Brevet FR2008943A1 — publié le 19700130

La présente invention concerne un sioteur monophasé à induction à plusieurs vitesses et se rapporte plus spécialement à un moteur à trois vitesses. Il y a relativement beaucoup de moteurs à induction ' 5 monophasés à deux vitesses, nécessités par des appareils ménagers et autres (par exemple, les machines à laver) qui exigent au moins deux vitesses de marche pour un bon fonctionnement. D'une façon générale, ces moteurs utilisent un noyau de stator composé de tôles à encoches dans lesquelles sont logés 10 un premier enroulement principal et un second enroulement principal constitués chacun d'un certain nombre de bobines concentriques le premier enroulement procurant un premier nombre de pôles magnétiques primaires tournants pour la grande vitesse du moteur et le deuxième enroulement procurant un plus grand nombre de pô-15 les primaires tournants pour la petite vitesse. . .. Les noyaux de stator à deux vitesses et les tôles constituant de tels noyaux ont été fortement standardisés dans l'industrie, les outillages pour découper les tôles et les bobineuses automatiques pour poser les bobinages dans les noyaux étant uti-20 lises d'une façon générale partout dans l'industrie. Il y a toutefois actuellement une demande pour des moteurs monophasés à induction à trois vitesses pour des appareils où l'espace disponible pour le moteur est pratiquement le mène qu'avant. On a donc besoin d'un troisième enroulement se composant 25 de plusieurs groupes de bobines concentriques afin de procurer un troisième nombre de pôles mais ceci n'est pas aisément réalisable en utilisant un noyau de stator ayant des dimensions semblables à celles du noyau d'un moteur à deux vitesses. Reconvertir ' le noyau de stator et les tôles pour me marche à trois vitesses 30 constituerait une solution très coûteuse puisqu'il faudrait réétu- m dier et reconstruire les outillages de decoupage des tôles et les bobineuses automatiques pour l'es bobines concentriques. En outre, toute réduction de la largeur des encoches du noyau augmenterait la difficulté de pose des bobines tout en augmentant les risques 35 de court-circuitage des spires. La présente invention a pour but de procurer un moteur à trois vitesses sans augmentation notable des dimensions physiques du moteur et sans nécessiter une nouvelle bobineuse automatique :-,ur la construction du moteur. 4-0 Selon la présente invention,un moteur monophasé à plusieurs • ' . ■ . ■ -7 BAD ORIGINAL 69 16394 2008943 vitesses multiples conprend au moins trois enroulements primaires constituant des groupes correspondants de pôles magnétiques lorsqu' ils sont alimentés, un premier enroulement primaire étant pourvu de parties de bobines intérieures et extérieures, une des parties de 5 bobine étant connectée en série avec un troisième enroulement primaire de manière à obtenir les pôles voulus pour constituer une partie du troisième groupe de pôles. L'invention sera décrite ci-après; à titre d'exemple,avec référence aux dessins annexés dans lesquels : 10 La figure 1 est une vue schématique développée d'un no yau de stator et de ses enroulements. La figure 2 est m schéma de connexion des enroulements représentés à la figure 1 et La figure 3 est une représentation schématique simplifiée 15 des enroulements représentés à la figure 2. La figure 1 est une vue schématique d'un noyau de stator 38 comportant 36 encoches indiquées par des lignes verticales numérotées de 1 à 36. Plusieurs enroulements sont logés dans les encoches, chaque enroulement se composant de plusieurs bobines con-20 centriques disposées par groupes de pôles espacés et portant les références 40 à 43. Chaque bobine se compose d'un certain nombre de spires et les enroulements sont bobinés successivement dans les mêmes encoches bien qu'ils soient représentés séparément pour la clarté de l'exposé. Les connexions entre les groupes de pôles de 25 chaque enroulement sont représentées à la figure 2 mais ont été o-mises à la figure 1 afin de ne pas trop compliquer la figure. L'enroulement 40 est un enroulement primaire principal pour une première vitesse de rotation et consiste en groupes de quatre pôles 45 à 48 se composant chacun de plusieurs bobines 30 concentriques bobinées de la manière habituelle dans les encoches du noyau 38. Deux bobines concentriques sur quatre, à savoir les bobines 45 et 4-7 par exemple, comprennent des parties ou sections intérieures et extérieures 50 et 51 respectivement, les parties intérieures et extérieures et les autres deux bobines 46 et 48 é-35 tant connectées entre elles (voir figure 2) de manière à former des pôles magnétiques de polarités alternées, ceci de la façon habituelle. Pour alimenter l'enroulement 40* une connexion 53 est attachée à une extrémité de l'enroulement via sa partie de bobine 4.0 extérieure 51 dans le premier quadrant tandis qu'une deuxième con- t BAD ORIGINAL ■3 69 16394 2008943 nexion (commune) 54- est reliée à l'autre extrémité de l'enroulement 4-0, notamment la partie de bobine intérieure 50 dans le premier quadrant, comme cela est représenté à la figure 2. L'enroulement suivant 4-1 est un deuxième enroulement pri-•5 maire ayant un nombre de bobines concentriques différent de cel- -les de l'enroulement primaire 40. Les bobines de l'enroulement 41 sont disposées dans les encoches du noyau de manière à former un nombre correspondant de pôles pour une deuxième vitesse de rotation. Le deuxième enroulement primaire est, comme cela est repré-10 senté, un enroulement classique à six pôles avec six bobines connectées entre elles de manière à former des pôles à polarités alternées, comme cela est représenté à la figure 2. Une connexion 56 est attachée à une extrémité de l'enroulement 1*1, l'autre extrémité de l'enroulement étant connectée à la connexion commune 54-15 à hauteur d'une jonction commune 57, comme cela est représenté aux figures 2 et 3. L'enroulement 42 est un enroulement auxiliaire ou de démarrage ayant des bobines disposées dans les encoches du noyau de manière à obtenir le décalage circonférentiel nécessaire pour les 20 autres enroulements de manière que le moteur puisse démarrer. L'enroulement 4-2 est pourvu de connexions 58 et 59 permettant d' appliquer une tension de démarrage. L'enroulement 43 est un troisième enroulement primaire ayant des bobines concentriques disposées symétriquement dans les 25 encoches du noyau afin de produire un troisième groupe de pôles magnétiques pour une troisième vitesse de rotation. L'enroulement 43 est un enroulement à six pôles qui donnerait ordinairement une vitesse de rotation correspondant à six pôles comme la vitesse obtenue avec l'enroulement à six pôles 41. Cependant, l'enroule-30 ment 43 est connecté électriquement en série avec les parties intérieures 50 de l'enroulement à quatre pôles 40, en connectant de telle façon les connexions 61 et 62 (voir figure 2) que, lorsque l'enroulement à huit pôles 4-3 est alimenté, les enroulements intérieurs des 'groupes de quatre pôles soient aussi alimentés, les 35 deux enroulements 43 et 50 induisant dans le noyau 38 deux pôles magnétiques supplémentaires 66 et 68, comme la figuré 2 le montre. L'enroulement 43 est connecté (voir figure 2) de manière à former, des pôles alternés, dans les parties supérieures et inférieures afin d'il y ait des pôles de même nom dans le voisinage de l'es-4-0 pace occupé par les pôles supplémentaires 66 et 68. Les lignes de--| 69 16394 _ 2008943 force magnétiques des pôles de même nom coopèrent dans cet espace pour former les pôles supplémentaires 66 et 68 avec l'aide de l"n-roulement 50. Les pôles induits 66 et 68 sont disposés de façon opposée 5 et de façon symétrique, en alignement circonférentiel avec les groupes de six pôles formés par l'enroulement à huit pôles 43. De cette manière, on obtient une vitesse de rotation correspondant à huit pôles avec un enroulement à six pôles seulement du fait que l'on utilise l'enroulement à quatre pôles 40 pour la marche à la vites-10 se correspondant à huit pôles. De ce fait, l'enroulement à huit pôles 43 se contente d'un plus petit nombre de spires de fil, ce qui facilite l'utilisation de noyaux à deux vitesses ayant des encoches à espace limité pour l'enroulement 43 et, par conséquent, une troisième vitesse de rotation. 15 En outre, on économise du fil en utilisant une partie de l'enroulement à quatre pôles 40 pour le fonctionnement à huit pôles, et l'enroulement à huit pôles 4.3 peut être posé dans le noyau 38 en utilisant des machines de pose automatiques déjà existantes puisque les bobines de l'enroulement à huit pôles sont 20 disposées symétriquement dans le noyau". Pour faire démarrer le moteur utilisant les enroulements de l'invention comme cela a été décrit, l'enroulement de démarrage 42 et un des enroulements primaires peuvent être alimentés par ac-tionnement d'un sélecteur de vitesse approprié et d'un commutateur 25 de démarrage voulu (non représenté) appliquant sélectivement de l'énergie monophasée à ces enroulements par l'intermédiaire de leurs connexions associées. Si les commutateurs sont connectés de manière à toujours faire démarrer le moteur à sa plus grande vitesse, c'est-à-dire la vitesse procurée par l'enroulement primaire 30 à quatre pôles 40> l'énergie est appliquée par les connexions 53 et 54 et par les connexions 58 et 59 à l'enroulement de démarrage 42. Lorsque le rotor du moteur atteint une vitesse déterminée, le commutateur de démarrage fonctionne de manière à ouvrir le circuit de l'enroulement de démarrage. 35 Afin de modifier la vitesse de marche du moteur de mani ère à l'amener à la vitesse intermédiaire plus lente> comme celle procurée par l'enroulement à six pôles 41» l'énergie est enlevée de la connexion 53 et, par conséquent, de l'enroulement à quatre pôles 40 et est appliquée à l'enroulement à six pôles par l'inter-40 médiaire des connexions 56 et 54» &ÀDOBJGfl^ 69 16394 5 2008943 De façon semblable, lorsqu'on désire obtenir la troisième vitesse^la plus lente, l'énergie est enlevée du conducteur 56 de l'enroulement à six pôles 41 et est appliquée à la connexion 64. de l'enroulement à huit pôles 43. 5 Les trois enroulements pour les trois vitesses de marche ont été agencés de façon qu'on puisse utiliser les tôles de stator à deux vitesses pour un fonctionnement à trois vitesses, ce qui permet de réaliser plusieurs économies impossibles jusqu'ici,y compris l'utilisation de tôles existantes pour un fonctionnement à 10 trois vitesses. Ceci est obtenu en utilisant une partie d'un enroulement de grande vitesse en combinaison avec l'enroulement de troisième ou plus petite vitesse pour induire deux pôles additionnels pour la troisième vitesse, réduisant ainsi le nombre réel de bobines de pôles pour la troisième vitesse. - -s owa»1* 69 16394 ■6 2008943 REVENDICATION S. 1. lioteur monophasé à plusieurs vitesses comprenant au moins trois enroulements primaires constituant des groupes correspondants- de pôles magnétiques tournants lorsqu'ils sont alimentés, 5. caractérisé en ce qu' un premier enroulement primaire est pourvu de parties de bobines intérieures et extérieures, une des parties de bobine étant connectée en série avec un troisième enroulement primaire de manière à procurer des pôles supplémentaires formant une partie du troisième groupe de pôles tournants. 10 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième groupe et un troisième groupe de pôles tournants sont formés par un même nombre de groupes de bobines. 3. Moteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les enroulements primaires forment respectivement des 15 groupes de quatre, six et huit pôles, les groupes de quatre et de six pôles ayant un nombre correspondant de bobines et le groupe de huit pôles étant formé par six bobines. 4. lioteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un noyau magnétique est pourvu 20 de plusieurs encoches contenant au moins trois enroulements primaires, le premier enroulement primaire étant disposé dans les encoches de façon sélective afin de former un premier nombre de pôles magnétiques tournants pouvant déterminer mie première vitesse, le deuxième enroulement primaire étant disposé dans des encoches 25 déterminées afin de former un deuxième nombre de pôles magnétiques tournants supérieur au premier nombre de pôles tournants afin de procurer une deuxième vitesse, le troisième enroulement primaire étant disposé dans des encoches déterminées afin de former un troisième groupe de pôles tournants supérieur au deuxième nombre 30 de pôles afin de procurer la troisième vitesse, et les enroulements formant le premier nombre de pôles étant disposés dans les encoches du noyau magnétique et étant électriquement connectés de manière à laisser passer du courant dans le sens additif avec les enroulements formant le troisième nombre de pôles afin d'induire dans 35 le noyau magnétique des pôles magnétiques supplémentaires constituant aine partie du troisième, nombre de pôles tournantso 5. Moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enroulements formant le premier, le deuxième et le troisième nombres de pôles tournants 40 sont répartis également entre deux moitiés du noyau magnétique, bad original 69 16394 7 2008943 les pôles supplémentaires étant formés de manière à occuper des positions diamétralement opposées dans le noyau entre les bobines subdivisées et les pôles. 6. Moteur monophasé à plusieurs vitesses construit et 5 destiné à être-utilisé en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés.