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En se reportant à la fig. I, le moteur est représenté à l'arrêt donc de vitesse nulle, '1 désigne le stator, 2 le rotor comportant en sens lon- gitudinal une partie 2a façonnée avec cage d'écureuil 3 et une partie 2b fai- sant suite à la première 2a et simplement constituée par l'empilage de tôles.
Les parties 2a et 2b du rotor 2 forment monobloc avec un manchon d'assembla- ge 4 destiné à coulisser sur l'arbre moteur 5, tout en entraînant le rotor 2.
Le manchon ou buselure 4 sera pourvu d'une perforation de conformité corres- pondant à la forme extérieure 6 de l'arbre 5. Dans l'exemple, la partie 6 est de section carrée mais comme déjà indiqué elle peut être polygonale ou cannelée, pour permettre le coulissement tout en participant à la rotation de l'arbre 5.
L'invention prévoit également, voir schéma fig. 2, une extension du domaine d'application du présent brevet, dans la possibilité de réaliser un moteur asynchrone réversible.
A cet effet, le stator,comportera un premier stator la fournissant un champ magnétique dans un sens et un deuxième stator 1b fournissant un champ magnétique de sens contraire au premier. Pour obtenir la position de vitesse zéro, le rotor 2, sera disposé de manière que sa partie 2a comportant la cage d'écureuil,se trouve symétriquement disposée par rapport à l'axe géométrique x y de l'ensemble, et ses parties 2b1 et 2b2 sans cage d'écureuil, disposées respectivement de chaque côté de la partie 2a.
Avant de décrire le fonctionnement du moteur il est nécessaire de rappeler que l'effet de rotation du rotor d'un moteur électrique asynchro- ne est déterminé par les courants électriques induits dans la cage d'écureuil provoqués par la variation du flux magnétique engendré par le stator et qui agissent sur ce même flux magnétique pour imprimer au rotor un mouvement de rotation déterminant un couple mécanique d'autant plus puissant que la cage d'écureuil est coupée ou traversée par une plus grande valeur de flux magné- tique.
On peut déjà conclure en examinant la fig. I du dessin annexé que la cage d'écureuil 2a étant complètement sortie du champ de flux magnétique variable, ne peut donc être le siège d'aucun courant électrique induit et ne peut par conséquent être sollicité à prendre un mouvement de rotation et sa vitesse est nulle.
Au moment du démarrage le stator 1 est alimenté en courant élec- trique alternatif. La position du rotor 2 vis à vis du stator 1 est telle que sa demi partie 2b, ne portant pas de cage d'écureuil, ne peut être solli- citée à prendre un mouvement de rotation suivant l'exposé ci-dessus. La ca- ge d'écureuil 3 solidaire de l'autre demi partie 2a se trouvant en dehors du champ de flux magnétique variable du stator 1 n'est pas le siège de courant électrique engendré et est, en conséquence, sans action électro-mécanique par rapport au champ de flux principal de 1. Le stator 1 ou primaire du moteur se comporte exactement comme un transformateur électrique statique dont le primaire serait seul alimenté en courant électrique.
On dit que le transfor- mateur est à vide et les-courants électriques magnétiques sont très faibles, c'est ce qui passe d'une façon identique au démarrage du moteur.
Si on veut imprimer un mouvement de rotation au rotor 2 il suffi- ra de déranger sa position magnétique, c'est-à-dire déplacer la demi partie 2b du. rotor 2 progressivement hors du champ magnétique et la remplacer par l'autre demi partie 2a pour qu'instantanément naissent dans la cage d'écureuil 3 des courants induits qui permettront dans le même ordre proportionnel, de développer des couples électro-mécaniques dans la partie mobile ou rotor 2.
On pourra à ce sujet employer un moyen approprié comme déjà signalé ci-dessus.
On sait que l'intensité induite est proportionnelle à la force électromotrice induite qui, elle-même, est donnée et obtenue par la formule e (volts) on en déduit que le mouvement de pénétration de la cage
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1 Ql 3 dans le flux total du stator passant par nul pour atteindre maximum, détermine d'après la formule que plus le temps de pénétra- ---- "':-=--::'--'4.-- -:' : 1--,J,E-. - - ---:.. ¯....- .- . ¯...="--- t. ,- -!-- - ² ("...- ). - .¯41/<,- 1 qiQ#
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tion sera lent, plus le courant induit sera petit et par suite le couple mé- canique sera petit également.
De ce qui découle plus haut, il résulte que l'on pourra régler la position de pénétration dans le champ de flux total, de la cage d'écureuil
3 et de n'embrasser qu'une partie de ce champ de flux-total ce qui permettra de faire varier de 0 au maximum le couple mécanique du moteur et régler et limiter la vitesse de rotation en fonction du couple résistant à vaincre.
Le fonctionnement d'un moteur réversible comme représenté schéma- tiquement à la fig. 2 se comprend aisément vu ce qui précède. Si le rotor comprenant 2b1, 2a, 2b2 est déplacé vers la droite de l'axe x y le moteur tournera dans un sens, si au contraire il est déplacé à. gauche de ce même axe il tournera en sens contraire.
On pourra ainsi passer d'une vitesse d'un sens de rotation à un autre en passant par la vitesse zéro qui est celle donnée par les positions des stators et du rotor de la fig. 2.
On sait en effet,que si le couple utile du moteur est plus grand que le couple résistant, la partie mobile ou rotor 2 sera animée d'un mouve- ment de rotation, que si le couple utile est égal à un couple résistant, que la vitesse sera nulle, et que i le couple utile est plus petit que le couple résistant, le moteur sera entrainé en sens contraire. Par suite, comme on sait aussi que le courant d'appel au réseau d'alimentation électrique est pro- portionnel aux couples des moteùrs électriques et que, d'autre part, on a à sa disposition par ce nouveau type de moteur la faculté de limiter ou de frei- ner ces couples, on réalise les conditions à savoir :
1) suppressions de tout rhéostat de démarrage, de bagues ou de frotteurs sur le rotor, qu'elle que soit la puissance du moteur.
2) Emploi d'une cage d'écureuil remplaçant avantageusement les bobinages en fils isolés toujours délicats à manipuler.
3) la faculté de démarrer en charge, en absorbant un courant élec- trique en rapport du couple mécanique de démarrage désiré.
4) De permettre des réglages de vitesses très poussés en fonction du couple mécanique allant du zéro à la vitesse maximum de régime en tours. par minute du moteur.
5) De permettre de ramener la vitesse maximum à sa valeur minimum, c'est-à-dire sans interrompre le courant électrique sur l'organe statorique du moteur.
6) De permettre par sa douceur de commande à volonté de mise en marche, d'obtenir une très grande souplesse dans la régulation de-la vitesse et du démarrage du moteur.
7) De permettre une grande économie d'énergie électrique du fait d'absence totale de rhéostat utilisé jusqu'à ce jour pour provoquer le glis- sement des moteurs en vue de régler leur vitesse.
Il est à remarquer que le mouvement de pénétration de la cage d'é- cureuil 3 dans le champ du stator peut être provoqué indifféremment soit par le mouvement axial longitudinal du stator 1 ou du rotor 2, ce qui ne change- rait rien aux conditions cherchées.
En résumé il faut considérer comme rentrant dans le cadre du do- maine du présent brevet un moteur électrique asynchrone à rotor en cage d'é- cureuil déplagable dans le champ magnétique du stator, caractérisé par ce qui suit.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Referring to fig. I, the motor is shown at a standstill therefore at zero speed, '1 designates the stator, 2 the rotor comprising in the longitudinal direction a part 2a shaped with a squirrel cage 3 and a part 2b following on from the first 2a and simply constituted by the stacking of sheets.
The parts 2a and 2b of the rotor 2 form a single piece with an assembly sleeve 4 intended to slide on the motor shaft 5, while driving the rotor 2.
The sleeve or nozzle 4 will be provided with a conformal perforation corresponding to the external shape 6 of the shaft 5. In the example, the part 6 has a square section but as already indicated it can be polygonal or fluted, to allow sliding while participating in the rotation of the shaft 5.
The invention also provides, see diagram FIG. 2, an extension of the field of application of the present patent, in the possibility of producing a reversible asynchronous motor.
For this purpose, the stator will include a first stator providing a magnetic field in one direction and a second stator 1b providing a magnetic field in the opposite direction to the first. To obtain the zero speed position, the rotor 2 will be arranged so that its part 2a comprising the squirrel cage is symmetrically arranged with respect to the geometric axis xy of the assembly, and its parts 2b1 and 2b2 without squirrel cage, respectively arranged on each side of part 2a.
Before describing the operation of the motor, it is necessary to remember that the effect of rotation of the rotor of an asynchronous electric motor is determined by the electric currents induced in the squirrel cage caused by the variation of the magnetic flux generated by the stator and which act on this same magnetic flux to impart to the rotor a rotational movement determining a mechanical torque that is all the more powerful the more the squirrel cage is cut or crossed by a greater value of magnetic flux.
We can already conclude by examining fig. I of the attached drawing that the squirrel cage 2a being completely out of the variable magnetic flux field, cannot therefore be the seat of any induced electric current and therefore cannot be requested to take a rotational movement and its speed is nothing.
When starting, the stator 1 is supplied with alternating electric current. The position of the rotor 2 with respect to the stator 1 is such that its half part 2b, not carrying a squirrel cage, cannot be requested to take a rotational movement according to the description above. The squirrel cage 3 integral with the other half part 2a located outside the variable magnetic flux field of the stator 1 is not the seat of the generated electric current and is, consequently, without electro-mechanical action. with respect to the main flux field of 1. The stator 1 or primary of the motor behaves exactly like a static electric transformer, the primary of which is alone supplied with electric current.
We say that the transformer is empty and the magnetic electric currents are very weak, this is what happens in the same way when the motor is started.
If we want to impart a rotational movement to the rotor 2, it will suffice to disturb its magnetic position, that is to say to move the half part 2b of the. rotor 2 gradually out of the magnetic field and replace it with the other half part 2a so that induced currents are instantly born in the squirrel cage 3 which will allow, in the same proportional order, to develop electro-mechanical couples in the part mobile or rotor 2.
On this subject, an appropriate means can be used as already indicated above.
We know that the induced intensity is proportional to the induced electromotive force which, itself, is given and obtained by the formula e (volts), we deduce that the penetration movement of the cage
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1 Ql 3 in the total flux of the stator passing through zero to reach maximum, determines from the formula that plus the penetration time- ---- "': - = - ::' - '4 .-- -: ': 1 -, J, E-. - - ---: .. ¯ ....- .-. ¯ ... = "--- t. , - -! - - ² ("...-). - .¯41 / <, - 1 qiQ #
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The slower the induced current will be and therefore the mechanical torque will also be small.
From what follows above, it follows that we can adjust the position of penetration in the total flux field, of the squirrel cage
3 and to embrace only part of this total flux field which will make it possible to vary the mechanical torque of the motor from 0 to the maximum and to adjust and limit the speed of rotation as a function of the resistive torque to be overcome.
The operation of a reversible motor as shown diagrammatically in FIG. 2 is easily understood given the above. If the rotor comprising 2b1, 2a, 2b2 is moved to the right of the x y axis the motor will rotate in one direction, if on the contrary it is moved to. left of this same axis it will turn in the opposite direction.
It will thus be possible to switch from one speed from one direction of rotation to another by passing through the zero speed which is that given by the positions of the stators and of the rotor in FIG. 2.
It is in fact known that if the useful torque of the motor is greater than the resistive torque, the moving part or rotor 2 will be driven by a rotational movement, that if the useful torque is equal to a resistive torque, that the speed will be zero, and if the useful torque is smaller than the resistive torque, the motor will be driven in the opposite direction. Consequently, as we also know that the inrush current to the electrical supply network is proportional to the torques of the electrical motors and that, on the other hand, we have at our disposal by this new type of motor the ability to limit or slow down these torques, the conditions are achieved, namely:
1) removal of any starting rheostat, rings or friction pads on the rotor, regardless of engine power.
2) Use of a squirrel cage advantageously replacing the insulated wire windings, which are always difficult to handle.
3) the ability to start under load, by absorbing an electric current in relation to the desired mechanical starting torque.
4) To allow very thorough speed adjustments as a function of the mechanical torque going from zero to the maximum revs speed. per minute of the engine.
5) To allow the maximum speed to be brought back to its minimum value, that is to say without interrupting the electric current on the stator member of the motor.
6) To allow, by its soft starting control, to obtain a very great flexibility in the regulation of the speed and the starting of the engine.
7) To allow a great saving of electrical energy due to the total absence of a rheostat used to date to cause the motors to slip in order to regulate their speed.
It should be noted that the movement of penetration of the squirrel cage 3 into the field of the stator can be caused either by the longitudinal axial movement of the stator 1 or of the rotor 2, which would not change the conditions. sought.
In summary, an asynchronous electric motor with a squirrel cage rotor movable in the magnetic field of the stator, characterized by the following, should be considered as coming within the scope of the present patent.
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