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.