FR2517896A1 - Auxiliary windings for bi-directional DC motors - uses complementary winding in face of auxiliary windings to oppose main flux and increase commutation performance - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu
La présente invention ooncerne un dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu fonctionnant en moteur dans les deux sens de rotation, que l'excitation soit série, séparée, ou shunt.Device improving the switching of a DC machine
The present invention relates to a device improving the switching of a DC machine operating as a motor in both directions of rotation, whether the excitation is series, separate, or shunt.
On sait que la commutation est un phénomène résultant de l'inversion du courant dans les enroulements d'induit lorsque ces derniers sont court-circuités par les balais appliqués au collecteur. Les conducteurs en commutation passent dans une zone en face de laquelle est disposé un pôle auxiliaire. Une bonne commutation se traduit par l'absence d'étincelles entre les balais et le collecteur. Le but à atteindre dans les machines classiques est une commutation linéaire, de façon que le courant varie dans la section court-circuitée de maniere linéaire en fonction du temps. La répartition du champ auxiliaire le long de la zone dans laquelle des enroulements sont en commutation conditionne dans une large mesure le caractère linéaire de la commutation.Or la répartition du champ auxiliaire d'un pôle auxiliaire est influencée par chacun des pôles principaux disposés de part et d'autre de ce pôle. Afin de rendre le champ auxiliaire adapté à une commutation linéaire, il est connu de rendre l'épanouissement du pôle auxiliaire dissymétrique (l'épanouissement étant l'extrémité du pôle en regard de l'induit). It is known that switching is a phenomenon resulting from the inversion of the current in the armature windings when the latter are short-circuited by the brushes applied to the collector. The switching conductors pass through an area opposite which is an auxiliary pole. Good switching results in the absence of sparks between the brushes and the collector. The aim to be achieved in conventional machines is linear switching, so that the current varies in the short-circuited section linearly as a function of time. The distribution of the auxiliary field along the area in which the windings are switched determines to a large extent the linear nature of the switching. However the distribution of the auxiliary field of an auxiliary pole is influenced by each of the main poles arranged on the side. and other of this pole. In order to make the auxiliary field suitable for linear switching, it is known to make the blooming of the auxiliary pole asymmetrical (the blooming being the end of the pole opposite the armature).
Cette dissymétrie consiste par exemple à enlever un prisme triangulaire de matière magnétique sur 11 extrémité du pôle auxiliaire du côté où il est voisin du pôle principal de polarité de même nom dans le but de rendre le champ magnétique moins important dans la zône considérée, pour un fonctionnement en moteur. Mais cette dissymétrie de l'épanouissement du pôle auxiliaire ne peut être adaptée que sur des moteurs ayant un seul sens de rotation. This asymmetry consists for example in removing a triangular prism of magnetic material on the end of the auxiliary pole on the side where it is close to the main pole of polarity of the same name in order to make the magnetic field less important in the area considered, for a engine operation. However, this asymmetry in the development of the auxiliary pole can only be adapted on motors having a single direction of rotation.
Le dispositif selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet il est effectué une correction de la forme du champ magnétique sous les pôles auxiliaires pour obtenir une commutation linéaire, la correction étant fonction de la vitesse et du courant, quel que soit le sens de rotation de la machine. The device according to the present invention overcomes this drawback. In this one, in fact, a correction is made to the shape of the magnetic field under the auxiliary poles to obtain linear switching, the correction being a function of the speed and the current, whatever the direction of rotation of the machine.
La présente invention a pour objet un dispositif améliorant la commutation d'une machine à courant continu comportant une pluralité de pôles principaux et une pluralité de pôles auxiliaires disposés autour d'un induit tournant, les pôles auxiliaires étant soit d'une première polarité soit d'une deuxième polarité parce que munis chacun d'un enroulement de pôle auxiliaire et les pôles principaux disposés de part et d'autre d'un pôle auxiliaire étant respectivement d'une première polarité et d'une deuxième polarité pouvant s'inverser par suite d'enroulements de pôles principaux parcourus par un courant soit dans un sens soit dans le sens inverse selon le sens de rotation de la machine, caractérisé par le fait qu'au moins une spire complémentaire est disposée dans une partie de l'extrémité dudit pôle auxiliaire en regard dudit induit cette partie étant proche du pôle principal adjacent, cette spire complémentaire étant parcourue par un courant de telle sorte qu'elle tend à créer dans cette extrémité de pôle auxiliaire une polarité de nom contraire à celle desdites première ou deuxième polarités du pôle principal adjacent à ladite partie du pôle auxiliaire. The present invention relates to a device improving the switching of a DC machine comprising a plurality of main poles and a plurality of auxiliary poles arranged around a rotating armature, the auxiliary poles being either of a first polarity or of 'a second polarity because each provided with an auxiliary pole winding and the main poles arranged on either side of an auxiliary pole being respectively of a first polarity and of a second polarity which can be reversed as a result windings of main poles traversed by a current either in one direction or in the opposite direction depending on the direction of rotation of the machine, characterized in that at least one complementary turn is disposed in a part of the end of said pole auxiliary opposite said armature this part being close to the adjacent main pole, this complementary turn being traversed by a current so that it tends to create in this e end of auxiliary pole a polarity of name opposite to that of said first or second polarities of the main pole adjacent to said part of the auxiliary pole.
Selon une particularité de la présente invention lesdites spires complémentaires sont au moins au nombre de deux, créant des champs d'une première polarité et d'une deuxième polarité et qu'elles sont disposées en série ou en parallèle. According to a feature of the present invention, said complementary turns are at least two in number, creating fields of a first polarity and of a second polarity and that they are arranged in series or in parallel.
Selon une autre particularité de l'invention lesdites spires complémentaires sont alimentées par une source commune avec lesdits enroulements de pôles principaux. According to another feature of the invention, said complementary turns are supplied by a common source with said windings of main poles.
En se référant aux figures schématiques 1 à 7, ci-jointes on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur toutes ces figures portent les mêmes références. Referring to schematic figures 1 to 7, hereinafter, an example of the implementation of the present invention will be described below, an example given purely by way of illustration and in no way limiting. The same elements shown in all of these figures have the same references.
La figure 1 représente schématiquement une vue développée d'une machine à courant continu dans le cas d'un moteur à sens de rotation des aiguilles d'une montre. Figure 1 schematically shows a developed view of a DC machine in the case of a clockwise motor.
La figure 2 représente schématiquement la même vue dans le cas d'un moteur à sens de rotation inverse des aiguilles d'une montre. FIG. 2 schematically represents the same view in the case of an engine with a direction of rotation opposite to the hands of a watch.
La figure 3 représente une vue en perspective schématique des spires complémentaires disposées sous un pôle auxiliaire. FIG. 3 represents a schematic perspective view of the complementary turns arranged under an auxiliary pole.
Les figures 4 à 7 représentent des schémas électriques de liaison des spires complémentaires aux enroulements des pôles principaux. FIGS. 4 to 7 represent electrical diagrams for connecting the turns complementary to the windings of the main poles.
La figure 8 représente une vue en coupe des spires complémentaires disposées sous un pôle auxiliaire. FIG. 8 represents a sectional view of the complementary turns arranged under an auxiliary pole.
La figure 9 représente une vue en coupe de spires complémentaires disposées entre une encoche du pôle auxiliaire et les parties latérales du pôle auxiliaire. FIG. 9 represents a sectional view of complementary turns arranged between a notch of the auxiliary pole and the lateral parts of the auxiliary pole.
La figure 10 représente une vue en coupe d'une variante de disposition des spires complémentaires. FIG. 10 represents a sectional view of a variant arrangement of the complementary turns.
On voit sur la figure 1 une vue développée en coupe d'un moteur à courant continu dont des pôles principaux 1 comportent une corne polaire 11 et des pôles auxiliaires 2 qui en sont démunis (pour la clarté du dessin seulement, les cornes polaires pouvant être présenteSou absentes dans la réalité) . Les pôles principaux 1 en nombre pair et les pâles auxiliaires 2 de même nombre généralement que les pôles principaux 1 sont solidaires d'une carcasse fixe. L'induit 3 ou rotor est séparé des pôles 1 et 2 par un entrefer. La flèche 4 sous l'induit 3 indique le sens de rotation de l'induit dans le sens des aiguilles d'une montre. We see in Figure 1 a developed sectional view of a DC motor whose main poles 1 have a pole horn 11 and auxiliary poles 2 which are deprived of it (for clarity of the drawing only, the pole horns can be present or absent in reality). The main poles 1 in even number and the auxiliary blades 2 of the same number generally as the main poles 1 are integral with a fixed carcass. The armature 3 or rotor is separated from the poles 1 and 2 by an air gap. The arrow 4 under the armature 3 indicates the direction of rotation of the armature clockwise.
Les pôles principaux 1 sont munis d'enroulements 12 des pôles principaux dont le sens de parcours est tel que les pôles principaux ont une polarité N et S, déterminée par la règle du tire-bouchon de Maxwell. The main poles 1 are provided with windings 12 of the main poles whose direction of travel is such that the main poles have an N and S polarity, determined by the Maxwell corkscrew rule.
Les pôles auxiliaires 2 sont munis d'enroulements 22 de pôles auxiliaires dont le sens de parcours est tel que les piles auxiliaires ont une polarité N et S déterminée par la même règle. Selon un procédé classique, les enroulements 22 des pôles auxiliaires sont disposée en série avec des enroulements 31 d'induit 3 dont le sens de courant est inversé en passant devant les pôles auxiliaires 2. The auxiliary poles 2 are provided with windings 22 of auxiliary poles whose direction of travel is such that the auxiliary batteries have an N and S polarity determined by the same rule. According to a conventional method, the windings 22 of the auxiliary poles are arranged in series with armature windings 31 whose direction of current is reversed while passing in front of the auxiliary poles 2.
Selon l'invention sous les piles auxiliaires 2 sont disposées des spires complémentaires 21 et/ou 23 parcourues par un courant en sens inverse de façon à créer-une polarité renforçant le champ magnétique sur un bord de l'épanouissement du pôle auxiliaire 2 et le diminuant sur le bord opposé. Le but recherché est de diminuer le champ magnétique du pôle auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pôle principal 1 de même nom que le pale auxiliaire 2 et de renforcer le champ magnétique du pôle auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pôle principal 1 de nom contraire au pôle auxiliaire 2 considéré. According to the invention under the auxiliary batteries 2 are arranged complementary turns 21 and / or 23 traversed by a current in the opposite direction so as to create a polarity reinforcing the magnetic field on an edge of the blooming of the auxiliary pole 2 and the decreasing on the opposite edge. The aim is to reduce the magnetic field of the auxiliary pole 2 in the part adjacent to the main pole 1 of the same name as the auxiliary blade 2 and to strengthen the magnetic field of the auxiliary pole 2 in the part adjacent to the main pole 1 of opposite name at the auxiliary pole 2 considered.
On voit sur la figure 1 que dans le fonctionnement en moteur les spires complémentaires 21 et 23 sont telles qu'elles renforcent le champ à la périphérie du rotor à la sortie du pôle auxiliaire et l'affaiblissent à l'entrée. It can be seen in FIG. 1 that in engine operation the complementary turns 21 and 23 are such that they strengthen the field at the periphery of the rotor at the outlet of the auxiliary pole and weaken it at the inlet.
Sur la figure 2 la même vue que précédemment présente un fonctionnement en moteur dans le sens inverse des aiguilles d'une montre selon la flèche 41. On remarquera que les pales auxiliaires 2 conservent la même polarité que dans la figure 1 avec le meme sens de courant dans les enroulements 22 de pôle auxiliaire. Par contre les pôles principaux 1 et le courant dans les enroulements 12 de pales principaux changent respectivement de polarité et de sens. Les spires complémentaires 21 et/ou 23 changent de sens de courant par rapport à la figure 1, afin d'obtenir le meme effet de compensation par rapport aux pales principaux 1 adjacents qui ont changé de polarité. In FIG. 2, the same view as above shows an operation in motor in the counterclockwise direction according to arrow 41. It will be noted that the auxiliary blades 2 retain the same polarity as in FIG. 1 with the same direction of current in the auxiliary pole windings 22. On the other hand, the main poles 1 and the current in the windings 12 of the main blades change polarity and direction respectively. The complementary turns 21 and / or 23 change direction of current with respect to FIG. 1, in order to obtain the same compensation effect with respect to the adjacent main blades 1 which have changed polarity.
Sur la figure 3 est représenté un cas de deux spires complémentaires 21 et 23 créant chacune une polarité inverse l'une de l'autre et disposées en série. Les spires 21 et 23 peuvent être aussi branchées en parallèle. In Figure 3 is shown a case of two complementary turns 21 and 23 each creating a reverse polarity from one another and arranged in series. The turns 21 and 23 can also be connected in parallel.
Sur la figure 4 les spires complémentaires 21 et/ou 23 sont branchées en série avec les enroulements 12 de pôles principaux dans le cas d'une machine à excitation série. In FIG. 4 the complementary turns 21 and / or 23 are connected in series with the windings 12 of main poles in the case of a series excitation machine.
On obtient ainsi un effet de correction qui s'inverse automatiquement suivant le sens de rotation et varie en importance avec la vitesse et le courant parcouru. Cette inversion peut être aussi réalisée avec un contacteur ou tout autre dispositif, pour tout type de moteur ou de génératrice. A correction effect is thus obtained which reverses automatically according to the direction of rotation and varies in importance with the speed and the current flown. This reversal can also be carried out with a contactor or any other device, for any type of motor or generator.
Dans les figures 5, 6, 7, une résistance de shuntage RS est dispose en parallèle sur le circuit de façon à dériver une partie de courant ondulé et/ou à affaiblir le champ magnétique dans les inducteurs traversés par du courant continu pur. In FIGS. 5, 6, 7, a shunt resistor RS is arranged in parallel on the circuit so as to derive a portion of rippled current and / or to weaken the magnetic field in the inductors crossed by pure direct current.
Dans les figures 5, 6 et 7 on règle ainsi la vitesse de rotation de la machine par la tension. In FIGS. 5, 6 and 7, the speed of rotation of the machine is thus adjusted by the tension.
Dans la figure 7 les spires complémentaires 21 et/ou 23 ainsi que la résistance RS sont en parallèle avec les enroulements- 12 de pôle principal étant alimentées par une source d'alimentation commune. Cet exemple de figure 7 permet de régler la vitesse par le champ ; en effet on corrige la dissymétrie de champ parce qu'à l'accroissement de la vitesse correspond une diminution du champ de commutation nécessaire. In FIG. 7, the complementary turns 21 and / or 23 as well as the resistor RS are in parallel with the windings-12 of the main pole being supplied by a common power source. This example of FIG. 7 makes it possible to adjust the speed by the field; indeed, the asymmetry of the field is corrected because the increase in speed corresponds to a decrease in the required switching field.
Les spires complémentaires 21 et/ou 23 peuvent être alimentées aussi par une source d'alimentation séparée et peuvent être groupées en parallèle ou en série. The complementary turns 21 and / or 23 can also be supplied by a separate power source and can be grouped in parallel or in series.
Sur les figures 8, 9 et 10 sont représentées des exemples de réalisation mécanique des spires complémentaires. Dans la figure 8 les spires 21 et 23 sont réalisées sous forme de bandes plates par exemple, isolées du noyau magnétique du pole auxiliaire 2 et soutenues par des supports tels que 24. In Figures 8, 9 and 10 are shown examples of mechanical embodiment of the complementary turns. In FIG. 8, the turns 21 and 23 are produced in the form of flat strips for example, isolated from the magnetic core of the auxiliary pole 2 and supported by supports such as 24.
Dans la figure 9 les spires complémentaires 21 et 23 sont disposées entre les bords du pôle auxiliaire 2 et une encoche centrale 25 ouverte ou semi-fermée avec une cale 26 magnétique ou une cale 26 non magnétique. In FIG. 9 the complementary turns 21 and 23 are arranged between the edges of the auxiliary pole 2 and a central notch 25 open or semi-closed with a magnetic wedge 26 or a non-magnetic wedge 26.
-Dans la figure 10, le conducteur de retour des spires complémentaires 21 et 23 est disposé sous le pôle auxiliaire, les autres conducteurs étant placés dans une encoche telle que dans la figure 9. In FIG. 10, the return conductor of the complementary turns 21 and 23 is arranged under the auxiliary pole, the other conductors being placed in a notch as in FIG. 9.
Les expériences ont prouvé que l'influence des spires complémentaires est importante ce qui permet d'avoir un champ faible à l'entrée en commutation. Experiments have shown that the influence of complementary turns is important, which makes it possible to have a weak field at the switching input.
Les applications peuvent être du domaine des moteurs de traction de véhicule de transport. Applications can be in the field of transport vehicle traction motors.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8123014A FR2517896A1 (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Auxiliary windings for bi-directional DC motors - uses complementary winding in face of auxiliary windings to oppose main flux and increase commutation performance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8123014A FR2517896A1 (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Auxiliary windings for bi-directional DC motors - uses complementary winding in face of auxiliary windings to oppose main flux and increase commutation performance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2517896A1 true FR2517896A1 (en) | 1983-06-10 |
| FR2517896B1 FR2517896B1 (en) | 1984-12-21 |
Family
ID=9264831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8123014A Granted FR2517896A1 (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Auxiliary windings for bi-directional DC motors - uses complementary winding in face of auxiliary windings to oppose main flux and increase commutation performance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2517896A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR374695A (en) * | 1906-01-12 | 1907-06-20 | John Cromwell Lincoln | Improvements to variable speed electric motors |
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| FR899898A (en) * | 1942-12-07 | 1945-06-13 | Brown | Reversing pole, with variable field curve |
-
1981
- 1981-12-09 FR FR8123014A patent/FR2517896A1/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2517896B1 (en) | 1984-12-21 |
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |