Génératrice, notamment pour cycle La présente invention a pour objet une généra trice destinée à alimenter au moins deux circuits extérieurs, notamment pour cycle, comportant un boîtier,
un inducteur porté par un axe tournant dans des paliers dudit boîtier et un induit comprenant au moins deux circuits magnétiques portant chacun au moins un enroulement principal destiné à alimenter chacun un deschts circuits extérieurs.
Les génératrices, dont la tension dépend de la charge, de tous types connus actuellement, qui ali- mentent dieux ou plusieurs circuits d'utilisation exté rieurs, présentent 1e défaut que les tensions, aux bornes,
des différents circuits d'utilisation ne dépen dent pas seulement de la charge de l'un de ces cir- cuits d'utilisation, mais bien à la fois de la charge de chacun de ces circuits d'utilisation.
Cette particularité se traduit en pratique de dif férentes manières selon le type de génératrice. Notam ment dans le cas de génératrices d'éclairage pour cycles comportant un induit muni d'un seul enrou lement alimentant simultanément les deux circuits d'utilisation,
au moment où pour une cause quel conque le filament de la lampe à incandescence du phare avant ou du feu arrière vient à se rompre, il se produit, aux bornes de cet enroulement, une surtension qui provoque, à plus ou moins brève échéance, inévitablement la rupture du filament de la seconde lampe à incandescence, de sorte que le cycliste se trouve être sans aucune lumière.
Dans le cas de génératrices d'éclairage pour cycles comportant un induit formant un seul circuit magnétique muni de deux ou plusieurs enroulements alimentant chacun un circuit d'utilisation extérieur, une variation brusque de la charge de l'un de ces. circuits due, par exemple, à la rupture du filament d'une lampe à incandescence, provoque une surten sion aux bornes du ou des autres enroulements qui est la cause,
à plus ou moins brève échéance, de la mise hors fonction des lampes à incandescence ali mentées par les autres enroulements.
Enfin, dans le cas de génératrices d'éclairage pour cycles comportant un induit à deux ou plusieurs circuits magnétiques distincts renfermés dans un même boîtier, ce phénomène d'interdépendance se produit également, mass d'une manière moins mar quée et en sens inverse,
c'est-à-dire que lors de la rupture du filament de la lampe à incandescence pla cée dans l'un des circuits d'utilisation, la tension aux bornes de l'autre circuit d'utilisation diminue brus quement.
Bien que dans ce cas la suppression de la charge de l'un des circuits d'utilisation ne provoque pas la destruction de la lampe à incandescence placée dans l'autre circuit d'alimentation,
il n'en reste pas moins que la réduction de la tension aux bornes du second circuit d'utilisation a pour conséquence une très forte réduction de la puissance d'éclairage de la seule source lumineuse restant au cycliste comme protection jusqu'à ce qu'il ait pu procéder à la répa ration nécessaire.
De plus, les génératrices d'éclairage pour cycles à deux enroulements montés sur des circuits magné tiques distincts, connues actuellement et destinées à l'alimentation de deux circuits d'utilisation extérieurs, présentent une courbe de tension du circuit du feu arrière en fonction de la vitesse de rotation de l'in ducteur très défavorable.
L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients. La génératrice selon l'invention est carac térisée par le fait que chacun des circuits magné tique d'induit est constitué par une cage annulaire présentant des ;
pièces polaires, disposées concentri- quement à l'inducteur et entourant chacune un des enroulements principaux, et par le fait qu'elle com porte, en outre, au moins un enroulement de com- pensation disposé à l'intérieur d'une des cages et qui est relié électriquement avec l'enroulement principal porté par l'autre circuit magnétique,
lesdits circuits magnétiques étant agencés de manière qu'une varia tion du flux dans l'un d'eux produise une variation du flux dans l'autre circuit, le tout étant agencé de m ùre que am, -, lors d'une variation de la charge de l'un des circuits extérieurs, la tension aux bornes de l'autre circuit extérieur reste pratiquement inchangée.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la géné ratrice selon l'invention, destinées à l'éclairage d'un cycle.
La fig. 1 est une vue partiellement en coupe de la première forme d'exécution, certaines parties étant arrachées pour plus de clarté du dessin.
La fig. 2 est une vue de l'aimant ;permanent ou inducteur de cette génératrice.
La fig. 3 est une vue en coupe et à plus grande échelle d'un détail.
La fig. 4 est une vue perspective à grande échelle d'une pièce entrant dans la fabrication de l'un des circuits magnétiques de la génératrice.
La fig. 5 est un schéma illustrant le principe de fonctionnement de la génératrice.
La fig. 6 est un graphique des tensions aux bor nes des deux circuits d'utilisation.
La fig. 7 est une vue en coupe partielle de la seconde forme d'exécution.
Dans la forme d'exécution représentée par les fig. 1 à 4, la génératrice comporte à l'instar d'autres génératrices connues, un boîtier 1 muni de paliers (non représentés) dans lesquels tourne librement un axe 2 qui porte un inducteur rotatif 3 constitué par un aimant permanent. Cet aimant ne comporte ;
pas de pôles saillants, mais est magnétisé radialement, de sorte qu'il présente des pôles N et S disposés symétriquement le long de sa surface périphérique. Il est évident que dans une variante, l'inducteur pourrait être constitué par un aimant permanent comportant des pôles saillants.
Cet inducteur 3 tourne à l'intérieur d'un induit qui comporte deux circuits magnétiques annulaires en forme de cage 7 et 10 et branchés en parallèle. La cage 7 renferme un premier enroulement prin- cipal 4 et un enroulement auxilaire 5, tandis que la cage 10 renferme un second enroulement principal 6. Ces trois enroulements 4, 5 et 6 sont concentriques à l'axe 2.
La cage 7 présente une hauteur h égale à la hau teur e de l'aimant permanent 3 formant l'inducteur et qui est situé entièrement en regard des parois in ternes de celle-ci. Cette cage 7 est formée par des pièces 8 (fig. 4) découpées et embouties en forme de U à partir d'une bande. La largeur de l'aile 9 de ce U formant la paroi interne de la cage 7 va en décroissant, en direction de son extrémité,
tandis que l'aile 11 formant une partie de la paroi externe de cette cage 7 est de largeur constante. Ces pièces 9, 11 sont enfilées sur les enroulement 4, 5 alternative- ment d'un côté et de l'autre de ceux-ci, de manière à réaliser une cage dont la paroi externe est continue, les pièces voisines étant placées côte à côte,
et dont la paroi interne est formée de dents ou pièces polaires séparées les unes des autres par un espace interpolaire de largeur f constante.
Comme représenté, cet espace interpolaire est incliné alternativement d'ans un sens et dans l'autre ;par rapport à l'axe de la génératrice d'un angle com pris entre 9o et 130.
Cet angle d'inclinaison est choisi de manière à obtenir un couple aussi constant que possible sur l'axe d'entraînement 2, c'est-à-dire que la variation de couple sur l'axe d'entraînement, lors du passage d'un pôle de l'inducteur d'une position pour laquelle il est en regard d'une des ailes 9 jusque dans une position pour laquelle il se trouve en regard de l'aile 9 suivante,
est faible par rapport à la varia tion de couple dans des génératrices existantes.
La forme des ailes 9 est également choisie de manière à obtenir une autorégulation des tensions induites dans les enroulements 4 et 6 afin que la ten sion entre chaque borne A, B et la masse T de la génératrice atteigne la valeur nominale déjà pour une très faible vitesse du cycle (par exemple infé- rieure à 10 km/h), ceci afin d'obtenir un éclairage déjà suffisant pour une très petite vitesse.
Toutefois, aux grandes vitesses, la tension aux bornes de la génératrice ne doit pas dépasser une valeur donnée afin d'éviter une détérioration des lampes à incandescence qui sont très sensibles aux surtensions.
Ce but est atteint grâce au fait que toute la surface des ailes 9 est située en regard de l'induc teur 3, puisque ces ailes ont unie longueur égale à la hauteur de la cage 7.
Ainsi, aux faibles vitesses de rotation de l'inducteur, ces ailes 9 recueillent un flux magnétique important. Par contre, aux grandes vites ses de rotation de l'inducteur, la fréquence du cou rant alternatif induit dans les enroulements 4 et 6 peut atteindre 800 périodes par seconde, environ, de sorte que les pertes par courants die Foucault et par hystérèse deviennent importantes,
du fait des grandes surfaces de fer de l'induit, et il s'ensuit que les ten sions apparaissant aux bornes de ces. enroulements sont automatiquement limitées à des valeurs maxima.
Les pièces 8 sont maintenues en position les unes par rapport aux autres par une bague 12 en un maté riau ferromagnétique qui, tout en permettant d'aug menter encore le ;phénomène d'auto-régulation décrit ci-dessus, facilite le montage et permet, en outre, de réaliser un contact métallique intime avec le boîtier 1 qui assure la dissipation dies calories engendrées.
La cage 10, qui renferme l'enroulement 6, est formée par une seule pièce en un matériau ferro magnétique découpée et emboutie à partir d'un dis que. Les épanouissements polaires 13 de ce second circuit magnétique sont situés hors du champ magné tique de l'inducteur 3. Chaque épanouissement polaire 13 est de longueur suffisante pour que son extrémité vienne en contact ou au moins à proximité immédiate de l'extrémité d'une aile 9 de la cage 7.
Cette cage 10 forme donc la deuxième branche du circuit magnétique disposée en parallèle avec la première branche formée par la cage 7. Cette dispo sition présente l'avantage de nécessiter un aimant permanent de dimensions ,plus réduites que dans le cas des génératrices connues comportant deux induits distincts.
Cette particularité est très importante, car l'aimant permanent constitue la pièce la plus coû teuse d'une génératrice d'éclairage pour cycles et il est clair que toute réduction de la longueur de celui ci et donc son poids se traduit par une économie appréciable et une baisse du prix de revient de la génératrice.
Le fonctionnement de la génératrice décrite est le suivant L'inducteur 3 entraîné en rotation fait circuler, dans la cage 7 qui renferme le premier enroulement principal 4 destiné à alimenter le phare avant 21 (fig. 5) du cycle, ainsi que l'enroulement auxiliaire 5 de compensation, un flux magnétique dont la fré quence est une fonction de la vitesse de rotation de cet inducteur 3 et donc une fonction de la vitesse du cycle.
La cage 10, qui renferme le second enroulement principal 6 destiné à alimenter le feu arrière 22, étant branchée magnétiquement en dérivation sur la cage 7, un flux magnétique de même caractéristique circule également dans cette cage 10, malgré que celle-ci soit située en dehors du champ magnétique de l'induc teur. Ces deux flux magnétiques induisent des ten sions dans les trois enroulements 4, 5 et 6.
Si la charge dans le circuit extérieur de l'enroule- ment 4 alimentant le phare 21 s'annule brusquement, la tension induite dans l'enroulement 6 placé dans la cage 10 et alimentant le feu arrière 22 s'abaisse brus quement, car, par suite de la réduction de la réluc tance du circuit magnétique 7 due à la suppression de la charge du circuit extérieur alimenté par l'en roulement 4, une partie du flux magnétique qui cir culait dans la cage 10 est dérivée dans la cage 7.
Par contre, la tension induite dans l'enroulement auxiliaire 5 de compensation placé dans cette cage 7 subit une augmentation, de sorte qu'en connectant cet enroulement 5 en série avec l'enroulement 6 et de manière que sa tension s'additionne à celle de ce dernier enroulement, on obtient, pourvu que le rap port des tensions induites dans ces deux enroule ments soit choisi en conséquence, entre la borne B et la masse T,
une tension qui reste pratiquement constante quelle que soit la charge du circuit exté rieur alimentée par l'enroulement principal 4.
Si, par contre, la charge du circuit extérieur, ali menté par l'enroulement 6, s'annule brusquement, la réluctance du circuit magnétique 10 diminue et de ce fait le flux magnétique circulant dans la cage 7 subit une réduction.
Il s'ensuit que la tension induite dans l'enroulement 4 a tendance à diminuer. Mais l'enroulement 5 de compensation, placé également dans cette cage 7, avait ;
pour action, pendant le fonc tionnement du circuit extérieur de l'enroulement 6, de réduire la perméance de ce circuit magnétique 7, en sorte que maintenant que cette charge est nulle et qu'aucun courant circule dans cet enroulement 5, le flux magnétique circulant dans cette cage a ten- dance à augmenter la tension induite dans l'enroule ment 4.
Ainsi, ces deux phénomènes, dont l'un tend à augmenter la tension induite dans l'enroulement 4 et l'autre à diminuer cette tension, se compensent exactement,
pourvu que l'enroulement 5 de compen sation soit correctement dimensionné. Il s'ensuit que la tension entre la borne A et la masse T reliées à cet enroulement 4 et qui alimente le phare avant 21 est également indépendante de la charge du circuit extérieur de l'enroulement 6 qui alimente le feu arrière 22.
Les essais pratiques effectués ont prouvé que les deux phénomènes d'auto-régulation décrits et dus à l'utilisation d'un enroulement de compensation per mettent de réaliser une compensation pratiquement complète des tensions induites dans les enroulements principaux 4 et 6 quelle que soit la variation de la charge de leurs circuits extérieurs et la vitesse de rotation de l'inducteur.
En outre, il a été constaté que le fait de brancher l'enroulement de compensation 5 en série avec le second enroulement principal 6 alimentant le feu arrière 22 améliore dans une mesure appréciable la valeur de la tension apparaissant entre la borne B et la masse T à de très faibles vitesses de rotation de l'inducteur, correspondant, ,par exemple, à une vitesse de 5 km/h du cycle.
Cette particularité est illustrée par le diagramme de la fig. 6 dans lequel la vitesse du cycle en km/h est reportée en abscisse, tandis que la, tension est reportée en ordonnée, et les tensions mesurées aux bornes AT sont données par la courbe a, tandis que les tensions relevées aux bornes BT sont données par la courbe b.
On voit clairement que la tension aux bornes du circuit extérieur comportant le feu arrière 22 suit une courbe très semblable à celle de la tension apparaissant aux bornes du circuit exté rieur comportant le phare avant 21, ce qui, jusqu'à ce jour, n'avait pas. pu être réalisé.
En résumé, pour une même puissance sous 1a tension nominale, la génératrice décrite présente, par rapport aux génératrices connues, les avantages sui vants 1. Les tensions. de sorties aux bornes. AT et BT des deux circuits extérieurs sont indépendantes l'une die l'autre, grâce à l'enroulement de compensation 5.
2. La tension aux bornes BT du feu arrière 22 en fonction du: nombre de tours de l'inducteur 3 a une courbe beaucoup plus favorable.
3. Le contact métallique intime entre le boitier 1 et l'induit 7, 10 permet un meilleur refroidissement. 4. L'utilisation d'un circuit magnétique à deux branches 7, 10 en parallèle permet l'emploi d'un manant inducteur 3 d'une plus, faible longueur, d'où économie sensible sur le prix de revient.
5. Les espaces interpolaires inclinés permettent d'obtenir un couple sensiblement constant sur l'arbre d'entraînement.
6. La courbe de tension aux bornes AT du phare 21 en fonction de la vitesse de rotation de l'induc teur 3 est plus favorable grâce à une réluctance plus faible du circuit magnétique, d'une part et, d'autre part, à une impédance de l'enroulement correspon dant qui augmente plus rapidement en fonction de la fréquence du courant engendré.
La fig. 5 représente schématiquement le circuit magnétique comportant deux branches, en parallèle 7 et 10. L'inducteur 3 est représenté de manière sché matique.
La branche magnétique 7 porte, d'une part, l'enroulement 4 alimentant le circuit extérieur com portant le phare avant 21 et, d'autre part, l'enroule ment 5 de compensation. La branche 10, qui est située hors du champ magnétique de l'aimant 3 com porte l'enroulement 6 qui alimente le circuit extérieur comportant le feu arrière 22.
Cet enroulement 6 doit être connecté d'une façon correcte au point de vue phase avec l'enroulement de compensation 5, c'est-à- dire de manière que leurs tensions soient en addition.
Les fig. 2 et 3 représentent un dispositif de fixa tion de l'aimant 3 sur l'axe 2 de la génératrice. Ce dispositif comporte, à l'instar d'autres dispositifs de fixation d'aimant à pôles non saillants connus : deux cuvettes 23 et 24 identiques, embouties dans un matériau non ferromagnétique, qui viennent tenir et centrer automatiquement l'aimant sur son bord extérieur, ceci à l'aide de leurs parties inclinées 25.
La cuvette 23 est chassée sur l'axe 2 qui a été can nelé ou moleté à l'endroit correspondant. Une vis fendue 26 presse la cuvette 24 contre l'aimant 3. Cette vis est pincée, à fond de vissage, par une partie taraudée de l'axe se terminant en cône 27, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'une rondelle de sécu rité.
Les cuvettes 23 et 24 présentent un fond légè rement bombé qui leur permet de fonctionner comme ressorts et d'absorber une différence de longueur de l'aimant pouvant ,provenir des tolérances de fabri cation, et les effets de chocs dans le sens axial.
Dans la forme d'exécution représentée par la fig. 7, la génératrice comporte un induit qui com prend deux cages distinctes 27, 28 montées côte à côte et à l'intérieur duquel tourne un inducteur (non représenté) fixé à l'extrémité de l'axe 2 et dont la longueur est approximativement égale à la hau- teuf h de l'induit.
Les cages 27 et 28 sont de forme annulaire et sont fabriquées chacune par découpage et emboutis sage d'un disque de la même manière que la cage 10 de la première forme d'exécution décrite.
La cage 27 renferme le second enroulement prin- cipal 6 branché -en série avec l'enroulement 5 de compensation logé dans la cage 28. Ces deux enrou lements sont destinés à l'alimentation du feu arrière. Le premier enroulement principal 4 destiné à ali menter le phare avant est également logé dans cette cage 28.
Les essais pratiques effectués ont prouvé que, dans ce cas également, la tension dans l'un des cir cuits extérieurs est indépendante de 1a charge de l'au tre circuit extérieur. Il est évidemment difficile d'ana lyser, d'une manière précise, les phénomènes dont l'induit est le siège lors de la rupture du filament du feu arrière ou de celui du phare avant,
mais ici éga lement une modification de la réluctance de l'un des circuits magnétiques de l'induit provoque une modi fication du flux magnétique circulant dans l'autre cir cuit de l'induit, de sorte qu'on obtient en définitive le même résultat final que lorsque l'induit est constitué par deux circuits magnétiques branchés en parallèle.
Dans une variante, chaque circuit magnétique de l'induit pourrait être muni d'un enroulement de com- pensation branché en série avec l'enroulement prin cipal porté par l'autre circuit magnétique die l'induit.
Generator, in particular for cycles The present invention relates to a generator intended to supply at least two external circuits, in particular for cycles, comprising a housing,
an inductor carried by a rotating shaft in bearings of said housing and an armature comprising at least two magnetic circuits each carrying at least one main winding intended to supply each one of the external circuits.
Generators, the voltage of which depends on the load, of all types known at present, which supply gods or several external circuits of use, have the fault that the voltages, at the terminals,
different user circuits do not depend only on the load of one of these user circuits, but also both on the load of each of these user circuits.
This particularity is reflected in practice in dif ferent ways depending on the type of generator. In particular in the case of lighting generators for cycles comprising an armature provided with a single winding simultaneously supplying the two user circuits,
at the moment when for any reason whatsoever the filament of the incandescent lamp of the front headlight or of the rear light breaks, there occurs at the terminals of this winding, an overvoltage which inevitably causes, more or less shortly breaking the filament of the second incandescent lamp, so that the rider is found to be without any light.
In the case of lighting generators for cycles comprising an armature forming a single magnetic circuit provided with two or more windings each supplying an external use circuit, a sudden variation in the load of one of these. circuits due, for example, to the breaking of the filament of an incandescent lamp, causes an overvoltage at the terminals of the other winding (s) which is the cause,
sooner or later, the switching off of the incandescent lamps supplied by the other windings.
Finally, in the case of lighting generators for cycles comprising an armature with two or more distinct magnetic circuits enclosed in the same case, this phenomenon of interdependence also occurs, mass in a less marked manner and in the opposite direction,
that is to say that when the filament of the incandescent lamp placed in one of the utilization circuits breaks, the voltage across the terminals of the other utilization circuit drops sharply.
Although in this case the removal of the load from one of the user circuits does not destroy the incandescent lamp placed in the other supply circuit,
the fact remains that the reduction in the voltage at the terminals of the second user circuit results in a very strong reduction in the lighting power of the only light source remaining to the cyclist as protection until he was able to make the necessary repairs.
In addition, the lighting generators for cycles with two windings mounted on separate magnetic circuits, currently known and intended for supplying two external use circuits, have a voltage curve of the rear light circuit as a function of the speed of rotation of the driver very unfavorable.
The object of the invention is to remedy these drawbacks. The generator according to the invention is charac terized in that each of the magnetic armature circuits is constituted by an annular cage having;
pole pieces, arranged concentrically with the inductor and each surrounding one of the main windings, and by the fact that it comprises, in addition, at least one compensating winding disposed inside one of the cages and which is electrically connected with the main winding carried by the other magnetic circuit,
said magnetic circuits being arranged so that a variation of the flux in one of them produces a variation of the flux in the other circuit, the whole being arranged so that am, -, during a variation of the load of one of the external circuits, the voltage at the terminals of the other external circuit remains practically unchanged.
The appended drawing illustrates schematically and by way of example, two embodiments of the generator according to the invention, intended for lighting a cycle.
Fig. 1 is a partially sectional view of the first embodiment, certain parts being cut away for clarity of the drawing.
Fig. 2 is a view of the magnet; permanent or inductor of this generator.
Fig. 3 is a sectional view on a larger scale of a detail.
Fig. 4 is a perspective view on a large scale of a part used in the manufacture of one of the magnetic circuits of the generator.
Fig. 5 is a diagram illustrating the principle of operation of the generator.
Fig. 6 is a graph of the terminal voltages of the two user circuits.
Fig. 7 is a partial sectional view of the second embodiment.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the generator comprises, like other known generators, a housing 1 provided with bearings (not shown) in which an axis 2 freely rotates which carries a rotary inductor 3 consisting of a permanent magnet. This magnet does not feature;
no salient poles, but is radially magnetized, so that it has N and S poles arranged symmetrically along its peripheral surface. It is obvious that in a variant, the inductor could be formed by a permanent magnet comprising salient poles.
This inductor 3 rotates inside an armature which comprises two annular magnetic circuits in the form of a cage 7 and 10 and connected in parallel. The cage 7 contains a first main winding 4 and an auxiliary winding 5, while the cage 10 contains a second main winding 6. These three windings 4, 5 and 6 are concentric with the axis 2.
The cage 7 has a height h equal to the height e of the permanent magnet 3 forming the inductor and which is situated entirely opposite the internal walls of the latter. This cage 7 is formed by parts 8 (FIG. 4) cut and stamped in the shape of a U from a strip. The width of the wing 9 of this U forming the internal wall of the cage 7 decreases in the direction of its end,
while the wing 11 forming part of the outer wall of this cage 7 is of constant width. These parts 9, 11 are threaded onto the windings 4, 5 alternately on one side and on the other of these, so as to produce a cage whose outer wall is continuous, the neighboring parts being placed side by side. coast,
and the internal wall of which is formed by teeth or pole pieces separated from each other by an interpolar space of constant width f.
As shown, this interpolar space is inclined alternately in one direction and in the other; with respect to the axis of the generator at an angle comprised between 9o and 130.
This angle of inclination is chosen so as to obtain a torque that is as constant as possible on the drive shaft 2, that is to say that the variation in torque on the drive shaft, during the passage of 'a pole of the inductor from a position for which it is facing one of the wings 9 up to a position for which it is facing the following wing 9,
is small compared to the torque variation in existing generators.
The shape of the wings 9 is also chosen so as to obtain self-regulation of the voltages induced in the windings 4 and 6 so that the voltage between each terminal A, B and the mass T of the generator reaches the nominal value already for a very low cycle speed (for example less than 10 km / h), in order to obtain sufficient lighting for a very low speed.
However, at high speeds, the voltage at the terminals of the generator must not exceed a given value in order to avoid deterioration of the incandescent lamps which are very sensitive to overvoltages.
This goal is achieved thanks to the fact that the entire surface of the wings 9 is located opposite the inductor 3, since these wings have a uniform length equal to the height of the cage 7.
Thus, at low speeds of rotation of the inductor, these wings 9 collect a significant magnetic flux. On the other hand, at high speeds of rotation of the inductor, the frequency of the alternating current induced in windings 4 and 6 can reach approximately 800 periods per second, so that the losses by eddy currents and by hysteresis become significant. ,
due to the large iron surfaces of the armature, and it follows that the voltages appearing at the terminals of these. windings are automatically limited to maximum values.
The parts 8 are held in position with respect to each other by a ring 12 made of a ferromagnetic material which, while still allowing the self-regulation phenomenon described above to be further increased, facilitates assembly and allows , moreover, to make an intimate metallic contact with the housing 1 which ensures the dissipation of the heat generated.
The cage 10, which contains the winding 6, is formed by a single piece of ferromagnetic material cut and stamped from a disc. The pole shoes 13 of this second magnetic circuit are located outside the magnetic field of the inductor 3. Each pole shoe 13 is of sufficient length for its end to come into contact with or at least in the immediate vicinity of the end of a wing 9 of the cage 7.
This cage 10 therefore forms the second branch of the magnetic circuit arranged in parallel with the first branch formed by the cage 7. This arrangement has the advantage of requiring a permanent magnet of smaller dimensions than in the case of known generators comprising two distinct induced.
This particularity is very important, because the permanent magnet constitutes the most expensive part of a generator of lighting for cycles and it is clear that any reduction in the length of this one and therefore its weight results in an appreciable saving. and a drop in the cost of the generator.
The operation of the generator described is as follows The inductor 3 driven in rotation circulates in the cage 7 which contains the first main winding 4 intended to supply the front headlight 21 (FIG. 5) of the cycle, as well as the winding auxiliary compensation 5, a magnetic flux whose frequency is a function of the speed of rotation of this inductor 3 and therefore a function of the speed of the cycle.
The cage 10, which contains the second main winding 6 intended to supply the rear light 22, being connected magnetically in bypass on the cage 7, a magnetic flux of the same characteristic also circulates in this cage 10, despite the latter being located in outside the magnetic field of the inductor. These two magnetic fluxes induce voltages in the three windings 4, 5 and 6.
If the load in the external circuit of the winding 4 supplying the headlight 21 abruptly vanishes, the voltage induced in the winding 6 placed in the cage 10 and supplying the rear light 22 drops abruptly, because, as a result of the reduction in the reluctance of the magnetic circuit 7 due to the removal of the load from the external circuit supplied by the bearing 4, part of the magnetic flux which circulated in the cage 10 is diverted into the cage 7.
On the other hand, the voltage induced in the auxiliary compensation winding 5 placed in this cage 7 undergoes an increase, so that by connecting this winding 5 in series with the winding 6 and so that its voltage is added to that from this last winding, provided that the ratio of the voltages induced in these two windings is chosen accordingly, between terminal B and ground T,
a voltage which remains practically constant whatever the load of the external circuit supplied by the main winding 4.
If, on the other hand, the load of the external circuit, supplied by the winding 6, abruptly vanishes, the reluctance of the magnetic circuit 10 decreases and therefore the magnetic flux circulating in the stand 7 is reduced.
It follows that the voltage induced in the winding 4 tends to decrease. But the compensation winding 5, also placed in this cage 7, had;
for action, during the operation of the external circuit of the winding 6, to reduce the permeance of this magnetic circuit 7, so that now that this load is zero and that no current flows in this winding 5, the magnetic flux circulating in this cage tends to increase the voltage induced in winding 4.
Thus, these two phenomena, one of which tends to increase the tension induced in the winding 4 and the other to decrease this tension, exactly compensate each other,
provided that the compensating winding 5 is correctly sized. It follows that the voltage between terminal A and ground T connected to this winding 4 and which supplies the front headlight 21 is also independent of the load on the external circuit of the winding 6 which supplies the rear light 22.
The practical tests carried out have shown that the two self-regulation phenomena described and due to the use of a compensation winding make it possible to achieve practically complete compensation of the voltages induced in the main windings 4 and 6 whatever the variation of the load of their external circuits and the speed of rotation of the inductor.
Furthermore, it has been found that the fact of connecting the compensation winding 5 in series with the second main winding 6 supplying the taillight 22 to an appreciable extent improves the value of the voltage appearing between the terminal B and the ground T at very low speeds of rotation of the inductor, corresponding, for example, to a speed of 5 km / h of the cycle.
This feature is illustrated by the diagram of FIG. 6 in which the speed of the cycle in km / h is plotted on the abscissa, while the voltage is plotted on the ordinate, and the voltages measured at the AT terminals are given by the curve a, while the voltages recorded at the BT terminals are given by the curve b.
It can be clearly seen that the voltage across the terminals of the external circuit comprising the rear light 22 follows a curve very similar to that of the voltage appearing at the terminals of the exterior circuit comprising the front headlight 21, which, to this day, has not had not. could be achieved.
To sum up, for the same power at nominal voltage, the generator described has the following advantages over known generators 1. The voltages. of outputs at the terminals. AT and BT of the two external circuits are independent of each other, thanks to the compensation winding 5.
2. The voltage at the LV terminals of the rear light 22 as a function of the number of turns of the inductor 3 has a much more favorable curve.
3. The intimate metallic contact between the case 1 and the armature 7, 10 allows better cooling. 4. The use of a magnetic circuit with two branches 7, 10 in parallel allows the use of an inductor casing 3 of a shorter length, resulting in significant savings on the cost price.
5. Inclined interpolar spaces provide a substantially constant torque on the drive shaft.
6. The voltage curve at the terminals AT of the headlight 21 as a function of the speed of rotation of the inductor 3 is more favorable thanks to a lower reluctance of the magnetic circuit, on the one hand and, on the other hand, to an impedance of the corresponding winding which increases more rapidly as a function of the frequency of the current generated.
Fig. 5 schematically represents the magnetic circuit comprising two branches, 7 and 10 in parallel. The inductor 3 is shown schematically.
The magnetic branch 7 carries, on the one hand, the winding 4 supplying the external circuit comprising the headlight 21 and, on the other hand, the compensation winding 5. The branch 10, which is located outside the magnetic field of the magnet 3 comprises the winding 6 which supplies the external circuit comprising the rear light 22.
This winding 6 must be connected in a phase correct way with the compensation winding 5, that is to say so that their voltages are in addition.
Figs. 2 and 3 show a device for fixing the magnet 3 on the axis 2 of the generator. This device comprises, like other known non-protruding pole magnet fixing devices: two identical cups 23 and 24, stamped in a non-ferromagnetic material, which automatically hold and center the magnet on its outer edge. , this using their inclined parts 25.
The bowl 23 is driven out on the axis 2 which has been grooved or knurled at the corresponding location. A slotted screw 26 presses the cup 24 against the magnet 3. This screw is clamped, screwing down, by a threaded part of the axis ending in a cone 27, which makes it possible to avoid the use of a safety washer.
The cups 23 and 24 have a slightly domed bottom which enables them to function as springs and to absorb a difference in the length of the magnet which may arise from manufacturing tolerances and the effects of shocks in the axial direction.
In the embodiment shown in FIG. 7, the generator comprises an armature which comprises two separate cages 27, 28 mounted side by side and inside which rotates an inductor (not shown) fixed to the end of the axis 2 and whose length is approximately equal at the height of the armature.
Cages 27 and 28 are annular in shape and are each made by cutting and stamping a disc in the same manner as cage 10 of the first embodiment described.
The cage 27 contains the second main winding 6 connected in series with the compensation winding 5 housed in the cage 28. These two windings are intended to supply the rear light. The first main winding 4 intended to supply the headlight is also housed in this cage 28.
The practical tests carried out have shown that in this case also, the voltage in one of the external circuits is independent of the load of the other external circuit. It is obviously difficult to analyze, in a precise manner, the phenomena of which the armature is the seat when the filament of the rear light or that of the front light breaks,
but here also a modification of the reluctance of one of the magnetic circuits of the armature causes a modification of the magnetic flux circulating in the other circuit of the armature, so that we ultimately obtain the same result final only when the armature is made up of two magnetic circuits connected in parallel.
In a variant, each magnetic circuit of the armature could be provided with a compensating winding connected in series with the main winding carried by the other magnetic circuit of the armature.