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APPAREIL DE CONTACT A COMMANDE MAGNETIQUE POUR PROCESSUS ' PERIODIQUES DE COUPLAGE.
On a déjà proposé d'imprimer à une armature, par un champ magnétique polyphasé, un mouvement basculant ou circu- laire tel qu'elle établisse alternativement un contact entre différents segments de contacts fixes. Ces appareils se dis- tinguent par le fait qu'ils ne possèdent pas de paliers exi- geant une lubrification, glissant ou roulant l'un sur l'au- tre à une vitesse élevée, et qu'en revanche, ils garantis- sent aussi sans surveillance un maximum de sécurité de ser-
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vice.
Une difficulté présentée par ces appareils, qui se fait sentir spécialement à des puissances relativement élevées, consiste en ce que d'une part, pour une pression de contact donnée, et eu égard à des chocs élastiques, à la production de bruit et aux forces de masses, la masse de l'armature ani- mée d'un mouvement basculant ou circulaire, doit être main- tenue à une valeur très petite, et que d'autre part, le champ magnétique échauffe, par des courants de Foucault, l'armature et les pièces polaires. Ces deux difficultés tra- cent des limites étroites à l'application des dispositifs préconisés jusqu'à présent.
Grâce à la présente invention, il est remédié à ces difficultés ; de plus, elle permet de réaliser encore quel- ques avantages supplémentaires. L'invention consiste en ce que, dans les appareils de contact à commande magnétique pour des processus périodiques de couplage, en particulier pour des machines électriques ou des redresseurs de courant, dans lesquels une armature de forme circulaire ou annulaire exécute, sous l'influence d'un système magnétique polyphasé, un mouvement basculant ou circulaire, les pôles magnétiques servant à l'arrivée et au retour du flux magnétique dans l'armature sont disposés sur le pourtour d'un cercle d'une manière alternative. Par opposition à l'invention, il n'exis- te jusqu'à ce jour aucun retour, fermé dans le fer, pour le flux magnétique, ou bien ce retour se faisait centralement et au milieu de l'armature magnétique.
Cette dernière dispo- sition présente, surtout dans le cas de puissances élevées, où le diamètre de l'armature, doit être grand en vue de la force de traction élevée nécessaire, le désavantage que la masse de l'armature magnétique augmente en raison du carré du diamètre. En outre, il est difficile, dans cette disposi- tion, de construire l'armature magnétique à l'aide de tôles
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de fer isolées les unes des autres, de manière que les cou- rants de Foucault soient supprimés dans une mesure suffisam- ment grande.
Par opposition à ceci, dans la .disposition con- forme à l'invention, le flux magnétique, même pour un diamè- tre maximum de l'armature magnétique, ne traverse cette der- nière que sur un trajet minimum, de sorte que la masse de cette armature est maintenue à des valeurs aussi petites que possible, et que la production de courants de Foucault peut être empêchée par des moyens simples au point de vue de la construction.
La figure 1 du dessin ci-annexé représente un exemple d'exécution de l'invention. 1 est un pôle magnétique central qui ou bien consiste en un aimant en acier, ou bien est ex- cité par une bobine à courant continu 2. Symétriquement dans le sens de la rotation, sont disposés autour du pôle magné- tique 1 les noyaux à.courant alternatif 3 à 8, qui portent chacun à leur extrémité supérieure une pièce polaire. Le pô- le central moyen 1 porte à son extrémité supérieure, égale- ment disposés symétriquement par rapport au sens de la rota- tion, des bras 9 à 14 qui viennent s'engager entre les piè- ces polaires 3 à 8. Sur le pôle moyen 1, est fixé d'une ma- nière isolante une bague de contact 15 avec une arrivée de courant 16.
Sur les noyaux magnétiques 3 à 8, qui sont exci- tés par des bobines à courant alternatif 17 à 22, à la maniè- re d'un champ tournant polyphasé, sont placés des segments de contact 23, 24 et 25 disposés d'une manière isolante. Ces segments sont complétés par des pièces intermédiaires 26, 27 et 28, qui en sont isolées, de manière à former un anneau circulaire sur lequel un disque de contact 29, présentant la forme d'un tronc de cône d'une ouverture de près de 180 , exécute un mouvement de roulement. Ce disque de contact por- te à sa face inférieure, entre les bagues de contact 30 et 31, une armature magnétique de forme annulaire 32.
Celle-ci
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est enroulée en un ruban ferromagnétique, à la manière d'un noyau à ruban annulaire, tel qu'il est utilisé par exemple pour des transformateurs d'intensité de grande valeur ou pour des bobines de self de couplage, et fixée au disque 29 au moyen d'anneaux à cornière. La hauteur des bagues de con- tact 23, 24 et 5 est choisie de manière qu'en cas de con- tact fixe établi entre les bagues de contact et leurs sup- ports de contact, l'armature 32 n'entre tout juste pas enco- re en contact avec les pièces polaires situées en-dessous.
Si l'on considère le moment auquel par exemple la phase u à gauche sur le dessin est excitée de telle manière qu'el- le pousse vers le haut la valeur maximum du flux de force, ce dernier se ferme à cet instant en passant par les pièces polaires à courant continu 12 et 13 dans le noyau médian 1, dont l'excitation pousse le flux de force vers le bas et le renforce en proportion. L'excitation du noyau 3 est choisie de telle manière qu'au même instant elle cherche à pousser dans le noyau 3 un flux de force vers le bas, de sorte qu'au même moment aucun flux magnétique ne se présente vers la piè- ce polaire 3, en passant par les pièces polaires à courant continu 9 et 10. En correspondance avec ceci, l'armature 32 est attirée sur les pièces polaires 6, 12 et 13.
Si mainte- nant le champ tournant avance avec le temps, par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, les parties de l'ar- mature 32 ou de la bague 29, situées à l'arrière du en haut sur le dessin, sont attirées en correspondance sur les pôles.
De cette manière, se trouve réalisé un mouvement de roulement de la surface conique aplatie, sur les segments de contact situés dans le même plan. La disposition décrite ci-dessus permet, partout où prennent naissance des flux magnétiques alternatifs, de feuilleter de façon simple le matériel ferro- magnétique de façon que les courants de Foucault soient sup- primés efficacement. En particulier, on constituera les piè-
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ces polaires à courant continu et alternatif de tôles en al- liage spécial, tandis que le pôle médian 1 peut être consti- tué d'une masse massive, par exemple par un aimant en acier ou aussi par un faisceau de fils.
Afin de rendre l'armature 32 aussi petite que possible, pour une force de traction donnée, on fait usage, pour la constituer, d'une matière présentant, grâce à un traitement de laminage et de recuit spécial, un degré de saturation élevé déjà pour des intensités minimes du champ magnétique, par exemple du siliciure de fer à 15000 Gauss pour 1 ampère/ tour/cm., ou un alliage de ferro-nickel à 50 %. Grâce à leur coude aigu de saturation, ces derniers permettent de faire fonctionner l'armature dans la zône de saturation, de sorte que la force magnétique devient indépendante dans une large mesure des variations des courants d'excitation.
Dans le but de soulager les contacts des étincelles de rupture se produi- sant lors de l'enclenchement et du déclenchement, on utilise le cas échéant des bobines de self de couplage, des transfor- mateurs dans le genre des bobines de réactance d'absorption, des soupapes primaires, ou d'autres moyens. Toutefois, dans des étendues de courant et de tension déterminées, on pourra aussi se passer d'expédients de ce genre, en particulier dans le cas de faibles inductances dans le circuit de commu- tation.
L'appareil de contact décrit ci-dessus convient aussi spécialement pour des groupes convertisseurs et des redres- seurs de courant qui opèrent avec une commutation de résis- tance. Il sera possible de réaliser ceci par exemple en ne prévoyant pas les pièces intermédiaires 26, 27, 28 en matiè- re isolante, mais en leur faisant présenter une certaine con- ductivité augmentant ou diminuant très fortement dans le sens de la circonférence, et harmonisée de telle manière qu'elle soit capable de commuter les courants par leur résistance.
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Afin de réduire les pertes dans ces résistances, on peut ap- pliquer simultanément les moyens susmentionnés pour soulager les contacts, à savoir des bobines de self de couplage, des transformateurs dans le genre des bobines de réactance d'ab- sorption, ou des soupapes primaires. On peut aussi supprimer complètement les fentes entre les différents segments de contact, et disposer sur le pourtour de la bague un passage continu de matières d'une très haute conductivité à des ma- tières d'une très faible conductivité. Dans ce but, convien- nent à titre d'exemples des résistances en carbone, en gra- phite ou similaires, d'une composition déterminée. Dans cer- tains cas, on pourra aussi disposer la voie de contact sous un liquide d'une conductivité appropriée.
Afin d'éviter les chocs élastiques et d'obtenir une marche uniforme, l'armatu- re 32 peut être reliée élastiquement à la bague 29.
Dans le but d'obtenir une vitesse de fermeture et de séparation plus grande, les segments 23 à 28 peuvent être disposés élastiquement sur leur support. Afin de faciliter le processus de démarrage et d'obtenir une marche tranquille, l'armature 3 ou la pièce 29 peut être rendue élastique 'de telle façon que sa fréquence propre coïncide complètement ou approximativement avec la fréquence du champ tournant. D'au- tre part, le démarrage peut aussi être facilité en faisant croitre, pendant le processus de démarrage, la course possi- ble de l'armature, graduellement de zéro à sa valeur finale.
Pour réaliser différents temps de contact, en particulier un recouvrement plus grand des temps de contact, on peut cou- pler en série ou en parallèle plusieurs appareils de contact du genre décrit plus haut. En particulier, on peut disposer aussi à la face inférieure de la disposition représentée sur le dessin un deuxième dispositif de contact.
Les surfaces de contact sont exécutées utilement d'une manière faiblement bombée, de sorte que, lors d'une brûlure sous l'action de
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court-circuits, l'arc de couplage est soufflé très rapide- ment hors de la surface de contact, et qu'à côté du renfon- cement qui s'est produit ainsi, de nouveaux endroits de con- tact viennent à se toucher, qui sont encore situés à peu près dans le même plan que les endroits brûlés, de sorte que le disque 29 ne doit pas passer par des renfoncements, ce qui donnerait lieu à une marche troublée.
Pour supprimer des perles de fusion faisant saillie hors du plan de contact, la pression superficielle spécifique, aux endroits où les con- tacts se touchent, peut être choisie tellement élevée que la matière est sollicitée dans le voisinage de la limite d'écou- lement, de sorte qu'à toute irrégularité, elle se renfonce dans la surface plane ; en particulier, la surface de roule- ment peut être rainurée.
Afin de pouvoir remplacer très rapidement des bagues de contact 30 ou des segments de contact 23 à 28 détériorés, il y a lieu de prévoir un dispositif de support, de préférence aisément amovible. Par suite de la disposition des pôles ma- gnétiques suivant l'invention, l'appareil décrit convient particulièrement à des appareils pluripolaires ou multipolai- res, dans lesquels la fréquence du champ tournant est un multiple de la fréquence de déplacement de l'armature. Dans des cas de ce genre, le diamètre du disque de contact 30 peut atteindre des valeurs élevées, par exemple 1 m. ou da- vantage, et l'appareil peut convenir alors pour des puissan- ces très grahdes, en particulier il peut être accolé directe- ment à une génératrice, de sorte qu'il remplace les collec- teurs en usage jusqu'à présent.
Pour maîtriser des intensités de courant très grandes, on prévoit dans certaines conditions un refroidissement arti- ficiel, par exemple par un liquide, des pièces de contact fixes. De même, des enroulements refroidis, en particulier refroidis par un liquide, peuvent s'avérer utiles pour les
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bobines d'excitation, afin de maintenir à une valeur réduite l'espace réservé aux enroulements, et, par suite, les dimen- sions de l'appareil. Le réglage de la tension peut se faire en déphasant les segments de contact 23 à 28 relativement au système magnétique. Dans le cas de puissances plus élevées, il est préférable au lieu d'opérer ainsi, de déphaser les courants alternatifs d'excitation par des moyens connus, comme par exemple des transformateurs d'induction.
Cependant, l'idée de l'invention peut être réalisée également sans la présence d'un noyau central conduisant le flux continu. Toutefois, la production du champ et la dispo- sition de l'enroulement entrainent une série de difficultés, auxquelles il est remédié grâce à un autre développement de l'idée de l'invention. A présent, les aimants individuels ou les systèmes magnétiques égissant sur le pourtour du cercle sont excités par un enroulement d'excitation à courant conti- nu ou à courant alternatif, et le couplage de l'enroulement ou des enroulements à courant continu est alors prévu de ma- nière que les tensions alternatives induites dans le circuit à courant continu se complètent pour donner une somme nulle ou voisine de zéro.
De cette manière, le flux résultant peut exécuter les pulsations nécessaires en vue d'un fonctionne- ment régulier, sans que l'enroulement à courant continu re- présente une charge pour les excitations à courant alterna- tif.
Un mode d'exécution y relatif est représenté sur la figure 2 du dessin ci-annexé, à titre d'exemple, pour un ap- pareil de contact avec deux voies de contact cylindriques.
Alors qu'une des dispositions proposées montre, pour le cy- lindre en mouvement, un noyau de forme cylindrique, dans le- quel circule le flux magnétique continu, ce noyau est suppri- mé dans l'application de la présente invention. Les voies de contact 1 et 2 sont pontées par le corps creux 3 de forme
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cylindrique, portant les bagues de contact l'et 2'. Ce corps porte un anneau 4 relativement étroit en une substance magné- tique de haute qualité. Sur cet anneau agissent les aimants 11 à 16 disposés en cercle. Ces aimants possèdent un noyau feuilleté en fer et sont construits de manière que leurs pièces polaires 17 et 18 soient adjacentes sur le pourtour du cercle, de sorte que la partie opposée de l'anneau 4, faisant office de culasse, soit attirée chaque fois par les pièces polaires 17 et 18 soumises à l'excitation la plus for- te.
Les aimants portent, outre l'enroulement 'excitateur à courant alternatif 21 à 26, l'enroulement excitateur à cou- rant continu 37. Celui-ci est disposé de manière que les tensions partielles induites dans ce dernier par les enrou- lements à courant alternatif 21 à 26 se complètent pour don- ner pratiquement une somme nulle. Cet enroulement peut être disposé coaxialement à l'axe de l'appareil de contact, comme dans l'exemple d'exécution.
Alors que l'exemple d'exécution suivant la figure 2 opè- re avec des aimants individuels répartis sur le pourtour, la figure 3 montre une exécution de l'invention comportant une tôle découpée et estampée. Dans les encoches, les enroule- ments à courant alternatif des différentes phases sont dis- posés suivant une suite cyclique ; de même, l'enroulement excitateur à courant continu est logé, conformément à l'in- vention, dans les encoches et connecté de manière à ne pas entraver la production d'un flux pulsatoire. L'enroulement peut être exécuté de la manière connue comme enroulement à trous multiples, afin de rendre encore plus uniforme la con- figuration du champ.
Si l'enroulement à courant continu et celui à courant alternatif sont logés dans la même encoche, on dispose avantageusement l'enroulement à courant continu du côté de la partie ouverte de l'encoche, afin de réduire la dispersion. La construction du stator en tôle estampée
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est particulièrement avantageuse dans le cas d'un appareil de contact à grand pourtour.
Un autre exemple d'exécution de l'idée de l'invention est indiqué sur la figure 4. Dans ce cas, une bague 3 ser- vant de pont de contact, et qui roule en basculant sur une voie de contact supérieure et inférieure 1 et 2, est action- née par deux systèmes magnétiques 10 et 20. Suivant cette exécution, l'une des voies de contact est munie de préféren- ce de segments et sert de commutateur, tandis que l'autre voie de contact fait office de bague de prise de courant.
Les noyaux en fer des aimants 10 et 20 sont exécutés sous forme de noyaux à ruban et comportent des encoches et des dents dans lesquelles sont logés les enroulements excitateirs à courant continu et à courant alternatif. Sur la bague de contact 3, est disposé un anneau magnétique léger 30, avan- tageusement pourvu d'un enroulement en matière rubannée, qui sert, suivant le cas, de culasse pour le système magnétique inférieur. La disposition de l'enroulement correspond à ti- tre d'exemple à celle suivant la figure 3, le système magné- tique 10 étant déphasé de 1800 par rapport au système magné- tique 20. De cette manière, l'anneau est appliqué sous forte pression en haut et en bas, et animé d'un mouvement de rou- lement.
Pour des motifs de construction, les contacts peu- vent constituer aussi le pourtour extrême de la bague 3, et le noyau magnétique peut être déplacé dans la bague. De cet- te façon, l'invention permet de réaliser également la comman- de de corps de contact moins simples.
Enfin, la figure 5 illustre un mode d'exécution de l'in- vention, dans lequel les parties interne et externe de l'ap- pareil de contact ont interverti leur position respective.
A présent, la partie interne est fixe, et c'est la partie externe qui constitue le contact mobile. En même temps, est indiquée la disposition, au point de vue des connexions, pour
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un redresseur ou un convertisseur de courant triphasé. On reconnait que les différents segments de la voie de contact
1 sont raccordés aux extrémités libres de l'enroulement non pourvu de chiffres de transformateur, et que la voie de con- tact 2 et le centre de l'étoile de bobinage du transforma- teur effectuent la prise ou l'amenée de la tension à courant continu. Le pont de contact 3 est exécuté sous forme d'un cylindre creux à paroi mince et pourvu, comme sur la figure
2, d'une bague 4 en substance magnétique de haute qualité.
Les systèmes magnétiques entourent, comme sur les figures 2 et 3, la partie en mouvement de l'appareil de contact. On reconnait que le pont de contact établit tout juste le con- tact en haut, parce que le cylindre creux 3 avec la bague 11 est attiré par le système magnétique inférieur 21. La dispo- sition suivant la figure 5 est plus avantageuse que celle suivant les figures 2 et 3, parce que le cylindre creux à paroi mince est doué d'une élasticité favorable et que, de ce fait, le danger.d'un choc élastique se trouve également amoindri. De plus, la force centrifuge exerce une action favorable dans le même sens.
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MAGNETIC CONTROLLED CONTACT DEVICE FOR PERIODIC COUPLING PROCESSES.
It has already been proposed to impart to an armature, by a polyphase magnetic field, a tilting or circular movement such that it alternately establishes contact between different segments of fixed contacts. These devices are distinguished by the fact that they do not have bearings requiring lubrication, sliding or rolling one on top of the other at a high speed, and that, on the other hand, they guarantee also without supervision maximum operating safety
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vice.
A difficulty presented by these devices, which is felt especially at relatively high powers, consists in that on the one hand, for a given contact pressure, and having regard to elastic shocks, the production of noise and the forces of masses, the mass of the armature animated by a tilting or circular movement, must be kept to a very small value, and that on the other hand, the magnetic field heats up, by eddy currents, l frame and pole pieces. These two difficulties draw narrow limits to the application of the devices recommended until now.
Thanks to the present invention, these difficulties are overcome; in addition, it enables some additional advantages to be realized. The invention consists in that in magnetically actuated contact devices for periodic coupling processes, in particular for electrical machines or current rectifiers, in which an armature of circular or annular shape performs, under the influence of a polyphase magnetic system, a tilting or circular movement, the magnetic poles serving for the arrival and return of the magnetic flux in the armature are arranged around the periphery of a circle in an alternating manner. As opposed to the invention, to date there is no return, closed in the iron, for the magnetic flux, or else this return was done centrally and in the middle of the magnetic armature.
This latter arrangement has, especially in the case of high powers, where the diameter of the armature must be large in view of the high tensile force required, the disadvantage that the mass of the magnetic armature increases due to the square of diameter. In addition, it is difficult, in this arrangement, to construct the magnetic armature using sheets.
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of iron isolated from each other, so that the eddy currents are suppressed to a sufficiently large extent.
In contrast to this, in the arrangement according to the invention, the magnetic flux, even for a maximum diameter of the magnetic armature, only passes through the latter over a minimum path, so that the magnetic flux. mass of this reinforcement is kept as small as possible, and that the production of eddy currents can be prevented by simple means from the point of view of construction.
FIG. 1 of the accompanying drawing represents an exemplary embodiment of the invention. 1 is a central magnetic pole which either consists of a steel magnet, or is excited by a direct current coil 2. Symmetrically in the direction of rotation, the cores to be arranged around the magnetic pole 1 are arranged. . alternating current 3 to 8, which each carry a pole piece at their upper end. The middle central pole 1 carries at its upper end, also arranged symmetrically with respect to the direction of rotation, arms 9 to 14 which engage between the pole pieces 3 to 8. On the middle pole 1, is fixed in an insulating manner a contact ring 15 with a current inlet 16.
On the magnetic cores 3 to 8, which are excited by alternating current coils 17 to 22, in the manner of a polyphase rotating field, are placed contact segments 23, 24 and 25 arranged in a parallel manner. insulating way. These segments are completed by intermediate pieces 26, 27 and 28, which are isolated from them, so as to form a circular ring on which a contact disc 29, having the shape of a truncated cone with an opening of almost 180, performs a rolling motion. This contact disc carries on its lower face, between the contact rings 30 and 31, an annular-shaped magnetic armature 32.
This one
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is wound in a ferromagnetic tape, in the manner of an annular tape core, such as is used for example for high value current transformers or for coupling choke coils, and fixed to the disc 29 at the by means of angle rings. The height of the contact rings 23, 24 and 5 is chosen so that in the event of a fixed contact established between the contact rings and their contact supports, the armature 32 just does not enter. still in contact with the pole pieces below.
If we consider the moment when, for example, the phase u on the left in the drawing is excited in such a way that it pushes up the maximum value of the force flow, the latter closes at this moment passing through the DC pole pieces 12 and 13 in the middle core 1, the excitation of which pushes the force flow downwards and strengthens it in proportion. The excitation of core 3 is chosen in such a way that at the same instant it seeks to push a downward force flow in core 3, so that at the same time no magnetic flux is presented towards the part. pole 3, passing through the DC pole pieces 9 and 10. Correspondingly, the armature 32 is drawn to the pole pieces 6, 12 and 13.
If now the rotating field advances with time, for example in the direction of clockwise, the parts of the frame 32 or of the ring 29, located behind the top in the drawing , are attracted in correspondence on the poles.
In this way, a rolling movement of the flattened conical surface is achieved, on the contact segments located in the same plane. The arrangement described above makes it possible, wherever alternating magnetic fluxes originate, to simply flip through the ferromagnetic material so that the eddy currents are effectively suppressed. In particular, the parts will be
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these poles with direct and alternating current of sheets in special alloy, while the middle pole 1 can be constituted by a massive mass, for example by a steel magnet or also by a bundle of wires.
In order to make the reinforcement 32 as small as possible, for a given tensile force, use is made, to constitute it, of a material having, thanks to a special rolling and annealing treatment, an already high degree of saturation. for minimal intensities of the magnetic field, for example iron silicide at 15,000 Gauss for 1 ampere / turn / cm., or a 50% ferro-nickel alloy. Thanks to their acute saturation bend, these allow the armature to operate in the saturation zone, so that the magnetic force becomes independent to a large extent from variations in the excitation currents.
In order to relieve the contacts from breaking sparks occurring during switching on and off, coupling choke coils, transformers such as absorption reactance coils are used where appropriate. , primary valves, or other means. However, within determined current and voltage ranges, expedients of this kind can also be dispensed with, in particular in the case of low inductances in the switching circuit.
The contact apparatus described above is also especially suitable for converter groups and current rectifiers which operate with resistance switching. It will be possible to achieve this for example by not providing the intermediate pieces 26, 27, 28 in insulating material, but by making them present a certain conductivity increasing or decreasing very strongly in the direction of the circumference, and harmonized. in such a way that it is able to switch the currents by their resistance.
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In order to reduce the losses in these resistors, the aforementioned means can be applied simultaneously to relieve the contacts, namely coupling choke coils, transformers in the type of absorption reactance coils, or valves. primary. It is also possible to completely eliminate the slits between the various contact segments, and to arrange on the periphery of the ring a continuous passage of materials of very high conductivity to materials of very low conductivity. For this purpose, carbon, graphite or similar resistances of a determined composition are suitable, by way of example. In certain cases, the contact path could also be placed under a liquid of suitable conductivity.
In order to avoid elastic shocks and to obtain a uniform walk, the frame 32 can be elastically connected to the ring 29.
In order to obtain a faster closing and separation speed, the segments 23 to 28 can be disposed resiliently on their support. In order to facilitate the starting process and to obtain a quiet run, the armature 3 or the part 29 can be made elastic so that its natural frequency completely or approximately coincides with the frequency of the rotating field. On the other hand, starting can also be facilitated by increasing, during the starting process, the possible stroke of the armature, gradually from zero to its final value.
In order to achieve different contact times, in particular a greater overlap of the contact times, it is possible to couple in series or in parallel several contact devices of the type described above. In particular, a second contact device can also be placed on the underside of the arrangement shown in the drawing.
The contact surfaces are usefully executed in a slightly convex manner, so that in a burn under the action of
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short-circuits, the coupling arc is blown very quickly out of the contact surface, and next to the recess which has thus occurred, new contact points come into contact, which are still situated roughly in the same plane as the burnt places, so that the disc 29 must not pass through recesses, which would give rise to a disturbed step.
To suppress fusion beads protruding out of the contact plane, the specific surface pressure at the places where the contacts touch can be chosen so high that the material is stressed in the vicinity of the flow limit. , so that at any irregularity, it recedes into the flat surface; in particular, the rolling surface may be grooved.
In order to be able to replace damaged contact rings 30 or contact segments 23 to 28 very quickly, it is necessary to provide a support device, preferably easily removable. As a result of the arrangement of the magnetic poles according to the invention, the apparatus described is particularly suitable for multi-pole or multi-pole devices, in which the frequency of the rotating field is a multiple of the frequency of displacement of the armature. In such cases, the diameter of the contact disc 30 can reach high values, for example 1 m. or more, and the apparatus can then be suitable for very high powers, in particular it can be attached directly to a generator, so that it replaces the collectors in use until now.
In order to control very high current intensities, provision is made under certain conditions for artificial cooling, for example by a liquid, of the fixed contact parts. Likewise, cooled windings, especially liquid cooled windings, can prove useful for
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excitation coils, in order to keep to a reduced value the space reserved for the windings, and, consequently, the dimensions of the apparatus. The voltage can be adjusted by phase shifting the contact segments 23 to 28 relative to the magnetic system. In the case of higher powers, it is preferable, instead of operating in this way, to phase-shift the alternating excitation currents by known means, such as for example induction transformers.
However, the idea of the invention can be realized also without the presence of a central core leading the continuous flow. However, the production of the field and the arrangement of the coil cause a series of difficulties, which are remedied by a further development of the idea of the invention. Now the individual magnets or magnetic systems running around the circumference of the circle are excited by a DC or AC excitation winding, and coupling of the DC winding or windings is then provided. so that the alternating voltages induced in the direct current circuit complement each other to give a sum of zero or close to zero.
In this way, the resulting flux can perform the pulses necessary for smooth operation, without the DC winding being a load for the AC excitations.
An embodiment relating thereto is shown in FIG. 2 of the accompanying drawing, by way of example, for a contact device with two cylindrical contact paths.
While one of the proposed arrangements shows, for the moving cylinder, a core of cylindrical shape, in which the continuous magnetic flux circulates, this core is omitted in the application of the present invention. Contact channels 1 and 2 are bridged by hollow body 3 of form
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cylindrical, bearing the contact rings 1 and 2 '. This body carries a relatively narrow ring 4 made of a high quality magnetic substance. On this ring act magnets 11 to 16 arranged in a circle. These magnets have a laminated iron core and are constructed so that their pole pieces 17 and 18 are adjacent around the circumference of the circle, so that the opposite part of the ring 4, acting as the yoke, is attracted each time by the pole pieces 17 and 18 subjected to the strongest excitation.
The magnets carry, in addition to the alternating current exciter winding 21 to 26, the direct current exciter winding 37. This is so arranged that the partial voltages induced in the latter by the current windings alternative 21 to 26 complement each other to give practically a zero sum. This winding can be arranged coaxially with the axis of the contact device, as in the exemplary embodiment.
While the exemplary embodiment according to Figure 2 operates with individual magnets distributed around the periphery, Figure 3 shows an embodiment of the invention comprising a cut and stamped sheet. In the slots, the alternating current windings of the different phases are arranged in a cyclic sequence; likewise, the direct current exciter winding is housed, according to the invention, in the notches and connected so as not to hinder the production of a pulsating flow. The winding can be carried out in the manner known as a multi-hole winding, in order to make the configuration of the field even more uniform.
If the direct current winding and the alternating current winding are housed in the same notch, the direct current winding is advantageously disposed on the side of the open part of the notch, in order to reduce the dispersion. Stamped sheet metal stator construction
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is particularly advantageous in the case of a contact device with a large circumference.
Another example of execution of the idea of the invention is indicated in FIG. 4. In this case, a ring 3 serving as a contact bridge, and which rolls by tilting on an upper and lower contact path 1. and 2, is actuated by two magnetic systems 10 and 20. According to this embodiment, one of the contact paths is preferably provided with segments and serves as a switch, while the other contact path acts as a. socket outlet ring.
The iron cores of the magnets 10 and 20 are designed as ribbon cores and have notches and teeth in which the excitateir DC and AC windings are housed. On the contact ring 3 is arranged a light magnetic ring 30, advantageously provided with a winding of tape material, which serves, as the case may be, as a yoke for the lower magnetic system. The arrangement of the winding corresponds, by way of example, to that according to FIG. 3, the magnetic system 10 being out of phase by 1800 with respect to the magnetic system 20. In this way, the ring is applied under strong pressure up and down, and animated by a rolling motion.
For reasons of construction, the contacts can also constitute the outermost circumference of the ring 3, and the magnetic core can be moved in the ring. In this way, the invention also enables the control of less simple contact bodies.
Finally, FIG. 5 illustrates an embodiment of the invention, in which the internal and external parts of the contact device have inverted their respective position.
Now the internal part is fixed, and it is the external part which constitutes the moving contact. At the same time, the arrangement, from the point of view of the connections, for
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a rectifier or a three-phase current converter. It is recognized that the different segments of the contact path
1 are connected to the free ends of the winding not provided with transformer digits, and that contact track 2 and the center of the transformer winding star perform the tap or supply of the voltage to direct current. The contact bridge 3 is made in the form of a hollow cylinder with a thin wall and provided, as in the figure
2, a ring 4 of high quality magnetic substance.
The magnetic systems surround, as in Figures 2 and 3, the moving part of the contact device. It will be recognized that the contact bridge just makes contact at the top, because the hollow cylinder 3 with the ring 11 is attracted by the lower magnetic system 21. The arrangement according to figure 5 is more advantageous than the following one. Figures 2 and 3, because the thin-walled hollow cylinder is endowed with favorable elasticity and therefore the danger of elastic shock is also reduced. In addition, the centrifugal force exerts a favorable action in the same direction.