Moteur électrique universel<B>à</B> pÔles saillants et<B>à</B> au moins deux vitesses La présente invention concerne un moteur élec trique universel<B>à</B> pâles saillants et<B>à</B> au moins deux vitesses comportant un inducteur<B>à</B> plusieurs bobi nages et au moins une paire de pôles.
L'invention a pour but de fournir un moteur pou vant supporter un courant plus fort, en fonction nant d'une manière continue,<B>à</B> pleine charge, que les moteurs antérieurs. Elle permet d'obtenir, pour un moteur de dimensions données et pour une quan tité donnée<B>de</B> cuivre et de fer, une puissance nomi nale plus grande que celle. possible jusqu'à présent.
<B>A</B> cet effet, la disposition des bobinages induc teurs de ce moteur est telle que la chaleur produite est distribuée dans tous les bobinages, ce qui amé liore le coefficient de transmission de la chaleur du moteur et assure. une; dissipation rapide de cette cha leur. Pour illustrer<B>le</B> perfectionnement réalisé pax l'invention, on indiquera qu!une forme d'exécution de lInvention, d7une puissance nominale d'un tiers de <B>CV,</B> a été trouvée, par des essais, capable de fonc tionner sous 4,85 ampères en régime continu avec une élévation de température de 49,10<B>C</B> seulement (mesurée au moyen, d'un couple therino-61ectrique) en fournissant<B>0,38 CV,
</B> tandis qu'antérieurement un moteur de même grandeur, surchauffé<B>à</B> faible vitesse, n'était en mesure de recevoir que 3,4 ampères en fonctionnement continu et fournissait 0,301CV.
Une autre forme d7exécution de l'invention, d'une autre grandeur, a fonctionné d'une manière sûre sous <B>5,0</B> ampères avec une élévation de température de 55o<B>C</B> seulement, en fonctionnement continu, tandis qu'antérieurernent, un moteur de même grandeur ne pouvait recevoir que 3,4 ampères en régime sous charge continue. Les deux moteurs comportaient la même quantité de cuivre et de fer. Une forme de réalisation du moteur selon l'in vention est illustrée,<B>à</B> titre d'exemple, au dessin annexé.
La fig. <B>1</B> est une vue en bout de l'inducteur de cette forme d!exécution, dont une partie est arrachée et représentée en coupe.
La fig. 2 est une coupe transversale<B>de</B> détail montrant,<B>à</B> plus grande échelle, l'un des enroule- merits de l'inducteur.
La fig. <B>3</B> est un schéma électrique des enroule ments. du moteur représenté. La forme de réalisa tion qui va être décrite peut comporter un bâti et un induit classiques qui n#ont donc pas été représentés. L'inducteur du moteur, représenté<B>à</B> la fig. <B>1,</B> coin- prend un empilage de tôles 4, conformées pour cons tituer au moins deux pôles saillants<B>5</B> et<B>6.</B> On a choisi un inducteur bipolaire, en raison de sa sirapli- cité, mais il est évident que le moteur pourrait com porter tout nombre pair de pôles.
Pour plus de sim plicité également, le moteur représenté n7est qu'à deux vitesses, une vitesses élevée et une faible vitesse.
Les pôles saillants reçoivent naturellement d'une manière concentrique l'induit, non représenté, qui est indiqué schématiquement<B>à</B> la fig. <B>3,</B> où il est désigné par<B>7</B> et les bobinages, inducteurs<B>8</B> et<B>9</B> sont montés sur les pôles, soit sous forme de bobinages pr6ala- blement enroulés, soit en les bobinant directement sur les pôles, de préf6rence mécaniquement.
Pour chaque vitesse<B>à</B> laquelle<B>le</B> moteur doit fonctionner (deux vitesses pour<B>le</B> moteur repré senté), les bobinages inducteurs sont répartis d'une manière égale sur les pôles. Le bobinage entier pour la grande vitesse est fait en la même grosseur de fil, mais, pour chaque vitesse inférieure, on utilise un bobi nage comprenant tout le bobinage<B>à</B> grande vitesse plus des spires supplémentaires en fil plus fin<B>;</B> sur chaque pôle, le nombre<B>de</B> spires est le même pour chaque grosseur<B>de</B> fil utilisé.
En outre, les spires<B>de</B> fils<B>de</B> différentes gros seurs sont brouillées en les bobinant sur chaque pôle, les spires d'une grosseur de fil étant disposées au hasard par rapport<B>à</B> celles des autres grosseurs de fil.
<B>A</B> la fig. <B>3,</B> le bobinage<B>à</B> grande vitesse comporte une partie<B>10</B> enroulée autour du pôle<B>5</B> et une partie analogue<B>11</B> enroulée autour du pôle<B>6.</B> Ces deux parties constituent l'enroulement<B>à</B> grande vitesse qui peut être en fil d1n diamètre de 0,724 nun par exemple. Les deux parties ont le même nombre de spires.
Le bobinage<B>à</B> faible vitesse du moteur représenté comporte, en plus des parties<B>10</B> et<B>11,</B> deux autres parties 12, 14 enroulées respectivement autour des pôles<B>5</B> et<B>6.</B> Ces deux parties 12 et 14 ont le même nombre de spires que les parties<B>10</B> et<B>11</B> du bobi nage<B>à</B> grande vitesse et sont de la même grosseur de fil. La grosseur du fil des parties 12 et 14 peut être la même que celle du fil utilisé pour les parties <B>10</B> et<B>11,</B> mais, pour obtenir une plus grande r6sis- tance et établir ainsi une large différence entre la grande et la faible vitesse, il est préférable d'utiliser un fil plus fin pour les parties 12 et 14, par exemple du fil dun diamètre<B>de</B> 0,405 mm.
Ces quatre parties du bobinage sont reliées les unes aux autres et avec les balais de, l'induit<B>7,</B> ainsi qu'avec un commutateur<B>15,</B> sélecteur de vitesse,<B>de</B> façon qu'en actionnant ce commutateur sélectivement les bobinages inducteurs puissent être branchés sur la ligne pour obtenir le fonctionnement<B>à</B> grande ou<B>à</B> faible vitesse.
Ainsi, si le commutateur est amené<B>à</B> sa position grande vitesse GV, seules les parties<B>10</B> et<B>11,</B> constituant ensemble le bobinage<B>à</B> grande vitesse, sont en circuit, tandis que, lorsque le coin- imitateur est amené<B>à</B> sa position de faible vitesse FV, les parties 12 et 14 sont incluses dans<B>le</B> bobi nage pour former<B>le</B> bobinage<B>à</B> faible vitesse.
Ce qui est important, c7est que le bobinage induc teur produisant la vitesse choisie soit réparti unifoir- mément sur les pôles, que le moteur fonctionne<B>à</B> grande vitesse ou<B>à</B> faible vitesse.
Comme indiqué dans ce qui précède, le nombre de spires des différents fils utilisés est le même sur tous, les, pôles. En supposant qu'il<B>y</B> ait dans le moteur <B>110</B> spires de<B>fil</B> grossier pour la partie<B>10, 110</B> spires de fil fin pour la partie 12 et naturellement les mêmes nombres<B>de</B> spires pour les parties<B>11</B> et 14, les deux fils sont enroulés sur chacun des pôles simultanément. Non seulement deux fils sont mis en place en même temps., mais leur bobinage est fait d'une manière brouillée, ce qui fait que les diverses grosseurs de spires se trouvent placées au hasard les unes par rapport aux autres comme le montre la fig. 2.
Un bobinage présentant cette disposition au hasard des fils de différentes grosseurs présente un avantage marqué au point de vue de l'efficacité du refroidissement. Il place les spires des deux bobinages en contact bon conducteur les unes avec les autres et distribue ainsi la chaleur produite sur la totalité du bobinage. En conséquence,<B>à</B> grande vitesse, lors que seulement les parties<B>10</B> et<B>Il</B> du bobinage sont en circuit, la chaleur est efficacement conduite aux parties 12 et 14 du bobinage, de sorte que le fil de ces parties établit en fait une surface étendue pour assurer une plus rapide dissipation de la chaleur.
De même, en raison du bobinage brouillé simultané des parties<B>10</B> et 12 sur le pôle<B>5</B> et des parties<B>11</B> et 14 sur le pôle<B>6,</B> on obtient un meilleur refroidissement du bobinage.
Ceci résulte de ce qu'il<B>y</B> a moins de probabilité que des points chauds -soient masqués par rapport<B>à</B> l'air de refroidissement amené<B>à</B> circuler sur et<B>à</B> travers les bobinages inducteurs par le ventilateur de refroidissement du moteur, non représenté, ce qui se produirait si les fils de grosseurs différentes étaient posés séparément, nettement et uniformément dans un ordre régulier, tel qu'il ne puisse pratiquement pas circuler d'air<B>à</B> travers les bobinages.
En vue d'obtenir un refroidissement optimum, il est également préférable que les parties de bobinage soient appliquées sur leurs pôles respectifs en les enroulant directement sur ceux-ci de préférence méca niquement, au lieu<B>de</B> monter sur les pôles des par ties de bobinage préalablement enroulées, parce que cette dernière pratique entraîne généralement l'em ploi de rubans qui rendent naturellement impossible le passage de l'air<B>de</B> refroidissement<B>à</B> travers les bobines.
Le moteur décrit comporte donc de nombreux avantages par rapport aux moteurs universels<B>à</B> pôles saillants et<B>à</B> vitesses multiples connus.<B>Il</B> permet notamment une économie de matière parce que la gr <B>-</B> andeur du moteur peut être réduite pour une puis- sance donnée ou, si cette grandeur n'est pas, réduite, le rendement est considérablement augmenté.
Si l'on désire pl-us de deux vitesses, il faut aug menter de façon correspondante<B>le</B> nombre de bobi nages inducteurs distribués d'une manière égale sur tous les pôles et constitués de préférence, par des fils de grosseurs différentes<B>;</B> bien qu'une égalité absolue dans la distribution des bobinages inducteurs, c'est-à-dire la disposition exacte du même nombre <B>de</B> spires de fils sur tous les pâles, assure un meil leur résultat, on peut s'écarter<B>de</B> cette condition optimum sans créer un déséquilibre intolérable.
The present invention relates to a universal electric motor <B> with </B> salient poles and <B> with </B> at least two speeds. </B> at least two speeds comprising an inductor <B> with </B> several windings and at least one pair of poles.
The object of the invention is to provide a motor which can withstand a higher current, in continuous operation, <B> at </B> full load, than previous motors. It makes it possible to obtain, for a motor of given dimensions and for a given quantity of <B> </B> copper and iron, a nominal power greater than that. possible so far.
<B> A </B> this effect, the arrangement of the inductor windings of this motor is such that the heat produced is distributed in all the windings, which improves the heat transmission coefficient of the motor and ensures. a; rapid dissipation of this heat. To illustrate <B> the </B> improvement achieved by the invention, it will be indicated that an embodiment of the invention, with a nominal power of one third of <B> CV, </B> has been found, by tests, capable of operating under 4.85 amps in continuous mode with a temperature rise of 49.10 <B> C </B> only (measured by means of a thermo-electric torque) providing < B> 0.38 CV,
</B> whereas previously a motor of the same size, overheated <B> at </B> low speed, was able to receive only 3.4 amps in continuous operation and provided 0.301HP.
Another embodiment of the invention, of a different magnitude, has operated safely at <B> 5.0 </B> amps with a temperature rise of only 55o <B> C </B>. , in continuous operation, whereas previously, a motor of the same size could receive only 3.4 amperes in continuous load regime. Both engines had the same amount of copper and iron. An embodiment of the motor according to the invention is illustrated, <B> to </B> by way of example, in the accompanying drawing.
Fig. <B> 1 </B> is an end view of the inductor of this embodiment, part of which is broken away and shown in section.
Fig. 2 is a cross section <B> of </B> detail showing, <B> to </B> a larger scale, one of the coils of the inductor.
Fig. <B> 3 </B> is an electrical diagram of the windings. of the engine shown. The embodiment which will be described may include a conventional frame and armature which have therefore not been shown. The inductor of the motor, represented <B> to </B> in fig. <B> 1, </B> corner- takes a stack of sheets 4, shaped to constitute at least two salient poles <B> 5 </B> and <B> 6. </B> An inductor was chosen bipolar, due to its versatility, but it is obvious that the motor could have any even number of poles.
For simplicity as well, the motor shown is only two speeds, high speed and low speed.
The salient poles naturally concentrically receive the armature, not shown, which is shown schematically <B> to </B> in fig. <B> 3, </B> where it is designated by <B> 7 </B> and the coils, inductors <B> 8 </B> and <B> 9 </B> are mounted on the poles, either in the form of windings previously wound, or by winding them directly on the poles, preferably mechanically.
For each speed <B> at </B> which <B> the </B> motor must operate (two speeds for <B> the </B> motor shown), the field coils are distributed equally on the poles. The entire high-speed winding is made from the same size of wire, but for each lower speed a winding is used which includes all of the high-speed <B> </B> winding plus additional turns of finer wire <B>; </B> on each pole, the number of <B> </B> turns is the same for each size <B> of </B> wire used.
In addition, the turns <B> of </B> threads <B> of </B> different sizes are scrambled by winding them on each pole, the turns of one size of thread being arranged at random from <B > to </B> those of other thread sizes.
<B> A </B> in fig. <B> 3, </B> the winding <B> at </B> high speed comprises a part <B> 10 </B> wound around the pole <B> 5 </B> and a similar part <B > 11 </B> wound around the pole <B> 6. </B> These two parts constitute the high speed <B> </B> winding which can be made of wire with a diameter of 0.724 nun for example. Both parts have the same number of turns.
The winding <B> at </B> low speed of the motor shown comprises, in addition to the parts <B> 10 </B> and <B> 11, </B> two other parts 12, 14 respectively wound around the poles <B> 5 </B> and <B> 6. </B> These two parts 12 and 14 have the same number of turns as parts <B> 10 </B> and <B> 11 </B> high speed bobbins and are the same size yarn. The yarn size of parts 12 and 14 may be the same as that of the yarn used for parts <B> 10 </B> and <B> 11, </B> but, to achieve greater strength and thus establishing a large difference between high and low speed, it is better to use a thinner wire for parts 12 and 14, for example wire with a diameter of <B> </B> 0.405 mm.
These four parts of the winding are connected to each other and with the brushes of, the armature <B> 7, </B> as well as with a switch <B> 15, </B> speed selector, <B > so that by activating this switch selectively the field coils can be connected to the line to obtain the <B> </B> high or <B> </B> low speed operation.
Thus, if the switch is brought <B> to </B> its high speed HS position, only the parts <B> 10 </B> and <B> 11, </B> together constituting the winding <B> to </B> high speed, are on, while when the coin imitator is brought <B> to </B> its low speed FV position, parts 12 and 14 are included in <B> the </ B> bobi swims to form <B> the </B> winding <B> at </B> low speed.
What is important is that the inductor winding producing the chosen speed is evenly distributed on the poles, whether the motor is running <B> at </B> high speed or <B> at </B> low speed.
As indicated in the above, the number of turns of the different wires used is the same on all the poles. Assuming that <B> there </B> has in the motor <B> 110 </B> coarse <B> wire </B> turns for the part <B> 10, 110 </B> turns of fine wire for part 12 and naturally the same numbers <B> of </B> turns for parts <B> 11 </B> and 14, the two wires are wound on each of the poles simultaneously. Not only are two wires put in place at the same time, but their winding is done in a scrambled way, which means that the various sizes of turns are placed at random with respect to each other as shown in fig. 2.
A coil with this random arrangement of wires of different sizes has a marked advantage from the point of view of cooling efficiency. It places the turns of the two coils in good conductive contact with each other and thus distributes the heat produced over the entire coil. As a result, <B> at </B> high speed, when only the <B> 10 </B> and <B> II </B> parts of the winding are on, heat is efficiently conducted to the 12 parts. and 14 of the winding, so that the wire of these parts actually establishes an extended surface to ensure faster heat dissipation.
Likewise, due to the simultaneous scrambled winding of parts <B> 10 </B> and 12 on pole <B> 5 </B> and parts <B> 11 </B> and 14 on pole <B > 6, </B> better cooling of the winding is obtained.
This results from <B> there </B> there is less probability of hot spots - being masked compared to <B> </B> the cooling air brought <B> to </B> flow to and <B> to </B> through the field coils by the engine cooling fan, not shown, which would occur if the wires of different sizes were laid separately, neatly and evenly in a regular order, such as 'there is hardly any air <B> through </B> through the coils.
In order to obtain optimum cooling, it is also preferable that the winding parts are applied to their respective poles by winding them directly on them, preferably mechanically, instead of <B> </B> mounting on the poles. poles of the winding parts previously wound, because this latter practice generally involves the use of tapes which naturally make it impossible for the <B> cooling </B> air <B> to </B> to pass through the coils.
The motor described therefore has many advantages over the known universal <B> salient poles and <B> </B> multiple-speed motors. <B> It </B> allows in particular a saving in material because the size of the motor can be reduced for a given power or, if this quantity is not, reduced, the efficiency is considerably increased.
If more than two speeds are desired, it is necessary to increase correspondingly <B> the </B> number of inductor coils distributed equally on all the poles and preferably constituted by wires of different sizes <B>; </B> although absolute equality in the distribution of field coils, i.e. the exact arrangement of the same number <B> of </B> turns of wires on all the pale, ensures a better result, we can deviate <B> from </B> this optimum condition without creating an intolerable imbalance.