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" Perfectionnements dans les accouplements électriques ,à glisseme nt"
La présente invention concerne les accouplements ou embrayages électriques à glissement, et plus particulièrement les appareils de ce genre à courant de Foucault.
Parmi les différents objets de l'invention, il faut citer: l'établissement d'un accouplement ou embrayage éleectrique à glissement à courant de Foucault ayant un entrefer
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plus constant dans une large plage de température; l'établissement d'un embrayage du genre décrit ayant un faible prix de revient, étant donné nue l'utilisation de coussinets de guidage peut être évitée à cause de l'entre- fer perfectionné; l'établissement d'un embrayage du genre décrit, qui par la suppression des dits coussinets de guidage, supprime aussi les difficultés de graissage habituelles provoauées par les dits coussinets ;
et l'établissement d'un embrayage de ce genre oui peut être fabriqué avec une tolérance de vibrations, oui est maintenue et oui est inférieure à celle oui pouvait être main- tenue avec les dits coussinets de guidage.
D'autres objets seront en partie exposés ci-après et ressortiront en partie de ce oui suit.
Jusqu'ici, il était de pratique courante d'utiliser, dans les appareils du genre décrit, un eoussinet de guidage ou à gaine entre les éléments moteur et récepteur. Ceci était nécessaire à cause du fait qu'un petit entrefer froid devait être prévu entre les parties tournantes pour obtenir des em- brayages ou accouplements ayant des dimensions commercialement possibles. L'entrefer était agencé de façon à être le plus petit possible lors du démarrage à froid, sans apporter des perforations mécaniques.
Par l'échauffement pendant le fonc- tionnement, l'élément rotatif extérieur, oui est habituelle- ment l'élément à courant de Foucault, s'étend de façon à s'éloigner de l'élément rotatif d'excitation, en augmentant ainsi considérablement l'entrefer. Etant donné cue le couple doit être prévu pour l'entrefer maximum, c'est-à-dire pour la température de fonctionnement maximum, les caractéristiques étaient basées sur les conditions correspondant à l'entrefer
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maximum, ce qui était suffisant en soi.
Suivant l'invention, l'armature consiste en des anneaux interrompus formant des segments ou panneaux séparée dans lesouels les courants de Foucault sont engendrés, et dans lesquels la plus grande partie de la chaleur est déga gée, ces éléments étant supportés par un ou des anneaux continus extérieurs à l'aide de nervures derefroidissement et,,de liaison, le refroidissement entre les anneaux inter- rompus intérieurs et le ou les anneaux continus extérieurs étant suffisant pour obtenir un gradient de température assez fort entre les anneaux interrompus à courant de Fou- cault et les anneaux de support extérieurs.
Dans les dessins ci-annexés, qui représentent plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention: la fig. I est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation de l'invention , la fige 2 est-une élévation de la partie droite de la fig. I; la fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la fig. I; la fige 4 est une vue de détail par bout, de gauche de la fige I; la fige 5 est une vue de détail, en coupe longitudinale, correspondant à la partie inférieure de la fig. I, mais montrant une variante ; la fige 6 est une vue similaire à celle de la fig. 5 montrant une autre variante
Les mêmes référenoes indiquent des éléments correspond dants sur toutes les figures des dessins.
Les termes embrayages à glissement" et " accouplement à glissement "utilisés ci-aprés doivent être considérés comme
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synonymes-
En référence, plus particulièrement à la fig. I, I désigne une carcasse ordinaire faite de deux moitiés en forme de cuvette 3 et 5 qui sont suffisamment identiques pour être moulées suivant le même modèle principal. Ensuite, à l'aide de pièces auxiliaires amovibles légèrement différentes ou par l'usinage, par exemple à l'endroit du joint à emboîtement 7, elles peuvent être assemblées l'une à l'autre ou à d'autres élé- ments. Les éléments 3 et 5 sont ainsi assemblés en 7 à l'aide de boulons 9 pour former une carcasse, complète creuse.
Chaque élément de carcasse 3 et 5 a des pattes simi- Inires II, et, aussi, une série d'ouvertures 13 disposées dans le sens axial pour l'entrée de l'air, et une série d'ouvertures radiales 15 pour la sortie de l'air. Des écrans annulaires ap- propriés 17 recouvrent les ouvertures 13, et un écran cylindri- oue 19 recouvre les ouvertures de sortie 15. Les ouvertures 13 se trouvent entre des bagues annulaires 12 et 14 reliées par des bras Iô. Des manchons cylindrioues de support figurés en 21 sont reliés aux bagues intérieures 14 à l'aide de nervures 95 .
Ces manchons portent les chemins de roulement extérieurs fi.<es 23 de roulements à billes 25.Un jeu de roulements25 ( lejeu de droite sur la fig.I) porte un arbre tournant moteur 27, tandis due l'autre jeu de roulements 25 ( celui de gauche) porte un arbre tournant récepteur 29.
Les arbres 27 et 29 portent, à leurs extrémités, des brides indiouées en 31 et 33 respectivement. Les arbres 27 et 29, y compris les brides JI et 33 respectivement sont, de préférence, identiaues. Leurs parties d'extrémités 35 ont été enlevées sur la fig. I, mais il est bien entendu que celles- ci sont des tronçons identiques sur lesquels sont clavetés les éléments moteur et récepteur désirés,.
Les chemins de roulement
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intérieurs 18 des roulements 25, ainsi que d'autres acces- soires, sont maintenus en position par des manchons d'espa- cement appropriés 20 serrés par des écrous 22..La forme iden- tique des arbres 27 et 29 et des éléments de carcasse 3 et 5 est très désirable du point de vue fabrication.
Des joints fixes intérieurs à labyrinthe approprié 37 pour retenir le lubrifiant sont boulonnés aux extrémités intérieures des cylindres 21. Ces joints coopèrent avec d'au- tres joints à labyrinthe rotatif 38 sur les arbres rotatifs respectivement. Aux extrémités des tronçons 35 se trouvent des joints appropriés 39 pour retenir l'huile. Les éléments de labyrinthe 37 sont maintenus en place à l'aide de boulons tels que 41. Les éléments de labyrinthe.forment les extrémités de manchons cylindriques espacés 43 entourant les cylindres 21, et tenus à distance par des nervures 42 et boulonnés aux ex- trémités extérieures comme indiqué en 44.
Ainsi, de l'air peut passer entre les bagues 14 et les manchons 43, d'une part, -et les cylindres respectifs 21 d'autre part-s
Sur la bride 31 de l'arbre moteur 27 est boulonné un élément d'excitation magnétique 45 ayant une encoche en 47 pour recevoir une bobine d'excitation annulaire 49 placée entre deux rangées périphériques de dents coniques 51 pour concentrer le flux. Ces dents 51 concentrent le flux magnéti- Que torique engendré autour de la bobine annulaire 49,quand celle-ci est alimentée en courant électrique. Elles s'étendent aussi vers l'extérieur et sont coniques à leur extrémité pour fonctionner comme des palettes de ventilateur. Le courant d'excitation est amené à la bobine 49 à l'aide de bagues col- lectrices 53 et de balais 55 ( voir fig.
I et 2). Le câblage entre les bagues collectrices et la 'bobine n'est pas représen- té,puisqu'il est évident.
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L'armature de l'accouplement comprend un anneau composé rotatif indinué, d'une façon générale, par la référenee 57. Cette armature est faite en deux ou plusieurs pièces sui- vant sa vitesse de rotation. Pour un fonctionnement à faible vitesse, per exemple 1,200 tours/minute, la forme en trois pièces représentée à la fig. I est appropriée.
Dans tous les modes de réalisation, on utilise un élément de support prin- cipal conirue 59 avec des ouvertures 93, lenuel est boulonné sur la bride 33 de l'arbre récepteur 9. Dans le cas de la fig. I, le reste de l'anneau composé 57 comporte deux moitiés identiques en acier moule 61, soudées au centre, comme figuré en 63, et au besoin encore ailleurs, l'ensemble de ces deux moitiés étant soudé à la bague 59 en 85. On utilise deux moi- tiés 61 pour des raisons de fonderie; autrement, la pièce en acier moulé constituée par les anneaux 61 pourrait être faite en une pièce comme indiqué en 60 à la fig. 5.
Le mode de réalisation des anneaux 61 ( fig. I) et de leur contre partie en une pièce 60 ( fig. 5) a une important capitale pour l'invention. Ce mode de réalisation comprend des anneaux continus intérieurs 67 ayant des surfaces légèrement cylindriques pour le courant de Foucault, près des extrémités des dents 51 de l'élément d'excitation 45. Chaque anneau 57 est d'abord moulé sous forme d'une pièce continue, oui est reliée à son anneau extérieur 61 ou 60, suivant le cas, par ( suivant l'exemple considéré) cuarante huit nervures 71 d'une épaisseur de 1,25 centimètre environ. Ces nervures 71 sont élargies et conioues à. leurs extrémités axiales, comme représenté en 73, pour agir comme des palettes de ventilateur.
Après l'assemblage du tambour à courant de Foucault par la soudure des éléments 59 et 61 ( fig.I) ou des éléments
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59 et 60 ( fig. 5) et après le dégrossissage, les anneaux espacés intérieurs a courant de Foucault 67 sont à travers toute l'épaisseur sciés, par exemple chaque anneau en douze endroits comme indiqué en 75, la soie ayant à peu près-une épaisseur de 8/10 de millimètre. Ainsi, chaque anneau circulaire à courant de Foucault adjacent aux dents 51, est formé de 12 segments 68 indiqués à la fige 3. Ces éléments sont supportés par les nervures 71 et sont maintenus en position, dans le sens circulaire, par les éléments solides des anneaux extérieurs respectifs 61.
On voit que, lorsque la bobine d'excitation 49 est alimentée, son flux magnétique torique indiqué par les traits interrompus à la partie inférieure de la fig. I embrasse l'élément d'excitation 45 (,y compris ses dents de concentra- tion de flux 51) et-l'élément 61 ( y compris les- nervures 7I et les segments 68).
Lors de la rotation de l'arbre moteur 27 l'arbre 29 est entraîné avec glissement à cause de la réaction magnétique provoquée par les courants de Foucault, engendrés principalement dans les segments 68* La plus grande partie du courant de Foucault est engendrée dans les segments 68 , étant donné que ceci se produit à proximité de l'endroit où les li- gnes de flux magnétiaue entrent dans un élément à courant de Foucault. Lorsque l'embrayage fonctionne, les segments 68 chauf- fent beaucoup plus que l'anneau extérieur 61, à cause de la chute de température à travers les nervures 71,provoquée par la circulation d'air entre les anneaux 61 et 67.
Entre les éléments extérieurs 61 et les segments annulaires intérieurs 68, il peut y avoir une différence de la température moyenne de 55 à 70 c. Toutefois, étant donné que la température de l'anneau extérieur 61 détermine le diamètre normal de l'embra- yage, l'augmentation de ce- diamètre est faible . Autrement àµ/,
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les segments espacés 68 sont plus ou moins maintenus dans leurs positions radiales fixes grâce au fait ue leurs nervu- res de support 71 sont fixées extérieurement au métal relati- vement froid des anneaux 51.
En d'autres termes, les parties annulaires les plus chaudes de l'armature sont matériellement isolées et fendues de façon a permettre une expansion périphé- ricue dans les fentes 75 sans une expansion correspondante radiale ?Un anneau continu en acier augmente de diamètre de 1/10 de pour cent environ pour une montée de la température de 82 C. En coupant les anneaux 67 en segments 68 par les tentas 75, toute augmentation de diamètre du côté intérieur des se;- ments est seulement une fraction de celle qui se produirait si la surface intérieure à courant de Foucault était continue.
Ainsi, l'entrefer est presque constant, indépendamment de la valeur pour laquelle il a été réglé.
Les observations ci-dessus sont aussi valables pour la construction représentée à la fig. 5, où il est bien entendu, que les anneaux 57 sont aussi coupés en segments comme décrit ci-dessus. La seule différence réside en ce que les deux anneaux extérieurs soudés 51 dans la fig. I sont remplacés dans la fige 5 par un seul anneau extérieur moulé 60.
La fig. 6 montre une variante pour un fonctionnement à grande vitesse, par exemple 1.800 tours/minute. Dans cet exemple, les mêmes références désignent les mêmes éléments du'à la fig. I. Une bande laminée ou forgée en acier 77 est emmanchée sur la partie extérieure de l'anneau en acier moulé 61 et soudée sur celui-ci comme indiqué en 62. Il est entendu, due ce bandage peut aussi être applicué à la construction de la fig. 5 en modifiant celle-ci convenablement. Le bandage permet d'obtenir une construction résistant mieux aux forces
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centrifuges supplémentaires provoquées par la vitesse plus élevée.
Des parties coniques 73 des nervures 71 font fonction de pales de ventilateur engendrant, par la force centrifuge, un courant d'air à travers les ouvertures d'entrée 13 vers les ou- vertures de sortie 15. Un certain courant d'air est aussi en- gendré par les dents 51 et entre celles-ci, qui monte, autour et entre les anneaux en segments 67 et autour des nervures de refroi- dissement 71. L'élargissement vers l'extérieur des passages 74 entre les anneaux 61 et 67 facilite l'action centrifuge de souffa- ge. Ainsi, on obtient non seulement un refroidissement de l'anneau 68. mais aussi un large gradient de température entre -les anneaux continus extérieurs 61 et les anneaux en segments 67.
De même, l'élément de support 59 de l'armature composée 57 possède des ouvertures 93 pour la circulation d'air. Une autre caractéristi- que qui doit être citée réside dans le fait que les manchons 43 sont à une certaine-distance des cylindres 21, et que des ouver- tures sont prévues en 95 de telle façon que de l'air peut être aspiré axialement entre ledit manchon 43 et lesdits cylindres 21 pour refroidir les roulements. Des nervures 97 sur le côté inté- rieur du cône intérieur formé par l'élément de support 59 de l'ar- mature 57 favorisent l'établissement d'un courant d'air radial, passant du centre vers l'extérieur.
La fig. I montre un dispositif accessoire qui peut être utilisé, si on le désire. Ce dispositif est un frein à induction 79 comportant un anneau magnétique 81 ayant des dents radiales dirigées vers l'intérieur 83. Une- bobine annulaire 85 est placée entre les rangées de dents 83, laquelle engendre un flux magnéti- que torique à travèrs l'élément 81 y compris les dents, Quand elle est alimentée, le flux embrassant les anneaux extérieurs 61 de l'organe rotatif récepteur. Ce frein à induction peut être
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adapté à toute unité st. ndard et est destiné Jour un régime nécessitant des démarrages et arrêts fréquents, mais une très faible diminution de la vitesse pendant le fonctionnement continu.
Le frein fonctionne naturellement de facon/à freiner l'arbre récepteur, puisqu'il agit sur le tambour récepteur 57.
La fig. 4 montre une vue en bout d'un générateur auxiliaire 87 dont les parties actives internes ne sont pas représentées excepté un rotor 89 et un stator 91, fig. 1. Ce dispositif coopère avec des appareils de contrôle et ne fait pas partie de la présente invention, mais est représenté pour montrer le dispositif complet tel ou'il existe.
Il est évident Que les principes de l'invention peuvent être réalisés en utilisant l'élément extérieur comme élément d'excitation ayant des dents 51 s'étendant vers l'inté rieur, et en plaçant l'élément armature à l'intérieur, les anneaux 68 stétendant vers l'extérieu r. Dans ce cas, les élé- ments à segments à courant de Foucault se trouvent du coté ex- térieur de leurs anneaux de support plus froids auxauels ils sont attachés par des nervures. On obtient ainsi les mêmes avantages, à savoir nue l'anneau continu froid maintient un diamètre moyen de l'armature qui est plus constant comme si les surfaces à courant de Foucault proprement dites étaient continues.
Il est aussi entendu ou'il entre dans le cadre de l'invention de rendre l'arbre 29 moteur et l'arbre 27 récep- teur, en rendant l'armature 57 l'organe moteur, et l'élément d'excitation l'organe récepteur.
Il ressort de ce qu'il précède, Que l'armature à courant de Foucault de cette machine consiste en des anneaux interrompus formant des segments ou panneaux séparés dans les- quels les coulants de Foucault sont engendrés, et dans lesquels
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la plus grande partie de la chaleur est dégagée. L'autre anneau continu ou les autres anneaux continus, suivant le cas, fournissent le support en une pièce pour les anneaux interro pus, à l'aide de nervures de refroidissement et de liaison.
Le refroidissement entre les anneaux interrompus intérieurs et les anneaux continus extérieurs est suffisantpour obtenir une différence ou un gradient de température de fonctionne- ment sensible entre les anneaux interrompus à courant de
Foucault et les anneaux extérieurs de support. Le fait que les prolongements cylindriques coaxiaux 21 s'étendent plus à l'in- térieur des corps 3 et 5 qu'à l'extérieur de ceux-ci permet d'obtenir de longs supports stables qui n'occupent pas beau- coup de place à l'extérieur du dispositif. En même temps, aucun coussinet de guidage ntest nécessaire à cause de la réduction de la traction excentrique pendant le démarrage.
Il est préférable que les anneaux 67 formant les segments 68 soient en acier à faible teneur de carbone,étant donné qu'il est le meilleur pour l'obtention de courants de Foucault,. Bien entendu, toute la matière dans les anneaux 67 et 61 doit être magnétique, de'même que la matière de l'élément d'excitation 45.
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