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"Moteur du type synchrone".-
La présente invention vise un dispositif destiné à améliorer les caractéristiques de démarrage de moteurs électriques pour courant alternatif soumis à des charges de couple inverses et vise plus particulièrement un dispositif améliorant ces caractéristiques de démarrage en présence de charges de couple inverses des moteurs synchrones d'un type connu.
Le rotor d'un moteur du type visé par la présente invention est constitué par une matière magnétique permenente appropriée qui a été aimantée et disposée de
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manière à comporter des pôles magnétiques sur son. pourtour.
Ce stator comprend un ou plusieurs jeux de pales fixes de
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matière J1lf)gnétiquement douce que l'on excite par un enrou- lement dans lequel passe un courant alternatif, ce qui fait que ces pales prennent des plarités magnétiques qui changent dans le temps de manière à exercer une inter- action aveo les pôles du rotor et à maintenir le rotor en état de rotation, De plus, les pales du rotor et du stator des moteurs précités sont disposés de façon que le rotor démarre de lui-même à partir de n'importe quelle position à laquelle il s'est arrêté et ne tourne normalement que dans un seul sens, Ces moteurs sont synchrones,
ce qui signifie que les champs magnétiques des pales du stator changent de manière à donner l'effet d'un champ magnétique se déplaçant qui tire le rotor en phase avec celui-ci.
Les caractéristiques de fonctionnement d'un tel moteur comprennent un couple de fonctionnement spéoi.. fique qui dépend de la dimension du moteur et de sa
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conception juaJ.ú.Î..<, .l<e. t,f., demanderesse a constaté, cepen- dant, que lorsque ces moteurs sont raccordés à des charges d'utilisation exerçant un couple tendant à faire tourner le rotor en sens inverse lorsque l'enroulement du stator n'est pas excité par un courant électrique, le couple de
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déinarrage du moteur est considé'rEl,blemen1, moindre qu le couple de foretionnem4ov., La présente invention vise partic.liërepK.
G un di0$iti tbsorbant le couple inverse de manière à awé,- liorer lt$ caractéristiques de dén#a7'ry; de moteurs syn.. ohrones fonctionnant sur le courant alternatif ek comportant des rotors magnéiioues à aima...'1tatiO'fi ':'f?I'n1a::'\.ente" De plus, l'invention vise un tel die,pit3 à-t pré gitane sous mode de réalisation dans lequel f..1 ne, Se- :podu.t que peu.
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ou pas de résistance sur le rotor lorsqu'il tourne dans le sens voulu, mais qui le verrouille de façon positive afin qu'il nE/puisse pas tourner en sens inverse lorsque le courant de fonctionnement a été coupé,
La présente invention vise en outre un frein unidirectionnel empêchant le rotor d'un moteur de tourner de plus d'un angle maximum prédéterminé en sens apposé de son sens normal de rotation.
Conformément à l'invention, on a conçu un moteur synchrone comportant 1 un rotor aimanté de façon permanente ;plusieurs pôles de stator ; un dispositif excitant magnétiquement le rotor de manière à le faire tourner ; un organe déplaçable raccordé au rotor précité de façon à permettre à ce dernier de tourner continuelle. ment dans un seul sens, enfin, une butée fixe coopérant avec l'organe précité pour empêcher le rotor de tourner en sens inverse d'un angle supérieur à un angle donné.
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g V-4 9naû-ltens,nt decrire lrésente invention plus en détail en se relevant au dessin annexé sur lequel : la fige 1 est une vue d'une extrémité d'un moteur agencé conformément aux moyens généraux de la présente invention ;
la fig. 2 est une vue latérale du moteur de la fige 1 ; la fig. 3 est une vue éclatée, partielle et positiv. es pignons du moteur des fig, 1 et 2 ; les fig. 4 et 5 représentent deux positions des pignons de la fige , illustrant les limites du déplacement du pignon partiel.
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Le moteur repyô9enà 5er la ig. 1, onJ.d un rotor 11 à aimantation prtttMto. Ce L =,or est onté
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sur un arbre 12 ou en est rendu solidaire et est entouré 'par plusieurs pôles magnétiques 13 de stator exoités par . le courant qui passe dans un enroulement depuis les deux bornes d'extrémité 15. La disposition des pales 13 du stator et des pôles du rotor 11 produisant une rotation synchrone et unidirectionnelle du rotor est bien connue.
Hors la présence d'influences extérieures, comme par exem- ple d'une charge de démarrage de couple inverse, le rotor
11 démarre, quelle que soit la position à laquelle il s'est arrêté, en tournant en sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport à la fige 1. Les pdles magnéti- ques du rotor et du stator sont agencés de manière qu'il n'existe aucune position dans laquelle le rotor ne démarre pas dans le sens voulu.
On constitue les p8les 13 du stator en re- courbant des pièces de plusiieurs tôles en matière ferro- magnétiqve, dont celle, du haut est une plaque d'extrémi- té du moteur et est référencée 16. Cette plaque d'extrémité est fixée à un organe cylindrique 17 par plusieurs pattes
18 qui coopèrent avec des encoches ménagées dans cet organe latéral oylindrique 17.
Le frein unidirectionnel représenté est cons.. titué d'une part par un pignon 19 solidaire de l'arbre 12 et tournant aveo celui-ci et d'autre part par un organe mobile constitué par un second pignon 21 qui est monté sur un second arbre 22, en même temps qu'un troisième pignon @@ Ce troisième pignon engrène constamment avec le pignon 19, mais le second pignon 21 n'engrène pas à tout moment avec ledit pignon bien qu'il ait le diamètre voulu ' et les dimensions de dents appropriées pour engrener avec le premier pignon.
Le secor.d, pignon 21 comporte un doigt
24 qui s'étend vers le bas et ne déplace dans une fente
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curviligne 26 ménagée dans la plaque 16, ce doigt et les extrémités de cette fente constituant des butées limi- tant la valeur du déplacement du pignon 21 dans les deux sens de rotation. Les pignons 21 et 23 sont maintenus, sur l'arbre 22 en contact surfaciel libre l'un par rapport à l'autre par un chapeau 27.
La fige 2 est une vue latérale du moteur représenté sur la fige 1 et illustre le contact de surface existant entre les pignons 21 et 23 ainsi que le fait que ceux-ci sont suffisamment alignés avec le pignon 19 pour engrener avec ce pignon. La fige 2 représente aussi une seconde plaque d'extrémité 28 située à l'autre extrémité du moteur, du coté opposé à l laque d'extrémité 16. De même que la première plaque d'extrémité, la seconde plaque d'extrémité est en matière ferro-magnétique douce et est fixée à la paroi cylindrique 17 par plusieurs pattes 29.
Derrière la plaque d'extrémité 16, se trouvent un disque correspondant de démarrage 33 et un organe annulaire supplé- mentaire 34 en matière ferro-magnétique derrière la plaque d'extrémité 28, à l'autre extrémité du moteur. Un pignon
36, situé à l'extrémité opposée de l'arbre 12 par rapport eu pignon 19, constitue un dispositif de prise de force par l'intermédiaire duquel le moteur est raccordé à sa charge d'utilisation.
Afin de mieux représenter la position mutuelle des divers organes mobiles constituant le frein unidirec.. tionnel de présent mode de réalisation, on a représenté sur la fige 3 les pignons 19, 21 et 23 sous forme d'une vue éclatée. Comme on peut le voir, le pignon 21 n'est qu'un engrenage partiel ou segment d'engrenage ne compor- tant de dents que svx une part@@ de $on pourtour.
Cependant, les dents précitées ont le diamèt voulu le cercle primi- tif
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ainsi que la forme nécessaire pour engrener aveo les dents du pignon 19 lorsque le pignon 21 est tourillonné @sur l'arbre 22,
D'autre part, le pignon 23 est toujours engrené avec le pignon 19 de façon qu'il tourne dans n'importe quel sens où tournent l'arbre 12 et le rotor 11, ou qu'on les fait tourner ,Le chapeau 27 qui maintient les pignons 21 et 23 en contact de surface peut présenter toute configu- ration voulue et peut faire partie intégrante de l'arbre 22.
Dans le mode de réalisation représenté, ce chapeau est un @rgane séparé fixé à l'arbre par une vis de serrage.
Bien que l'on ait dit que les pignons 21 et
23 sont en contact de surface, il n'est pas nécessaire que la pression de ce contact soit élevée et il est suffisant qu'elle permette au pignon 23 d'entraîner par frottement le pignon 21 depuis une extrémité à l'autre de la plage de déplacement du doigt 24 dans la fente 26. De plus, les pignons 21 et 23 peuvent en fait être séparés par une cou- . che de produit lubrifiant pourvu que le frottement médiat du lubrifiant soit suffisant pour permettre au pignon
23 de faire tourner le pignon 21, du fait de ce frotte- ment médiat. La force exercée par le contact de surface relativement important entre les pignons 21 et 23 doit seulement Otro suffisant pour surpasser le très léger frottement du pignon 21 sur l'arbre 22.
Bien que le doigt
24 puisse présenter également un tel frottement, celui-ci peut être réduit à une valeur minimum si la largeur de la fente curviligne 26 est supérieure au diamètre du doigt et si ce dernier est agencé de manière. à être suffisam- ment court pour que son extrémité inférieure ne vienne pas en contact avec la. surface interie e de cette fente @3, que cette surface inférieure soit. située à l'intérieur
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de la plaque d'extrémité16 ou à la surface, ou à l'inté- rieur du disque 31 ou de l'organe annulaire 32.
On a représenté sur les fige 4 et 5 deux positions illustrant la relation angulaire des organes du frein unidirectionnel. La position représentée sur la* fig. 4 est celle qui résulte d'une rotation, en sens inverse des aiguilles d'une montre, de l'arbre 12 et du pignon 19. Ce sens de rotation fait tourner le second pignon 23 dans le sens des aiguilles d'une montre et, du fait de son frottement, fait tourner le pignon 21 jusqu'à ce que l'axe 24 vienne porter contre l'extrémité, prise dans le sens des aiguilles d'une montre, de la fente 26.
Comme on peut le voir, à cette position, les dents du pignon 21 n'engrènent plus avec le pignon 19 et, de ce . fait, on peut considérer que le pignon 21 est désaccouplé d'avec le pignon 19, au moins dans le sens direct de l'expression. Il subsiste évidemment un léger frottement
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médiat entre le pignon 23 et le' 2"4, et il va de col qu'il gtne la rotation du pignon 19, m cette gene est tellement faible qu'èlle peut Otre négligé dents la pratique. Oomme peut voir, un* étendue angulaire d'environ 90 . Cette longue laire ne doit pas être nécessairement celle de 900 doit être suffisante pour que les dents du pignon 21 n'engrènent absolument plus avec celles du pignon 19.
Dans le mode de réalisation représenté, les dents du pignon 21 s'étendent sur un arc d'environ 120 , cet arc n'étant placé ainsi par rapport au doigt 24 et à la fente 26 que lorsque ce doigt vient porter contre l'extré.. mité de cette dernière, comme rapré@enté; la dent d'extrré- mité du pignon 21 qui est la plus rapprochée est écartée
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d'environ 30 da sa position d'engrènement avec les dents du pignon 19. Ceci donne un débattement amplement suffi- sent, et cependant, maintient la section dentée du pignon 21 suffisamment près de son état d'engrènement avec le pignon 19 pour qu'il suffise d'une très faible rotation inverse du pigeon 19 pour que ce dernier vienne engrener avec le pignon 21.
La position de verrouillage du frein uni- directionnel est représentée sur la fig. 5, sur laquelle on peut voir que l'arbre 12 et le pignon 19 tournent en sens inverse. Tandis que le pignon 21 neut tourner au maximum que de 90 environ depuis la position où il a été représenté sur la fig. 4, il est possible que le pignon 23 puisse tourner de lègèrement plus de 90 en sens inverse des aiguilles d'une montre s'il existe un glisse- . ment dans le contact par frottement entre le pignon 21 et le pignon 23.
A toutes fins pratiques, ce glissement est de valeur négligeable et c'est pourquoi l'on peut dire que lepignon 19 ne peut pas tourner, dans le sens des aiguilles d'une montre, de plus d'une valeur prédéterminée' avant qu'il soit verrouillé par le frein unidirectionnel .
Dans le mode de réalisation représenté, les pilons 19, 21 et 23 ont tous le même diamètre primitif,de façon
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que le pignon 19 ne puisse pas tourner de plue de 900 environ avant d'être verrouillé par la venue e',prise du doigt 24 contre l'extrémité de la fente 26 considéré dans 1,- sens inverse des aiguilles d'ime montasx Il va de soi que si les pignons 21 et 23 sont monté/.' sur le même arbre 22, ils doivent avoir le même diaé etre primi- tif s'ils doivent engrener avec le pignon 1, Bien que le fre:1., iL ,ürectior f t << 1 E bloque l'arbre 12 en l'empêchant de tourner er. sert inverse
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des aiguilles d'une montre dès que le doigt 24 vient frapper contre l'extrémité considérée en sens inverse des aiguilles d'une montre, de la fente 26, qui joue le rôle d'une butée, ce frein peut agir plus tôt.
Le contact par frottement existant entre les pignons 21 et 23 ne produit pas l'alignement entre les dents de ces pignons jusqu'à ce que le pignon 21 soit venu engrener avec le pignon 19, De ce fait, il peut arriver que, occasionnellement, le pignon 21 vienne d'abord en contact avec le pignon 19 sans engrener avec celui-ci et que la rotation de ce dernier, en sens inverse des égailles d'une montre, s'arrête brusquement après un déplacement d'un angle d'environ 30 seulement qui est nécessaire pour produire ce non engrènement, Le pignon 19 ayant été ainsi arrêté, est aussi fortement arrêté que si le doigt 24 s'était déplacé sur tout le trajet à l'extrémité, considérée en sens inverse des aiguilles d'une montre, de la fente 26.
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"Synchronous type motor" .-
The present invention relates to a device intended to improve the starting characteristics of electric motors for alternating current subjected to reverse torque loads and more particularly relates to a device improving these starting characteristics in the presence of reverse torque loads of synchronous motors of a known type.
The rotor of a motor of the type contemplated by the present invention is made of a suitable permanent magnetic material which has been magnetized and arranged
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so as to have magnetic poles on its. perimeter.
This stator includes one or more sets of fixed blades of
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material J1lf) genetically soft which is excited by a winding in which an alternating current passes, so that these blades take on magnetic plarities which change over time so as to exert an interaction with the poles of the rotor and to keep the rotor in a rotating state, In addition, the rotor and stator blades of the aforementioned motors are arranged so that the rotor starts by itself from any position at which it has stopped and normally only rotates in one direction, These motors are synchronous,
which means that the magnetic fields of the stator blades change so as to give the effect of a moving magnetic field which pulls the rotor in phase with it.
The operating characteristics of such an engine include a specific operating torque which depends on the size of the engine and its size.
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design juaJ.ú.Î .. <, .l <e. t, f., Applicant has observed, however, that when these motors are connected to working loads exerting a torque tending to make the rotor turn in the opposite direction when the stator winding is not excited by a electric current, the torque of
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deinarrage of the engine is considered, blemen1, less than the torque of foretionnem4ov., The present invention aims partic.liërepK.
G a di0 $ iti tbsorbing the inverse couple so as to awé, - improve lt $ characteristics of den # a7'ry; of syn .. ohronous motors operating on the alternating current ek comprising magnetized rotors to like ... '1tatiO'fi': 'f? I'n1a ::' \. ente "In addition, the invention relates to such a die , pit3 at-t pre gypsy under an embodiment in which f..1 ne, Se-: podu.t little.
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or no resistance on the rotor when it turns in the desired direction, but which locks it positively so that it cannot rotate in the opposite direction when the operating current has been turned off,
The present invention further relates to a unidirectional brake preventing the rotor of a motor from rotating by more than a predetermined maximum angle in the direction affixed to its normal direction of rotation.
In accordance with the invention, a synchronous motor has been designed comprising 1 a permanently magnetized rotor, several stator poles; a device magnetically exciting the rotor so as to make it turn; a movable member connected to the aforementioned rotor so as to allow the latter to rotate continuously. ment in one direction, finally, a fixed stop cooperating with the aforementioned member to prevent the rotor from rotating in the opposite direction by an angle greater than a given angle.
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g V-49naû-ltens, nt describe the present invention in more detail by referring to the accompanying drawing in which: the pin 1 is a view of one end of an engine arranged in accordance with the general means of the present invention;
fig. 2 is a side view of the motor of fig 1; fig. 3 is an exploded, partial and positive view. the motor pinions of figs, 1 and 2; figs. 4 and 5 represent two positions of the pinions of the pin, illustrating the limits of the displacement of the partial pinion.
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The engine repyô9enà 5er the ig. 1, onJ.d a rotor 11 with prtttMto magnetization. This L =, or is onté
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on a shaft 12 or is made integral with it and is surrounded 'by several magnetic poles 13 of the stator exited by. the current flowing in a winding from the two end terminals 15. The arrangement of the blades 13 of the stator and the poles of the rotor 11 producing a synchronous and unidirectional rotation of the rotor is well known.
Unless there are external influences, such as a reverse torque starting load, the rotor
It starts up, regardless of the position in which it has stopped, turning counterclockwise with respect to the pin 1. The magnetic pedals of the rotor and the stator are arranged so that there is no position in which the rotor does not start in the desired direction.
The stator poles 13 are formed by bending pieces of several sheets of ferromagnetic material, of which the top one is an end plate of the motor and is referenced 16. This end plate is fixed to a cylindrical member 17 by several legs
18 which cooperate with notches formed in this lateral oylindrique member 17.
The unidirectional brake shown is cons .. titué on the one hand by a pinion 19 integral with the shaft 12 and rotating with the latter and on the other hand by a movable member consisting of a second pinion 21 which is mounted on a second shaft 22, together with a third pinion @@ This third pinion constantly meshes with pinion 19, but second pinion 21 does not mesh at all times with said pinion although it has the desired diameter and dimensions suitable teeth to mesh with the first sprocket.
The secor.d, pinion 21 has a finger
24 stretching down and not moving in a slot
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curvilinear 26 formed in plate 16, this finger and the ends of this slot constituting stops limiting the amount of displacement of pinion 21 in both directions of rotation. The pinions 21 and 23 are held on the shaft 22 in free surface contact with respect to each other by a cap 27.
Fig 2 is a side view of the motor shown in Fig 1 and illustrates the surface contact existing between pinions 21 and 23 as well as the fact that they are sufficiently aligned with pinion 19 to mesh with this pinion. Fig 2 also shows a second end plate 28 located at the other end of the motor, on the side opposite the end lacquer 16. Like the first end plate, the second end plate is in soft ferro-magnetic material and is fixed to the cylindrical wall 17 by several tabs 29.
Behind end plate 16 there is a corresponding starter disc 33 and an additional annular member 34 of ferromagnetic material behind end plate 28 at the other end of the motor. A pinion
36, located at the opposite end of shaft 12 from pinion 19, constitutes a power take-off device through which the engine is connected to its working load.
In order to better represent the mutual position of the various movable members constituting the unidirectional brake of this embodiment, the pinions 19, 21 and 23 are shown in fig. 3 in the form of an exploded view. As can be seen, pinion 21 is only a partial gear or segment of gear having only teeth around a part of the circumference.
However, the aforementioned teeth have the desired diameter of the pitch circle.
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as well as the shape necessary to mesh with the teeth of pinion 19 when pinion 21 is journalled @on shaft 22,
On the other hand, the pinion 23 is always meshed with the pinion 19 so that it turns in any direction in which the shaft 12 and the rotor 11 turn, or that they are rotated, The cap 27 which maintains the pinions 21 and 23 in surface contact can have any desired configuration and can be an integral part of the shaft 22.
In the embodiment shown, this cap is a separate organ attached to the shaft by a tightening screw.
Although it has been said that the pinions 21 and
23 are in surface contact, it is not necessary that the pressure of this contact be high and it is sufficient that it allows the pinion 23 to drive the pinion 21 by friction from one end to the other of the range movement of the finger 24 in the slot 26. In addition, the pinions 21 and 23 can in fact be separated by a cou-. che of lubricant provided that the mediating friction of the lubricant is sufficient to allow the pinion
23 to rotate the pinion 21, due to this mediating friction. The force exerted by the relatively large surface contact between the pinions 21 and 23 should only Otro sufficient to overcome the very slight friction of the pinion 21 on the shaft 22.
Although the finger
24 may also exhibit such friction, it can be reduced to a minimum value if the width of the curvilinear slot 26 is greater than the diameter of the finger and if the latter is so arranged. to be short enough so that its lower end does not come into contact with the. internal surface of this slot @ 3, that this lower surface is. located inside
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of the end plate 16 or on the surface, or inside the disc 31 or the annular member 32.
There is shown in the pins 4 and 5 two positions illustrating the angular relationship of the members of the unidirectional brake. The position shown in * fig. 4 is that which results from a rotation, in an anti-clockwise direction, of the shaft 12 and of the pinion 19. This direction of rotation turns the second pinion 23 in the direction of clockwise and , due to its friction, turns the pinion 21 until the pin 24 comes to bear against the end, taken in the direction of clockwise, of the slot 26.
As can be seen, in this position, the teeth of the pinion 21 no longer mesh with the pinion 19 and hence. In fact, it can be considered that the pinion 21 is uncoupled from the pinion 19, at least in the direct sense of the expression. There is obviously a slight friction
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mediate between pinion 23 and '2 "4, and it goes without saying that it interferes with the rotation of pinion 19, but this discomfort is so weak that it can be neglected in practice. As you can see, a * extent angular about 90. This long area does not necessarily have to be that of 900 must be sufficient so that the teeth of pinion 21 no longer mesh with those of pinion 19.
In the embodiment shown, the teeth of the pinion 21 extend over an arc of approximately 120, this arc being thus placed relative to the finger 24 and to the slot 26 only when this finger bears against the extremity. .. mimicked of the latter, as rapré @ enté; the end tooth of the pinion 21 which is closest is spaced apart
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from about 30 da its position of engagement with the teeth of pinion 19. This gives ample travel, and yet maintains the toothed section of pinion 21 sufficiently close to its state of engagement with pinion 19 that 'a very slight reverse rotation of the pigeon 19 is sufficient for the latter to mesh with the pinion 21.
The locking position of the one-way brake is shown in fig. 5, on which it can be seen that the shaft 12 and the pinion 19 rotate in the opposite direction. While pinion 21 can only rotate at most approximately 90 from the position where it has been shown in fig. 4, the pinion 23 may be able to rotate slightly more than 90 counterclockwise if there is slippage. ment in the frictional contact between pinion 21 and pinion 23.
For all practical purposes, this slip is of negligible value and that is why it can be said that the pinion 19 cannot turn clockwise by more than a predetermined value before it is locked by the one-way brake.
In the embodiment shown, the pestles 19, 21 and 23 all have the same pitch diameter, so
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that the pinion 19 cannot turn more than about 900 before being locked by the coming e ', taken with the finger 24 against the end of the slot 26 considered in 1, - anti-clockwise from ime montasx It It goes without saying that if the gears 21 and 23 are fitted /. ' on the same shaft 22, they must have the same diae to be primitive if they are to mesh with pinion 1, Although the fre: 1., iL, ürectior ft << 1 E blocks the shaft 12 in the preventing it from turning er. serves reverse
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clockwise as soon as the finger 24 strikes against the end considered anti-clockwise, the slot 26, which acts as a stop, this brake can act earlier.
The frictional contact existing between the pinions 21 and 23 does not produce the alignment between the teeth of these pinions until the pinion 21 has come into mesh with the pinion 19, Therefore, it can happen that, occasionally, the pinion 21 first comes into contact with the pinion 19 without meshing with the latter and that the rotation of the latter, in an anti-clockwise direction, suddenly stops after a displacement of an angle of only about 30 which is needed to produce this non-meshing. Pinion 19 having been thus stopped is as strongly stopped as if finger 24 had moved all the way to the end, viewed counterclockwise. a watch, slot 26.