Machine magnétoélectrique. Il y a. eu de tout temps un intérêt mani feste à. établir des machines magnétoélec triques, destinées particulièrement aux mo teurs .à explosion, présentant à la fois la plus grande simplicité de construction et le plus faible encombrement, .avec la puissance la plus élevée possible. Le problème de l'en combrement est devenu, en pratique, des plus difficiles à résoudre depuis que les constructeurs de moteurs ont fixé des dimen sions standard maxima. très limitées pour l'emplacement de la magnéto sur le moteur.
L'établissement .des magnétos sous forme de magnétos à. aimant tournant a permis d'entrer dans la voie de la solution du pro blème. Cette solution a été approchée en core de plus près par l'apparition des aciers à aimant à. force coercitive et à rémanence élevées, tels que l'acier au cobalt par exemple.
Cependant, malgré ces moyens, on n'était pas parvenu jusqu'à présent à obtenir une magnéto vraiment puissante et stable sous un encombrement suffisamment réduit. Le but de la présente invention est de réa liser une telle machine magnéto-éleotrique. La machine selon l'invention est du type à, inducteur mobile disposé à l'intérieur :de l'induit.
Elle est caractérisée en ce que l'in ducteur est constitué par un .anneau en acier, à polarités diamétralement opposées, qui tourne autour de son axe et qui est muni de deux masses polaires cylindriques en ma tière magnétique non aimantable de façon permanente, maintenues appliquées sur la périphérie de l'anneau, en regard des pôles magnétiques de celui-ci, et enveloppant cha cune un angle d'environ<B>90'.</B>
L'inventeur a constaté que l'on peut réa liser -de plus un progrès important en utili sant du bronze ou une autre matière non magnétique pour constituer l'axe sur lequel est monté l'anneau précité. Toutefois, cette disposition ne résout pas complètement le problème du maximum de puissance et de stabilité de l'aimant annulaire, notamment lorsque ce dernier est en acier au cobalt.
En effet, un tel aimant doit répondre à cer taines conditions, qui sont non seulement d'avoir un champ magnétique aussi intense que possible, à circuit ouvert aussi bien qu'à circuit fermé, et concentré le plus pos sible à la périphérie, mais encore, d'une part, de se stabiliser avec le moins de déperdition possible de flux lors du fonctionnement de la machine ou de la mise occasionnelle de l'aimant à circuit ouvert. On peut en outre poser une troisième condition, d'ordre non magnétique, à savoir la. simplicité de fabri cation et la robustesse.
r, l'inventeur a constaté, comme suite aux essais qu'il a effectués, que d'une part la chute- de. l'intensité- du champ magnétique engendré par l'aimant est d'autant moins elevée qu'il existait davantage de lignes de forces inutilisées se concentrant à l'in térieur et sur les côté;
de l'anneau aimanté, et que d'autre part le défaut de - stabilité provenait en majeure partie des variations d'intensité et de direction des --lignes de force inutilisées et que la stabilité et par suite la puissance étaient considérablement augmentées -lorsque l'on- shuntait magnétique- ment et judicieusement l'aimant, ce qui re vient à -l'armer partiellement.
A cet effet, pour répondre aux condi tions .ci-dessus, l'inventeur a. imaginé- les moyens suivants:
---a) l'on - place dans l'évidement intérieur de l'aimant annulaire, non plus un axe en bronze, mais au contraire un noyau de fer ou d'acier doux; la présence de ce noyau en métal magnétique augmente le nombre de lignes de force à l'intérieur de l'anneau et constitue un shunt qui a pour effet-de di minuer légèrement l'intensité du champ magnétique extérieur tant que l'aimant n'a pas été arraché de l'appareil d'aimantation.
Niais une fois que cet aimant est abandonné à lui-même ou qu'on le fait travailler avec son shunt intérieur dans un circuit électro magnétique, l',anneau conserve un magné tisme rémanent ou autrement dit une induc tion rémanente plus élevée que s'il n'était pas shunté; ce dispositif stabilise donc l'ai- niant et a en outre comme avantage de simpli fier la fabrication de l'ensemble tout en le rendant. plus robuste et d'un. prix .de revient plus bas.
b) l'on munit les masses polaires de l'ai mant d'excroissances ou cornes -massives on feuilletées, -de métal analogue à celui de ces masses, rapportées ou non sur ces .dernièrs ou les prolongeant directement, qui entoïz- rent l'anneau aimanté à .faible distance et dont les extrémités se font face, sans se tou cher, ait voisinage de la ligne neutre de l'aimant.
C'es excroissances forment un dettxièmv shunt, .celui-ci extérieur à l'aimant, qui lui donne encore de la stabilité, en venant ainsi ajouter son effet à celui du premier shunt, intérieur, tout en assurant une meilleure réparation .du flux dans le cir cuit induit.
Ces moyens indiqués sous<I>a)</I> et b) peuvent. être. utilisés dans la machine suivant l'invention isolément ou en combinaison.<B>Il</B> convient cependant de remarquer qu'en les combinant, on obtient une amélioration plus grande que la somme arithmétique des avan tages obtenues par l'application de chacun d'eux isolément.
Le dessin annexé représente, à - titra d'exemple, deux formes d'exécution de lli machine suivant l'invention.
Fig. 1 est une élévation latérale -du ro tor d'une première forme d'exécution; Fig. ? est une coupe transversale de cette
première forme d'exécution;
Fig. 3 est une coupe suivant A-A <I>de</I> fig. 4;
Fig. 4 en est une élévation latérale d'une seconde forme d'exécution;
Fig. 5 et 3 sont respectivement une vue schématique et un graphique destinés à illus trer l'explication, -donnée ci-dessous, du terme "stabilisation".
Lorsque l'on place un anneau métallique aimanté entre des pièces polaires conformes, par exemple, à la fi-. 5 et que l'on retire brusquement cet anneau de sua position, on constate que l'a.imantatian de l'anneau a dé cru d'une certaine quantité. Si l'on remet ensuite l'anneau dans sa position première et qu'on le déplace à nouveau, on constate une nouvelle diminution de l'aimantation plus faible que la .diminution initiale.
Il en est de même après chaque variation de position de l'anneau et l'on peut représenter ce phé nomène par la. courbe a de fig. 6 où l'on voit l'aimantation décroître après chaque varia tion de position de l'anneau, depuis le point initial A jusqu'à une constante d'aimanta tion minima.
Pour éviter cet inconvénient, on peut utiliser en particulier des dispositifs tels que ceux cités plus haut et grâce aux quels, si l'on ne peut éliminer la première diminution d'aimantation, qui est inévitable, on<B>la,</B> réduit cependant et l'on élimine les diminutions d'aimantation suivantes de telle sorte que l'on obtient la, courbe h tracée en traits pointillés sur la fig. 6. On remarque que l'aimantation maxima, décroît moins que dans la situation précédente et que l'aiman tation minima. est atteinte après le premier changement de position ,de l'anneau en res tant bien supérieure à l'aimantation minima atteinte antérieurement.
Sur la. fig. 6, on a. 'porté les aimantation; en ordonnées et les positions suceessives en abcisses.
Tel qu'il est représenté à: la fig. 1, l',a.i- niant inducteur tournant est formé d'un an neau 1. en acier à force coercitive et à ré manence élevées, dont le diamètre intérieur est relativement faible par rapport au dia mètre extérieur et dont l'épaisseur axiale est réduite par rapport au diamètre extérieur et ne dépasse pas environ les deux tiers de ce diamètre;
il comporte un noyau intérieur rapporté ? de fer ou .d'-acier doux qui lui sert, dans le cas particulier, d'axe de rota tion, et est muni. de deux masses polaires 3 et 3a massives ou feuilletées, en fer ou en acier doux, s'appliquant étroitement sur la sur face extérieure -de l'aimant 1 et embrassant chacune un angle d'environ 90 , de préfé rence un peu supérieur à ce chiffre. Ces masses pala.ires, à surface extérieure .concen- trique à l'anneau aimanté 1, sont fixées sur cet anneau par des vis en métal non magné- tique telles que 4, 4a qui immobilisent en même temps l'anneau 1 sur son axe 2, ces vis pouvant être remplacées par un rivet passant de bout en bout.
Un aimant tournant ainsi constitué possède une puissance magnétique .élevée par i apport à son volume et donne des résultats remarquables de stabilité de champ magné tique pour la constitution d'une magnéto lorsque, mis en rotation par son axe 2, il est combiné, comme inducteur, avec un cir cuit ,électro-magnétique induit usuel 5, 6, 52.
Le flux magnétique, grâce :au fait que les masses polaires 3, 3a sont rapportées et constituées de métal magnétique non aiman- table de façon permanente, est également réparti sur toute la. surface extérieure de ces pièces au lieu d'aller en -décroissant vers les extrémités de ces pièces comme ce serait le cas si elles faisaient partie intégrante de la masse ,de Vanneau 1. Les vis 4, 4a ne dimi nuent pas de façon pratiquement sensible la. puissance de l'inducteur ainsi constitué.
L'anneau a une épaisseur telle, dans le sens -radial, que le flux soit sensiblement Également réparti à la périphérie dudit anneau.
Le noyau ' pourrait ne pas constituer l'arbre de la magnéto, mais être traversé par et fixé sur cet arbre, par exemple. En outre, comme déjà dit dans l'introduction, ce 1_oyau pourrait être en matière non magné tique.
Dans sa forme de réalisation représenté eux fig. 3 et 4, on reconnaît l'aimant annu laire 1, en acier à. force coercitive et réma nence élevées, l'axe 2 de rotation formant noyau intérieur dans l'anneau aimanté 1., et les masses polaires 3, 3a en matière magné tique non aimantable de façon permanente, mais ici celles-ci sont prolongées :
dans le sens de la périphérie par -des excroissances ou cornes 7, 8, 7a, 8a qui entourent l'anneau aimanté 1 à une faible distance et dont les extrémités se font face et sont séparées par un petit intervalle sur la ligne neutre des pol.arités -de l'aimant. Ces excroissances sont ici des prolongements de<B>la</B> masse des pièces polaires 3, 3a, mais elles pourraient aussi bien être rapportées. Cette disposition .ac croît encore la. stabilité de l' imam.
Magnetoelectric machine. There is. always had a manifest interest in. establish magnetoelectrical machines, intended particularly for combustion engines, having both the greatest simplicity of construction and the smallest bulk,. with the highest possible power. The problem of space requirement has become, in practice, one of the most difficult to solve since engine manufacturers have fixed maximum standard dimensions. very limited for the location of the magneto on the engine.
The establishment of magnetos in the form of magnetos at. rotating magnet made it possible to enter the way of the solution of the problem. This solution has been approached even more closely by the appearance of magnet steels. high coercive force and remanence, such as cobalt steel for example.
However, despite these means, we had not yet succeeded in obtaining a truly powerful and stable magneto in a sufficiently small footprint. The aim of the present invention is to achieve such a magneto-electric machine. The machine according to the invention is of the type with a movable inductor arranged inside: the armature.
It is characterized in that the inductor is constituted by a steel ring, with diametrically opposed polarities, which rotates around its axis and which is provided with two cylindrical pole masses of permanently non-magnetizable magnetic material, held in place. applied to the periphery of the ring, facing the magnetic poles of the latter, and each enveloping an angle of approximately <B> 90 '. </B>
The inventor has found that it is possible to make -more significant progress by using bronze or another non-magnetic material to form the axis on which the aforementioned ring is mounted. However, this arrangement does not completely solve the problem of maximum power and stability of the annular magnet, in particular when the latter is made of cobalt steel.
Indeed, such a magnet must meet certain conditions, which are not only to have a magnetic field as intense as possible, open circuit as well as closed circuit, and concentrated as possible at the periphery, but again, on the one hand, to stabilize with the least possible loss of flux during operation of the machine or the occasional setting of the magnet open circuit. It is also possible to set a third condition, of a non-magnetic order, namely. simplicity of manufacture and robustness.
r, the inventor observed, as a result of the tests which he carried out, that on the one hand the fall. the intensity of the magnetic field generated by the magnet is all the less high as there were more unused lines of force concentrating inside and on the sides;
of the magnetic ring, and that on the other hand the defect of - stability came mainly from the variations of intensity and direction of the unused lines of force and that the stability and consequently the power were considerably increased - when the magnet was magnetically and judiciously shunted, which amounts to partially arming it.
To this end, to meet the above conditions, the inventor a. imagined- the following means:
--- a) one - places in the internal recess of the annular magnet, no longer a bronze axis, but on the contrary a core of iron or mild steel; the presence of this magnetic metal core increases the number of lines of force inside the ring and constitutes a shunt which has the effect of slightly reducing the intensity of the external magnetic field as long as the magnet does not has not been pulled from the magnet device.
But once this magnet is left to itself or is made to work with its internal shunt in an electromagnetic circuit, the ring retains a remanent magnetism or in other words a remanent induction higher than s' he was not bypassed; this device therefore stabilizes the reducing agent and also has the advantage of simplifying the manufacture of the assembly while rendering it. more robust and a. lower cost price.
b) the polar masses are provided with the mantle of protuberances or horns - massive or flaky, - with a metal similar to that of these masses, whether or not they are attached to these last ones or directly extending them, which entoid the ring magnetized at a small distance and the ends of which face each other, without touching each other, is in the vicinity of the neutral line of the magnet.
These growths form a dettxièmv shunt, which is external to the magnet, which still gives it stability, thus adding its effect to that of the first internal shunt, while ensuring better repair of the flux. in the induced circuit.
These means indicated under <I> a) </I> and b) can. be. used in the machine according to the invention alone or in combination. <B> It </B> should however be noted that by combining them, an improvement greater than the arithmetic sum of the advantages obtained by the application of each of them in isolation.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the machine according to the invention.
Fig. 1 is a side elevation of the ro tor of a first embodiment; Fig. ? is a cross section of this
first form of execution;
Fig. 3 is a section along A-A <I> of </I> fig. 4;
Fig. 4 is a side elevation of a second embodiment;
Fig. 5 and 3 are respectively a schematic view and a graph intended to illustrate the explanation, given below, of the term "stabilization".
When placing a magnetic metal ring between pole pieces conforming, for example, to the fi. 5 and that this ring is suddenly removed from its position, it is found that the magnetization of the ring has decayed by a certain amount. If the ring is then returned to its original position and moved again, a further decrease in the magnetization is observed which is weaker than the initial decrease.
It is the same after each variation of the position of the ring and we can represent this phenomenon by the. curve a of fig. 6 where we see the magnetization decrease after each change in the position of the ring, from the initial point A to a minimum magnetization constant.
To avoid this drawback, one can use in particular devices such as those mentioned above and thanks to which, if one cannot eliminate the first decrease in magnetization, which is inevitable, one <B> la, </ B > however reduced and the following decreases in magnetization are eliminated so that the curve h drawn in dotted lines in FIG. 6. Note that the maximum magnetization decreases less than in the previous situation and that the minimum magnetization. is reached after the first change of position, of the ring as much greater than the minimum magnetization previously achieved.
On the. fig. 6, we have. 'carried the magnetization; on the ordinate and the sucessive positions on the abscissa.
As shown in: FIG. 1, the rotating inductor is formed from a ring 1. of high coercive force and high repentance steel, the inner diameter of which is relatively small compared to the outer diameter and the axial thickness of which is reduced in relation to the external diameter and does not exceed approximately two thirds of this diameter;
it has an internal core reported? iron or .d'-mild steel which serves it, in the particular case, as an axis of rotation, and is provided. of two massive or laminated pole masses 3 and 3a, in iron or mild steel, applying tightly to the outer surface of the magnet 1 and each embracing an angle of about 90, preferably a little greater than this digit. These pala.ires masses, with an external surface .concentrate to the magnetic ring 1, are fixed to this ring by non-magnetic metal screws such as 4, 4a which at the same time immobilize the ring 1 on its axis 2, these screws being able to be replaced by a rivet passing from end to end.
A rotating magnet thus formed has a magnetic power which is increased by the contribution to its volume and gives remarkable results of magnetic field stability for the constitution of a magneto when, set in rotation by its axis 2, it is combined, as inductor, with a circuit, electromagnetic induced usual 5, 6, 52.
The magnetic flux, thanks to: the fact that the pole masses 3, 3a are attached and made of permanently non-magnetizable magnetic metal, is also distributed over the whole. outer surface of these parts instead of going downward towards the ends of these parts as would be the case if they were an integral part of the mass, of Vanneau 1. The screws 4, 4a do not decrease practically noticeably the. power of the inductor thus formed.
The ring has a thickness such, in the -radial direction, that the flow is substantially equally distributed at the periphery of said ring.
The core 'could not constitute the shaft of the magneto, but be crossed by and fixed on this shaft, for example. In addition, as already stated in the introduction, this core could be made of non-magnetic material.
In its embodiment shown in fig. 3 and 4, we recognize the annular magnet 1, made of steel. high coercive force and remanence, the axis 2 of rotation forming an inner core in the magnetized ring 1., and the pole masses 3, 3a of permanently non-magnetizable magnetic material, but here they are extended:
in the direction of the periphery by - growths or horns 7, 8, 7a, 8a which surround the magnetic ring 1 at a small distance and whose ends face each other and are separated by a small gap on the neutral line of the pol .arities of the magnet. These protuberances are here extensions of the <B> the </B> mass of the pole pieces 3, 3a, but they could as well be reported. This .ac provision grows still. stability of the imam.