Moteur électrique. La présente invention se rapporte à un moteur électrique à induction, particulièrement applicable à la commande de phonographes.
IL avait déjà été proposé d'employer, pour la commande d'un phonographe, un moteur électrique à induction avec induit en forme de disque. Cependant, des moteurs de ce genre avaient le défaut de produire des vi brations qui non seulement nuisent à la reproduction phonographique exacte, mais aussi, donnent lieu à une espèce de bour donnement.
Or, - il a été trouvé que ces vibrations sont dues à une certaine composante de la force motrice, agissant dans un sens perpen diculaire au disque, et dont l'action change de direction à chaque inversion du flux ma gnétique alternatif qui traverse le disque. De cette façon, le disque est soumis à l'action de forces produisant des vibrations, et ces vibrations se communiquent plus ou moins au phonographe dont le fonctionnement en souffre.
Le but de cette invention est d'éliminer ces effets de vibration dans un moteur élec trique à induction et. de réaliser un moteur à induction particulièrement pour la com mande de phonographes, capable de bien fonctionner lorsqu'il est alimenté de courants de fréquence très différente, variant par exemple entre 25 à 60 périodes, ainsi que de donner un bon torque et une vitesse cons tante avec n'importe laquelle de ces fréquences et à des voltages très différents.
Le moteur électrique à induction faisant l'objet de l'invention comporte un disque rotatif en matière conductrice et une plura lité d'éléments de. champ magnétique simi laires, distribués symétriquement, tant radia- lement que circonférentiellement, autour dudit disque, afin de l'actionner à la manière d'un moteur à induction, et il présente la parti cularité que lesdits éléments de champ ma gnétique comprennent des enroulements reliés à une source de courant alternatif et bobinés et disposés de telle manière par rapport au disque rotatif qu'en exerçant leurs efforts moteurs sur le disque, les composantes de ceux-ci agissant à angle droit sur le disque,
soient à tout moment dirigées dans un même sens.
Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple La fig. 1 représente, en vue en perspec tive, une forme d'exécution du moteur suivant l'invention; actionnant un phonographe à disque, certaines pièces étant supposées enlevées ou brisées afin de mieux faire voir le moteur; La fig. 2 est une coupe partielle du mo teur vue depuis la gauche de fig. 1 et mon trant un régulateur de vitesse; La fig. 3 est une coupe du moteur vue depuis le côté postérieur de fig. 1; .
La fig. 4 montre un diagramme de. courbes torque-vitesse, dont il sera question plus tard; La fig: 5 donne le schéma d'une installa tion de distribution de l'énergie électrique alimentant le moteur.
Dans les fig.1, 2 et 3 du dessin, 10 repré sente la partie supérieure ou dessus de la boîte d'un phonographe, et 11 une des parois latérales de cette boîte. Le moteur pour la commande du phonographe s'engage dans une ouverture centrale @ du dessus 10 de la boîte et est fixé à ce dessus par des vis 12. Le moteur comporte un disque rotatif 13, en matière conductrice, fixé sur l'arbre central 14. Ce- dernier repose, d'une part, sur une crapaudine 15, et il est guidé, d'autre part, dans un collier 16, les deux logés dans un bâti de support 17. Deux éléments de champ magnétique de moteur à induction, similaires et stationnaires, sont montés diamétralement opposés l'un à l'autre, par rapport au disque 13.
Ces éléments de champ sont du type habituel; chacun d'eux comprend un électro aimant supérieur à noyau en forme de<B>U</B> 19, muni de deux bobines excitatrices 20 et 21, et _ un électro-aimant inférieur à noyau en forme de<B>E</B> 22, dont la branche centrale est munie d'une bobine excitatrice 23. Ces élec tro-aimants sont fixés au bâti 17 par des vis 24, avec entretoises 25, de telle façon que le disque 13 peut tourner librement dans l'espace libre- . existant entre les électro- aimants supérieurs et inférieurs. Le bâti 17 est de préférence fait d'une seule pièce en matière magnétique, par exemple en fonte de fer, afin de pouvoir servir à reconduire le flux magnétique.
Le fonctionnement du moteur à induction est si bien connu qu'il n'est pas nécessaire de l'expliquer ici en détail. Les électro- aimants supérieurs sont à basse induction, et les électro-aimants inférieurs à haute induction, de sorte que les flux engendrés ont leurs phases déplacées l'un par rapport à l'autre. Le décalage des phases peut être produit en donnant des valeurs appropriées à la résistance des bobines ainsi qu'à la résistance magnétique de dispersion, comme cela est bien connu. Les champs magnétiques moteurs qui sont formés de la sorte coupent le disque et y engendrent des courants locaux dont la réaction sur les flux produit un moment rotatif.
Il est évident que les deux éléments de champ magnétique sont construits de façon à produire tous les deux un mou vement de rotation du disque dans le même sens. Dans tous les moteurs de ce type, l'effort moteur produit a une composante qui est dirigée perpendiculairement au disque. L'existence de cette composante peut être démontrée. par l'expérience physique bien connue qui consiste à placer un anneau en matière conductrice sur le pôle d'un électro aimant sans courant, et puis à y faire passer subitement le courant. Sous l'influence des courants induits dans l'anneau et réagissant contre le flux, l'anneau sera repoussé perpen diculairement au pôle.
Dans le moteur à in duction, à disque, qui est alimenté par un courant alternatif, cette composante perpen diculaire au disque agit tantôt dans un sens et tantôt dans l'autre, comme suite de l'in version du courant correspondant à une inversion du flux. Si le moteur ne contient qu'un seul élément de champ moteur, ou bien plusieurs éléments de champ moteur non compensés, le disque, et avec lui son axe, a tendance à basculer sous l'influence de cette composante, d'abord -dans un sens et puis dans l'autre, ce qui produit une vibration très désavantageuse pour la commande d'un phonographe.
Plus le diamètre du disque est grand, plus cette vibration augmente, puisque la force qui la produit agit avec un bras de levier plus grand, sans compter les vibrations locales qui peuvent se produire dans le disque même, si ce dernier:n'estpas suffisamment épais pour résister à ces efforts de fléchissement.
Or, on a trouvé que l'effet de ces forces vibratoires fuisibles peut être complètement éliminé ,si le moteur est muni de plusieurs éléments de champ magnétique disposés et reliés électriquement entre eux de telle ma nière que la force basculante produite par un élément de champ ou par un groupe d'élé ments de champ se trouve compensée par Lino force contraire d'égale intensité, produite par un autre élément de champ ou par un autre groupe d'éléments de champ. Si, en outre, on donne au disque 13 un rayon relativement faible et une épaisseur suffisante pour résister aux efforts de fléchissement, la vibration peut être entièrement supprimée.
Le dessin montre .une disposition de ce genre, dans laquelle les deux éléments de champ sont diamétralement opposés l'un à l'autre, par rapport au disque, de façon à être répartis symétriquement, tant radialement que circon- férentiellement. Ces éléments de champ ma gnétique sont de puissance égale et reliés de telle manière aux distributeurs de courant que les flux magnétiques simultanés traversent le disque dans un même sens, c'est-à-dire que le flux magnétique d'un côté du disque est toujours égal à celui de l'autre côté du disque, et de même direction que celui-ci.
Par conséquent, les composantes de forces agissant perpendiculairement au disque, au lieu de produire un effet basculant, se contre balancent par rapport à l'axe de rotation du disque, leur résultante se confondant avec cet axe de rotation; elles ont tendance à soulever le disque en un moment donné, et à le baisser un instant après.
Ces composantes de forces perpendiculaires sont naturellement insuffisantes pour pouvoir soulever effective ment le disque avec son axe et les autres pièces qu'il porte, de sorte qu'il ne peut.être question d'une vibration de ce genre: En outre, on donne au disque un diamètre rela tivement petit (environ 115 mm) et une épais seur suffisante (environ 3 mm) pour .empêcher:
tout fléchissement qui pourrait être produit par ces forces. .Aussi, on a constaté qu'une disposition du genre décrit supprime en effet les vibrations et le bourdonnement qui se produisaient dans les moteurs de ce genre- construits jusqu'ici. Les éléments de champ magnétique peuvent être -indifféremmentreliés en parallèle ou en partie en série et en partie en parallèle; pourvu que les flux simultanés aient toujours la même direction. La fig..5 montre un schéma de distribution qui répond. à cette condition.
Il est évident que si la.composante perpendi culaire produite par un des éléments de champ magnétique est plus grande que celle produite par l'autre, les deux éléments de champ peuvent être placés à des distances inégales de l'arbre de rotation, de telle manière que la résultante passe toujours par cet axe, ou, en d'autres termes, que le moment basculant de l'un des éléments de - champ est égal au moment- de- l'autre; puisque ces moments sont le produit de la force par le bras de levier.
De mëme, si plus de deux éléments de champ sont employés, ils seront toujours disposés de telle manière par rapport à l'axe de rotation, que la résultante des forces perpendiculaires coïncide avec celui-là. On a en outre trouvé que si l'on donne' au disque un faible diamètre, et si -l'on pré voit plusieurs éléments de champ magnétique, on obtient un moteur susceptible d'actionner convenablement un phonographe avec toutes les fréquences pratiquement employées, par exemple ayant une fréquence entre 25 et 60 périodes.
Le moteur habituel, à un élément de champ, dans lequel le disque présente à peu près la grandeur du disque phonogra-- phique, produit un torque suffisant pour: actionner le disque si le moteur est alimenté d'un courant de<B>110</B> volts et de 60 périodesi mais sa forée n'est pas suffisante .si le<B>cou-</B> rant n'a, que<B>95</B> . périodes, avec -.une ensionr. de 110 volts. La fig. 4 donne en 9. la courbe vitesse-torque du moteur normal Pathé à induction, à disque, destiné à la commande de phonographes moyennant un courant de 110 volts et de 60 périodes.
La courbe B montre le torque en fonction de la vitesse du même moteur, marchant avec un courant de 110 volts et de 25 périodes. Les courbes C et D montrent la relation entre la vitesse et le torqu du moteur à deux champs ma gnétiques, décrit en regard du dessin annexé et alimenté par un courant de 110 volts et de 25 périodes, d'une part, et de 110 volts et de 60 périodes, d'autre part.
La vitesse normale d'urr phonographe est d'environ 80 tours par minute, et il ressort de la fig. 4 que pendant que le moteur normal Pathé donne un torque très élevé au démarrage, avec 25 périodes (courbe B), le torque est, à une vitesse de 80 tours, seulement la moitié de ce que le même moteur peut donner à 60 périodes (courbe A.). Cela provient du fait que la vitesse sans charge est trop pe tite avec une fréquence de 25 périodes. Dans le moteur perfectionné, le rayon du disque 13 du moteur est réduit, et la vitesse sans charge est augmentée; la courbe vitesse- torque devient, de cette manière, plus favo rable, ainsi que le montre la courbe C.
Il ressort en outre de cette courbe, que le mo teur perfectionné produit, à une vitesse nor male, avec un voltage normal et avec une fréquence de 25, à peu près la moitié du torque qu'il donne au démarrage, et la moitié de la vitesse sans charge. Il ressort également de cette courbe, que le moteur perfectionné donne 80 tours par minute, et avec 25 pé riodes, le même torque que celui produit par le moteur Pathé à 80 tours par minute, et, en outre, que le torque du moteur perfec tionné est sensiblement le même à 60 pé riodes.
La petite différence qui existe entre les torques que le moteur perfectionné produit lorsque la fréquence a des valeurs très diffé rentes, peut facilement être supprimée sans qu'aucun réglage à la main soit à faire, au moyen d'un régulateur de vitesse ordinaire. L'ample torque disponible, à 25: comme à 60 périodes dans le moteur perfectionné, favorise le maintien d'une vitesse constante du phonographe au moyen d'un appareil régulateur, quelque grandes que puissent être les fluctuations du voltage.
Par l'augmentation du nombre ou de la puissance des électro aimants, le torque disponible à la vitesse normale peut être varié sans pour cela changer le rapport des torques à des vitesses diffé rentes.
Le moteur représenté est combiné avec un régulateur de vitesse comportant un régu lateur centrifuge 27, un disque à friction 28 actionné par l'arbre du régulateur 29 et pou vant se déplacer le long de cet arbre confor mément aux changements de la vitesse, et un doigt stationnaire 30 que le disque 28 ren contre lorsque la vitesse dépasse sa valeur normale. L'arbre 29 est mis en mouvement par l'arbre du phonographe 14 au moyen d'un engrenage hélicoïdal 31, 32, dont les éléments sont respectivement montés sur les deux arbres.
Le collier 33 qui porte les res- sorts-lames de ramenage des poids du régu lateur ést fixé à l'arbre 29, pendant que le collier 34 auquel sont reliés les autres bouts des ressorts-lames, ainsi que le disque à fric tion 28, peut se déplacer longitudinalement sur l'arbre 29. Ce dernier est supporté par des paliers 35 et 36 fixés au bâti de support. Un régulateur de ce genre marche à peu prés silencieusement.
Afin de permettre un réglage prompt de la vitesse, le doigt à friction 30 est monté sur un levier 37, articulé en 38. Le bout extérieur du levier 37 est courbé de façon à pouvoir s'appuyer suit- une came 39 (fig. 1), sous l'action d'un ressort 40. La came 39 est fixée sur un axe 41 qui porte, à l'exté rieur de la boîte, un bouton de manceuvre 42 au moyen duquel on peut tourner la came 39 afin de régler la vitesse au moyen du levier 37 et du doigt 30. Un ressort circulaire 43 maintient la came 39 dans n'importe quelle position, par le frottement qu'il produit sur elle. L'axe 41 est muni d'un indicateur 44 qui indique la vitesse sur un cadran 45.
Ce mécanisme pour le réglage de la vitesse est très simple et facile à manoeuvrer; il<B>.</B> ne donne lieu à aucune perte d'énergie; il est facile à régler et conserve la position ,qui lui a une fois été donnée.
Une table phonographique ordinaire 46 est fixée à l'extrémité supérieure de l'arbre 14. Cette extrémité est pourvue d'une partie réduite 47 sur laquelle s'enfile les plaques phonographiques normales 48.
Le moteur pour phonographes tel qu'il a été décrit ci-dessus est très avantageux au point de vue du prix, comparé avec les mo teurs existants. Le diamètre relativement ré duit du disque du moteur permet une sérieuse économie de cuivre et une réduction du déchet produit dans la fabrication de ces disques. Le fait que ce moteur marche avec les fré quences les plus variées supprime la nécessité, pour le fabricant, de fabriquer différents types de moteur adaptés chacun à un nombre limité de fréquences. Le bâti étant fait d'une seule pièce, non seulement donne lieu à une cons truction très compacte, mais permet en outre, d'enlever tout le moteur comme une seule pièce.
Le nombre restreint d'organes en mou vement, aidé de l'absence des bruits élec triques, assure une marche à peu prés silen cieuse de ce moteur.