Machine dynamoélectrique. Cette invention a pour objet une machine dynamo-électrique dont l'induit comporte un noyau monté librement par rapport au bobi nage, cette machine présentant la particularité que le bobinage de l'induit comporte des con ducteurs disposés de façon que leurs parties actives se croisent mutuellement et se trouvent sur la surface d'un solide de révolution obtenu en faisant tourner, autour d'un axe, une corde attachée par ses extrémités à des bras radiaux portés par cet axe dans des plans dif férents.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente, en élévation, partie en coupe, l'induit d'une première forme d'exé cution; La fig. 2 est une vue schématique repré sentant un@ autre forme de bobinage dans la quelle les conducteurs sont enroulés de plus d'un tour; La fig. 3 est une coupe de détail représen tant un conducteur composé avant compres sion; La fig. 4 représente le conducteur de la fig. 3 après compression; La fig. 5 représente une autre forme de conducteur composé, à encastrement, établi de façon que les conducteurs adjacents puissent se supporter mutuellement; La fig. 6 représente le groupement d'un certain nombre de conducteurs analogues à ceux de la fig. 5; La fig. 7 représente un groupement de conducteurs à encastrement d'une forme plus simple que celle représentée dans les fig. 5 et 6;
La fig. 8 est une coupe représentant une autre forme de conducteur comprenant une série de fils métalliques disposés en toron, ces fils étant alternativement en cuivre et en fer; La fig. 9 représente un toron tubulaire de ce genre en élévation, dont les éléments sont tordus suivant une hélice; La fig. 10 est une coupe suivant la ligne <B><I>G -H</I></B> de la fig. 11, représentant le toron tu bulaire comprimé de façon à présenter une forme oblongue rectangulaire; La fig. 11 est la vue en élévation corres pondante et représente les fils hélicoïdaux en traits pleins et pointillés; Les fig. 12, 13 et 14 sont des coupes lon gitudinales suivant les lignes A-B, C-D et E -F de la fig. 11;
La fig. 15 représente en coupe une partie d'un bobinage d'induit de forme rentrante, à encastrement; La fig. 16 représente une autre forme d'in duit établie suivant l'invention; La fig. 17 est une vue en bout de la va riante de la fig. 16 et représente en particu lier la disposition de vis de serrage; La fig. 18 représente un induit analogue à celui de la fig. 16; La fig. 19 montre, partie en coupe, une forme de pièce polaire d'inducteur propre à être utilisée conjointement avec; les induits des fi-.<B>8</B> et<B>18;</B> La fig. 2(1 est un développement d'une forme de bobinage d'induit.
En se référant à la fig. 1, l'inducteur de la machine peut être de la forme ordinaire; il n'est pas représenté. L'induit de la ma chine comprend deux éléments mécaniquement indépendants, à savoir un noyau 1 et un bo binage 2. Le noyau 1 est fait d'une matière magnétique, telle que le fer ou d'un acier approprié capable d'être aimanté d'une façon permanente. Ce noyau comprend la totalité ou la majeure partie de la matière magné tique employée dans l'induit et est monté sur des roulements à billes 3, 4 de façon à pou voir tourner librement sur l'arbre tubulaire 5, indépendamment du bobinage 2 lequel est formé de conducteurs individuels disposés suivant des lignes hélicoïdales entre les points de fixation de façon à s'entrecroiser mu tuellement.
Les roulements à billes 3, 4 sont enveloppés par des anneaux 6 en matière non magnétique, de façon qu'ils soient en partie isolés magnétiquement du noyau 1.
Le bobinage 2 reçoit un mouvement de rotation de l'arbre 5 et se meut dans l'espace compris entre la surface périphérique du noyau 1 et les surfaces des pièces polaires de l'inducteur, un collecteur approprié 7 étant prévu à l'une des extrémités du bobinage, chacune des lames dudit collecteur étant agencée pour qu'on puisse fixer sur elle l'une des extrémités de deux des conducteurs fai sant partie du bobinage 2. Chacun des con ducteurs de celui-ci est replié sur lui-même en 8 et la partie repliée est coudée sensible ment à angle droit par rapport au reste du conducteur, le coude extrême 8 étant serré entre une pièce 9 montée sur l'arbre 5 et un anneau 10 qui est fixé à la. pièce 9 à l'aide de vis 1.1.
Suivant la fig. 1, le bobinage 2 épouse la forme d'un cylindre de révolution obtenu en faisant tourner, autour d'un axe, une corde tendue entre les extrémités libres de bras radiaux portés par cet axe en des en droits différents. L'arbre 5 porte. une plaque 12 contre la quelle s'appliquent des vis de pression 13 montées dans des trous taraudés de la pièce 9. Le rôle des vis 13 est de permettre au bobinage 2 d'être tiré et mis sous tension, ce qui lui procure de la rigidité et supprime. toute tendance du bobinage à l'expansion vers l'extérieur ainsi. que toute tendance à venir frapper les pièces polaires de l'induc teur sous l'action de la force centrifuge lors que le bobinage tourne.
Des balais appropriés du type usuel sont destinés à coopérer avec, le collecteur 7 de façon à recueillir l'énergie du bobinage 2, ou à fournir de l'énergie à celui-ci ainsi qu'il est bien connu dans la construction des ma chines dynamo-électiiques.
Chacun des conducteurs formant le bobi nage est composé de plusieurs fils 14 dont quelques uns ou tous peuvent être en matière magnétique conductrice combinée avec une matière de conductibilité électrique plus éle vée et, dans le but d'assembler convenable ment les conducteurs pour former le bobi nage, un conducteur composé tel que celui représenté à la, fig. 3 est comprimé de façon à, présenter en section transversale une forme carrée ou rectangulaire, comme représenté à la fig. 4. Au lieu de fil métallique, ou pour- rait employer du métal en bande pour ob tenir le même résultat.
On peut faire quelques-uns des fils indi viduels 14 du conducteur composé représenté à la fig. 8 en fer, ou les faire tous en fer et les recouvrir d'un dépôt électrolytique de cuivre. On pourrait aussi employer des ban des de fer et de cuivre seules. D'une façon générale, toute disposition consistant à recou vrir des fils individuels d'un dépôt électroly tique de cuivre, ou à recouvrir le conducteur composé ou la bande de fer d'un dépôt élec trolytique de cuivre, avant ou après compres sion, peut être adoptée pour donner aux con ducteurs une résistance mécanique suffisante et diminuer la réluctance de l'entrefer entre les faces polaires de l'inducteur et la surface périphérique du noyau 1.
Si l'on se réfère particulièrement à la sec tion de conducteur composé représentée à la fig. 5, le conducteur comprend des fils de fer doux 14 et un élément 16 en cuivre, le tout entouré d'une gaine externe 17 formée d'une matière isolante appropriée, les conducteurs adjacents du bobinage s'encastrant partielle ment les uns clans les autres de façon qu'ils se supportent mutuellement pendant la rota tion.
Dans certains cas, il peut être nécessaire que chaque conducteur du bobinage soit en roulé de plus d'un tour, par exemple de deux tours, auquel cas on adopte une disposition telle que celle représentée à la fig. 2 et, dans ce cas, on ne relie chaque conducteur à la lame correspondante du collecteur 7 qu'après deux tours d'enroulement du conducteur, comme on le voit en fig. 2, les parties des conducteurs se trouvant aux extrémités du bobinage étant supportées par des pièces de support établies à cet effet.
Dans la disposition de la fig. 16, les con ducteurs du bobinage du genre de ceux re présentés à la fig. 14, sont entrelacés à la façon d'un ouvrage en vannerie, mais lorsque 1a. section des conducteurs est celle représen tée à la fig. 5, les conducteurs adjacents sont encastrés partiellement les uns dans les autres comme représenté à la fig. 6. Pour réduire au minimum les efforts lo caux qui s'exercent dans le bobinage 2 et éviter les inconvénients résultant de l'emploi de fils de frettage, ou réduire le nombre de ces fils, ou permettre, comme variante, d'em ployer une forme plus simple de conducteur .
composé, le bobinage 2 peut être disposé de façon à épouser sensiblement la surface d'un solide (le révolution ventru obtenu en faisant tourner une corde lâche autour d'un. axe por tant des bras radiaux angulairement dépla cés, aux extrémités desquels seraient assujet ties les extrémités de la corde, de façon que, la longueur (le celle-ci dépassant la distance entre ces bras, on obtienne un induit de forme ventrue du genre de ceux représentés dans les fig. 16 et 18, clans lesquels les conducteurs du bobinage 2 s'entrecroisent mutuellement.
Dans les exemples des fig. 16 et 18, on prévoit deux collecteurs 7 sur chaque lame desquels sont fixés deux conducteurs. Dans une construction de ce genre, le bobinage 2 est établi de façon à épouser la surface péri phérique du noyau 1, des frettes en fil mé tallique 18 étant prévues pour maintenir les couches de conducteurs externes. Les collec teurs 7 sont montés sur deux organes 19 pré vus un à chaque extrémité de l'induit, cha cun de ces organes portant les vis de serrage 18 dont les extrémités s'appliquent contre une plaque 12 fixée sur (arbre 5.
Lorsqu'on prévoit un noyau 1 et un bo binage 2 du genre représenté aux fïg. 16 et 18, il est indiqué de modifier la surface ac tive des pièces polaires de l'inducteur de façon à leur permettre de coopérer effective- ment avec la, surface active entière de l'in duit, et à placer le noyau 1 magnétiquement en équilibre par rapport à ces pièces. Une forme d'inducteur de ce genre est schéma tiquement représentée à la fig. 19 montrant en 20 l'une des pièces polaires- de l'induc teur.
Pour maintenir le bobinage 2 en position par rapport aux lames des collecteurs 7, on a disposé des frettes en fil métallique 21. Quoique deux collecteurs aient été représen tés dans les fig. 16 et 18, il est évident qu'on peut ne prévoir qu'un seul collecteur, auquel. cas les éléments composés du bobinage 2 peu vent être repliés sur eux-mêmes, coudés et maintenus en position comme représenté à la, fig. 1.
Grâce à. la disposition du noyau monté fou 1, les pertes dues aux courants de Fou cault et à. l'hystérésis sont considérablement diminuées et le rendement de la machine aug mente d'une façon proportionnelle.
Dans les fig. 1-6 et 18, on n'a représenté aucun dispositif particulier à balais, étant donné que l'une quelconque des formes con nues ou usuelles peut être employée.
Dans la description qui précède il n'a été question jusqu'ici que de bobinage à conduc teurs entrecroisés 2, mais, dans certains cas, il peut être désirable de supporter le bobinage dans ou sur des cages ou cadres en matière magnétique ou partiellement magnétique, au quel cas les cages ou cadres pourraient être disposés de façon à diminuer la réluctance Magnétique de l'entrefer entre les faces po laires de l'inducteur et la surface périphéri que du noyau de l'induit et à assurer la ré sistance mécanique nécessaire sans avoir re cours à des conducteurs contenant une matière magnétique, quoique, si.
la, cage ou cadre ne contient pas une quantité suffisante de ma tière magnétique ou partiellement magnéti que, il peut être désirable d'augmenter la proportion en matière de ce genre en intro duisant une certaine quantité de matière ma gnétique clans les conducteurs composés.
Dans certains cas, les cages ou cadres peu vent être entièrement formés de matière non magnétique, auquel cas, si l'on désire dimi nuer la réluctance de l'entrefer entre les faces polaires de l'inducteur et la surface périphé rique du noyau 1 (le l'induit, il est nécessaire d'employer des conducteurs composés con tenant une proportion appropriée de matière magnétique.
On a représenté dans les fig. 8 à 15 des variantes de forme de conducteur qui ont la propriété de conduire le flux magnétique transversalement en plus de son rôle consis- tant à conduire le courant électrique longi tudinalement.
Comme on le voit à la fig. 8, des fils de cuivre a et des fils de fer b (,ces derniers pos sédant une bonne perméabilité et un faible coefficient d'hystérésis et étant préférable- ment étamés pour éviter qu'ils se rouillent) sont disposés côte à côte et d'une manière alternée sous la. forme d'un trou tubulaire de la façon dont sont disposés les fils clans la couche externe d'un câble et, dans certains as, la disposition peut être modifiée en pla çant deux ou plus de deux fils de cuivre ou (le fer adjacents les uns aux autres, ainsi qu'en faisant: varier le nombre total de fils que renferment une ou plusieurs couches an nulaires.
Les tubes ainsi établis forment, lorsqu'ils sont aplatis par compression, une barre ou bande plate composée de fils incli nés dans des sens opposés sur les faces oppo sées de la bande, comme représenté dans les fig. 8 et 9 qui sont respectivement une coupe transversale et une vue de côté représentant une disposition (le ce genre. Les élément ainsi établis sont légèrement recourbés au moment ou avant de les assembler comme re présenté à la fig. 15. Ces conducteurs sont posés de champ sur l'induit et sont préfé- rablement placés hélicoïdalement les uns con tre les autres de façon que des parties con vexes soient encastrées clans des parties creuses comme représenté à la fig. 15.
Les fils de fer b se touchent les uns les autres aux endroits où ils se croisent, de sorte que le flux magnétique peut passer d'un fil à l'autre dans le sens transversal, ou conti nuer à passer le long du même fil d'un bord à l'autre de la bande ou barre (fi-. 12, 13 et 14). L'application de ces fils de fer de façon qu'i.ls jouent le double rôle de conduire le flux magnétique transversalement et à la fois de conduire le courant électrique lonbi- t;udinalement constitue une utilisation inten sifiée du métal permettant de diminuer les pertes en RT qui se produisent dans l'induit.
La, perméabilité ma,nétique ainsi donnée aux conducteurs supprime la, nécessité de mu- nir le noyau de l'induit de saillies en fer pour compléter le circuit magnétique.
Les conducteurs de bobinage établis sui vant la fig. 15 reçoivent une hauteur impor tante et effective qui les renforce mécanique ment et permet de former une construction cylindrique rigide et stable, n'exigeant pas de frettes. Les conducteurs n'ont pas une forme rigoureusement plate, mais sont légère ment concaves de sorte que lorsqu'ils sont disposés hélicoïdalement pour former un en roulement hélicoïdal, et comme ces conduc teurs possèdent, conjointement avec leur gaine isolante, l'épaisseur voulue pour établir le diamètre désiré lorsqu'ils sont inclinés sui vant l'angle de l'hélice par rapport à l'axe, ils forment, lorsqu'ils sont montés ou fixés par leurs extrémités, un bobinage de struc ture robuste et satisfaisante. Une partie d'un bobinage de ce genre est représentée en coupe à la fig. 7.
Dans la fig. 20 représentant un bobinage 2 à conducteurs entrelacés, les conducteurs sont reliés à, deux collecteurs sur lesquels s'appli quent des balais 22 destinés à recueillir ou fournir du courant d'une manière bien con nue, les pièces polaires 20 de l'inducteur étant indiquées en traits mixtes. Ces pièces polaires peuvent recevoir une forme carrée ou polygonale avec les angles arrondis au lieu de recevoir la forme allongée avec des extrémités courbes, comme représenté.
Quoique, dans les exemples représentés, le noyau 1 soit monté fou sur des roulements à. billes 3 et 4, on peut évidemment utiliser dans'le même but des roulements à rouleaux ou autres systèmes de supports.