen- tral, est monté sur le châssis 19. Il s'agit d'une bobine à haute résistance, qui comporte de nombreux tours de fil mince et est reliée à la génératrice par le châssis 19, ainsi qu'à la terre.
Afin de réduire les variations de rendement dues aux fluctuations de température, une partie de la bobine de commande du voltage 24 est établie en un alliage cuivre-nickel dont la composition peut être réglée de façon à donner un coefficient de température de résistance, qui s'approche de zéro ou est négatif. Le shunt ma- gnétique 36 s'étend de l'extrémité supérieure du noyau de fer de la bobine jusqu'à un point voisin de l'extrémité arrière supérieu- re du châssis 19, et est établi en un alliage fer-nickel qui est caractérisé par une diminution rapide de perméabilité magnétique
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aux bassestempératures. A de basses températures, le voltage de la génératrice serait donc commandé à une valeur plus élevée quê aux températures ordinaires.
Le support de contact 27 est boulon- né à l'avant du châssis 19, mais est électriquement isolé de ce- lui-ci au moyen de la plaque isolante 28 et de la bague isolante 29, Le support de contact 27 supporte un plot de contact au moyen de la vis 31 et de l'écrou de blocage 32, lequel plot coopère avec le plot de contact 33 qui est monté sur l'armature 34, laquelle est fixée a.u châssis 19 par le ressort 35 qui est boulonné entre les plaques 36 et 37. Le rivet de laiton 38 sert à empêcher le contact effectif entre l'armature 34 et le noyau de la bobine de commande du voltage. L'armature 34 est refoulée vers le haut par le ressort 39 qui passe à travers l'ouverture 40 dans le support de contact 27 et qui repose sur l'excentrique 41.
Ce dernier est pourvu d'une fente de réglage 42 destinée à recevoir un tournevis ou instrument similaire. Cet excentrique est monté à rotation dans le châssis 19 et est serré en position de telle façon qu'une torsion très appréciable est nécessaire pour lui imprimer une ro- tation. Le fait que la tête de l'excentrique 41 n'estpas concen- trique avec l'axe de montage permet de régler la tension du ressort 39 par la rotation de l'excentrique. Ce dernier est pourvu d'un épaulement 43, de sorte que les bavures pouvant être produites lors du découpage de l'ouverture 42 ne gêneront pas le réglage.
L'unité de commande du courant 14 ne sera pas décrite en détail, puisqu'elle est mécaniquement identique à l'unité de commande du voltage 13. Elle en diffère électriquement en ce que son seul bobinage comporte relativement peu de tours de gros fil, intercalé directement dans le circuit batterie-génératrice.
Elle diffère magnétiquement de la commande du voltage en ce qu'elle ne comprend pas de shunt magnétique.
La structure de l'interrupteur de la batterie est montrée en détail en Fig. 4. Le châssis 44 en forme de U est boulonné à
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plaquè de base 10, mais en est électriquement isolé par les plaques isolantes 20 et 21 et par la bague isolante 45. Le châssis 44, est relié à la connexion 18 allant à la batterie, au moyen de la liaison 46. Le châssis 44 supporte un noyau de fer sur lequel sont enroulées trois bobines. La bobine extérieure est une conti- nuation de la bobine de l'unité de commande du courant et est constituée par un faible nombre de tours de gros fil, qui se trou- ve évidemment en série avec le circuit génératrice- batterie.
Sous cette grosse bobine se trouve une bobine comprenant de nom- breux tours de.fil mince et par laquelle le côté de l'interrup- teur 15 de la batterie, qui va à la génératrice, est connecté à la terre. La bobine intérieure ressemble à la bobine de comman- de du voltage, en ce qu'elle comprend,, en plus du fil de cuivre, une section établie en un alliage nickel-cuivre à haute résistan- ce. Par cette bobine, le côté de l'interrupteur de la batterie, qui va à la génératrice, est relié à la terre. L'armature 47 est montée sur le châssis 44 par l'intermédiaire du ressort 48. Cette armature 47 est refoulée vers le haut par un ressort 49. La ten- sion sur le ressort 49 est réglée par l'écrou molleté 50. La rotation accidentelle de ce dernier est évitée par une pince élas- tique 51.
A la face antérieure du châssis 44 est fixé un support de contact 52 qui porte un plot de contact 53 et une patte 54 (Fig. 2) à laquelle est fixé le conducteur allant aux deux bobines de l'interrupteur.
L'armature 47 porte un élément élastique sur lequel est mon- té le contact 55. La face de ce contact est sphérique afin d'ai- der à la réalisation d'un bon contact électrique malgré le déca- lage éventuel d'autres parties de l'instrument. Le mouvement de l'armature 47 et de l'élément élastique 54 vers le haut est li- mité par la butée 56 qui est fixée à la face avant du châssis 44.
L'extrémité antérieure de l'armature 47 et l'élément élastique
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54 sont maintenus ensemble par le rivet 58. Ce rivet est établi en une matière 'non-magnétique et sert au moins à deux buts. La par.tie faisant saillie sous l'armature 47 sert à limiter, par le contact avec le châssis, le mouvement de l'armature vers le bas, ainsi qu'à empêcher le contacteffectif entre l'armature et le châssis. Ce contact tendrait à faire coller les :plots ensemble.
Le face inférieure de la tête du rivet 58 est plane et parallèle à la face de l'élément élastique 57. Fendant l'assemblage il fautprendre soin d'enfoncer le rivet 58 de façon à ménager un jeu de l'ordre de 0,009 pouce entre la face inférieure de la tête d.u rivet et le dessus de l'élément élastique 57. Lorsque l'armature 47 est attirée vers le noyau de fer sous l'influence d'un accroissement du voltage de la génératrice, le contact est établi en premier lieu avec l'élément élastique 57 reposant in- timement sur l'armature 47. A mesure que le mouvement de l'arma- ture vers le bas se poursuit, l'élément élastique 57 fléchit sur toute sa longueur, pendant qu'on rattrape le jeu entre l'élément élastique 57 et le rivet 58.
Lorsque ce jeu a été rattrapé, l'élément élastique 57 fléchit seulement en avant du rivet 58.
L'action combinée du rivet 58 agissant comme un pivot et du res- sort-pivot 48 sur lequel se meut l'armature 47, provoque un léger frottement du plot 55 sur le plot 53, ce qui assure un bon con- tact électrique et diminue toute tendance à soudure ou collage des plots.
La Fig. 2 montre une vue en élévation de la commande. Il est admis que la signification de cette figure résulte de ce qui a été exposé ci-aessus et qu'il n'est pas nécessaire de donner d'autres explications
La Fig. 5 est un schéma de câblage de la commande. Dans cette figure, le chemin suivi par le courant allant de la généra- trice à la batterie est montré en gros traits, tandis que le câblage auxiliaire est indiqué en traits fins. Le but de la
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résistance de fuite est d'aider à absorber toute poussée de volta- ge pouvant résulter de l'interruption du circuit de champ d'in- duction par les commandes.
REVENDICATIONS.
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1. Une commande de voltage pour une génératrice de véhicule, comportant un châssis affectant généralement la forme d'un U, un moyen excentrique de réglage élastique, fixé à un bras de l'U, une bobine-shunt à compensation thermique et un noyau de fer axial monté dans la partie centrale de l'U, et un assemblage d'armature monté sur l'autre bras de l'U, l'assemblage d'armature comprenant une armature, un ressort plat articulant l'armature au châssis, un ressort portant un plot de contact et un ressort servant à repousser l'armature du noyau de fer, ce ressort de . refoulement reposant sur les moyens excentriques de réglage et pouvant être réglé par ceux-ci, le dit assemblage d'armature étant symétrique par rapport à un plan parallèle au plan du châssis.
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Improvements to the controls of electric generators
The invention relates to an electric generator control specially designed for regulating the output of an automobile generator, although it is applicable in all cases where a battery is to be charged by a generator whose speed is to vary within. wide limits.
Autogenerator controls must serve at least three different purposes. They must regulate the voltage of the generator exactly, they must limit the flow.
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generator current so as to keep it within the power limits of the machine, and they must promptly disconnect the battery from the generator when the generator voltage drops below the normal battery voltage, in order to prevent discharge of the battery by the generator.
These three functions are each performed by an individual element in the control assembly. The voltage control unit works by inserting a resistor into the generator field circuit when the voltage gets too high, controlling the current limit, in a similar fashion, the generator output by inserting a resistor. similar in the. field circuit when the current flow becomes excessive, and the battery switch is simply a relay arranged to allow current to flow in one direction only, namely from the generator to the battery.
To compensate for inevitable irregularities in manufacturing, and to allow adjustment for wear, each of these individual units must be adjustable. In order to obtain the best performance from the entire electrical system, each of these adjustments must be made with precision and, once made, must be maintained for long periods of service.
An object of the present invention is to provide a generator control, in which the necessary adjustments are made quickly. Another object of the invention is to provide settings which are stable in service.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a plan view of the control, with the cover removed,
Fig. 2. is a front elevational view of the control with the cover removed, FIG. 3 is an elevation, partially in section, of the voltage control unit, the section taken along the line
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3-3 of Fig. ,
Fig. 4 is an elevation, partly in section and on a larger scale, of the battery switch, the section taken along line 4-4 of FIG. Z, and
Fig. 5 is a wiring diagram of the control.
Fig. 1 is a plan view of the control device, which is mounted on a base plate 10 of pressed steel, which is provided with mounting means 11 and a ground connection 12. On the base plate 10 are mounted the voltage control .13, the current control 14 and the battery switch 15. Electrical connection tabs 16, 17 ,. and 18 are provided for connection to the generator armature, the generator field and the battery, respectively.
The voltage control unit is shown in section in Fig. 3.
This control unit is mounted around a strong U-shaped frame 19, which is bolted to the base plate 10, but is electrically isolated from it by means of insulating plates 20 and 21 and an insulating sleeve. 22. This frame 19 is electrically connected to the armature link 16, by the strip 23. The voltage control coil 24, comprising a central iron core, is mounted on the frame 19. It is a question of 'a high resistance coil, which has many turns of thin wire and is connected to the generator by the frame 19, as well as to the earth.
In order to reduce variations in efficiency due to temperature fluctuations, part of the voltage control coil 24 is made of a copper-nickel alloy, the composition of which can be adjusted so as to give a temperature coefficient of resistance, which s 'approaches zero or is negative. The magnetic shunt 36 extends from the upper end of the iron core of the coil to a point near the upper rear end of the frame 19, and is made of an iron-nickel alloy which is characterized by a rapid decrease in magnetic permeability
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at low temperatures. At low temperatures, therefore, the generator voltage would be controlled higher than at ordinary temperatures.
The contact support 27 is bolted to the front of the frame 19, but is electrically isolated from the latter by means of the insulating plate 28 and the insulating ring 29. The contact support 27 supports a contact pad. contact by means of the screw 31 and the locking nut 32, which stud cooperates with the contact stud 33 which is mounted on the frame 34, which is fixed to the frame 19 by the spring 35 which is bolted between the plates 36 and 37. The brass rivet 38 serves to prevent effective contact between armature 34 and the core of the voltage control coil. The frame 34 is forced upwards by the spring 39 which passes through the opening 40 in the contact support 27 and which rests on the eccentric 41.
The latter is provided with an adjustment slot 42 intended to receive a screwdriver or similar instrument. This eccentric is rotatably mounted in the frame 19 and is clamped in position so that a very appreciable twist is necessary to impart a rotation to it. The fact that the head of the eccentric 41 is not concentric with the mounting axis allows the tension of the spring 39 to be adjusted by the rotation of the eccentric. The latter is provided with a shoulder 43, so that the burrs which may be produced when cutting the opening 42 will not interfere with the adjustment.
The current control unit 14 will not be described in detail, since it is mechanically identical to the voltage control unit 13. It differs electrically from it in that its single winding has relatively few turns of coarse wire, inserted directly into the battery-generator circuit.
It differs magnetically from voltage control in that it does not include a magnetic shunt.
The structure of the battery switch is shown in detail in Fig. 4. The U-shaped frame 44 is bolted to
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plate 10, but is electrically isolated by the insulating plates 20 and 21 and by the insulating ring 45. The frame 44, is connected to the connection 18 going to the battery, by means of the link 46. The frame 44 supports an iron core on which three coils are wound. The outer coil is a continuation of the coil of the current control unit and consists of a low number of turns of coarse wire, which of course is in series with the generator-battery circuit.
Underneath this large coil is a coil comprising many turns of thin wire and through which the side of the switch 15 of the battery, which goes to the generator, is connected to earth. The inner coil resembles the voltage control coil in that it comprises, in addition to the copper wire, a section made of a high strength nickel-copper alloy. Through this coil, the side of the battery switch, which goes to the generator, is connected to earth. The frame 47 is mounted on the frame 44 by means of the spring 48. This frame 47 is forced upwards by a spring 49. The tension on the spring 49 is regulated by the knurled nut 50. The rotation accidental damage to the latter is avoided by an elastic clamp 51.
To the front face of the frame 44 is fixed a contact support 52 which carries a contact pad 53 and a tab 54 (Fig. 2) to which is fixed the conductor going to the two coils of the switch.
The armature 47 carries an elastic element on which the contact 55 is mounted. The face of this contact is spherical in order to help make a good electrical contact despite the possible displacement of other parts. of the instrument. The upward movement of the frame 47 and of the elastic element 54 is limited by the stopper 56 which is fixed to the front face of the frame 44.
The front end of the frame 47 and the elastic element
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54 are held together by rivet 58. This rivet is made of non-magnetic material and serves at least two purposes. The protruding par.tie under the frame 47 serves to limit, through contact with the frame, the downward movement of the frame, as well as to prevent effective contact between the frame and the frame. This contact would tend to cause the pads to stick together.
The underside of the head of the rivet 58 is planar and parallel to the face of the elastic element 57. While splitting the assembly, care must be taken to drive the rivet 58 so as to leave a clearance of the order of 0.009 inch between the underside of the rivet head and the top of the elastic member 57. When the armature 47 is attracted to the iron core under the influence of an increase in the voltage of the generator, contact is made first. take place with the elastic element 57 resting intimately on the frame 47. As the downward movement of the frame continues, the elastic element 57 flexes over its entire length, while catching up. the play between the elastic element 57 and the rivet 58.
When this play has been taken up, the elastic element 57 flexes only in front of the rivet 58.
The combined action of the rivet 58 acting as a pivot and of the spring-pivot 48 on which the frame 47 moves, causes a slight friction of the stud 55 on the stud 53, which ensures good electrical contact and reduces any tendency to weld or stick the pads.
Fig. 2 shows an elevational view of the control. It is accepted that the meaning of this figure results from what has been explained above and that it is not necessary to give other explanations
Fig. 5 is a wiring diagram of the control. In this figure, the path followed by the current from the generator to the battery is shown in large lines, while the auxiliary wiring is shown in thin lines. The purpose of the
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leakage resistance is to help absorb any voltage surge that may result from the interruption of the induction field circuit by the controls.
CLAIMS.
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1. A voltage control for a vehicle generator, comprising a frame generally having the shape of a U, an eccentric means of elastic adjustment, attached to an arm of the U, a thermally compensated shunt coil and a core. axial iron mounted in the central part of the U, and a frame assembly mounted on the other arm of the U, the frame assembly comprising a frame, a flat spring articulating the frame to the frame, a spring carrying a contact pad and a spring for pushing back the armature of the iron core, this spring. discharge resting on the eccentric adjustment means and being able to be adjusted by them, said frame assembly being symmetrical with respect to a plane parallel to the plane of the frame.