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SYSTEMED'EMBRAYAGE ELECTROMECANIQUE PROGRESSIE.
La présente invention a pour objet un système d'embrayage électremécanique entre deux éléments rotatifs sans contact direct entre eux et utilisant l'énergie développée pendant leur glissement réciproque.
Dans les systèmes de ce genre proposés jusqu'à présent, l'énergie corres- pondant au glissement entre éléments mobiles pendant les variations de vitesses relatives résultant des changements de régime et particulièrement au cours du démarrage ou de l'arrêt, est complètement dissipée en pure perte ou, si elle est réqupérée, e'est grâce à la combinaison de transformateurs de fréquence à col- lecteurs toujours coûteux et d'un rendement peu favorable.
Dans tout système de transmission de l'énergie mécanique d'un moteur primaire à un ou plusieurs organes devant fonctionner à des vitesses variables dans de larges limites, comme c'est le cas notamment dans les applications à la traction et aux trains de laminoirs, il est désirable de réduire au mini-
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-mum la puissance nominale du moteur primaire. il en résulte en effet, un rende-
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ment énergétique accru pour les régimes dé fonctionnement normaux et, dans certains ces, une réduction des frais de premier établissement.
En traction automobile par exemple, il est de pratique courante d'augmenter la puissance nominale du moteur de façon à prendre la majeure partie des rampes
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sans changer de vitesse à une allure ne fatiguant pas trop le moteur.. L9avanCio à, l'allumage de ce dernier étant généralement réglée pour une vitesse de régime dé- terminée assez élevée, il on résulte que, si la vitesse tombe assez fortement, le
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moteiir fonctionne dans d'assez mauvaises conditions au détriment du rendement.
Comme le moteur fonctionne d'ailleurs la plupart du temps à charge très réduite, la consommation en combustible s'en trouve exagérée. De plus, les embrayages mé-
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oaniques entraînent à chaque changement de vitesse une ports de temps appréciable qui peut présenter une très grande importance surtout on traction et notamment dans l'exploitation des services de transport comportant un très grand nombre
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dearrêts peu distants. enfin, les boites de vitesse nécessitent des soins particulièrement onéreux et entraînent une consommation important de lubrifiant qui doit être périodiquement
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renouvela sans aomptsr que 19hulle de graissage usagée est d'une régénération dif- ficile si non Impossible.
Le dispositif décrit par la présente invention réunit tous les avantages des procédés d'embrayagos proposât) précédemment sans en présenter les inconvénients qui viennent d'être cités,, Ils permettent notamment de réduire au plus strict mi-
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ni la puissance du moteur primaire et d'assuter son fonctionnement en"tcutes elia constances nous un rendement acceptable avec, comme oorollaire, une économie de
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combustible appxdelable6 En plus d'une grande souplesse de manoeuvre et de réglage l'invention propre une économie importante et permet de réduire l'entretien au strict minimum,,
'On tel système psrrast l'utilisation soit d'un moteur à vitesse constante
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muni d'un rêgulatour de vitesse, soit d'un moteur pourvu seulement d'un limiteur de vitesse, celle-ci étant réglée en service par étranglement de l'admission de combustible. Dans ce dernier cas, le moteur fonctionnant toujours à la vitesse optimum résultant de l'admission et de la charge, il en résulte un maximum d'éco- nomie.
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Conformément à l'invention, ces 'buta sont atteintsen accouplant le ou les moteurs secondaires au moteur primaire Bar l'intermédiaire d'un chan-
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-geur de fréquence de façon à approprier cette dernière automatiquement et à tout Instant aux vitesses envisagées,,
Une telle disposition présente entre autres, comme tous les systèmes dans lesquels il n'existe pas de contact mécanique entre les deux éléments de l'em- brayage, l'avantage de constituer une protection pour le moteur primaire qui est soustrait aux chocs dus aux accidents de la route.
Pour faciliter la compréhension des caractéristiques nouvelles de l'inven- tient cette dernière fera l'objet de la description suivante accompagnée d'un dessin donné uniquement à titre d'exemple nullement limitatif et dans lequel on a représenté le schéma d'un dispositif conforme à l'invention permettant la trans- mission de la puissance fournie par un moteur primaire, à combustion interne par exemple, au roues d'un véhicule de traction et faisant usage, à titre de changeur de fréquence, d'un alternataeur à induit et inducteurs tournants.
Conformément à la figure 1 et-annexée, le moteur primaire MP, qui peut être un moteur mécanique quelconque tel qu'un moteur à combustion Interne par exemple, entraîne d'une part l'inducteur d'un alternateur ST à stator tournant excité en courant continu et d'autre part le rotor d'un changeur de fréquence TF par l'in- termédiaire d'un jeu d'engrenages 12-11.
Le changeur de fréquence TF comporte un stator et un rotor pourvus chacun d'un enroulement triphasée Les bagues du rotor de TF sont raccordées électriquement aux bagnes de l'Induit de l'alternateur ST que l'on désignera dans la suite de l'exposé par l'expression "stator tournant", L'induit de ST est accouplé mécaniquement au premier train de roues 1 tandis que le stator 4 du transformateur de fréquence TF alimente électriquement un moteur asynchrone MS, dit moteur secondaire, comportant un stator bobiné 5 et un rotor 6@ de dernier est accouplé mécaniquement au second train de roues 2.
Cètte disposi- tion permet, conformément à l'invention, d'alimenter le moteur secondaire MS à une fréquence croissant automatiquement en même temps que la vitesse du véhicule* Le rapport du jeu d'engrenages 1?,.-il est choisi de façon à tenir compte du glissement du moteur secondaire en appliquant à son stator une fréquence toujours sensiblement 4gale à celle qui correspond à la vitesse de son rotor augmentée du glissement.
Bien entendu, le présent brevet couvre toute autre disposition qui serait conforme à l'esprit de l'invention. C'est ainsi que, tant dans le stator tournant que dans le changeur de fréquence, l'induit et l'inducteur peuvent être placés in- différemment du côté du moteur primaire ou du o8té de l'organe d'utilisation et
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ce n'est qu'une question d'opportunité et de simplification qui font que l'un ou l'autre de ces organes est, dans une réalisation pratique, entraîne par le moteur
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primaire.
De même, le moteur secondaire YS peut, sana modifier l'esprit do 1t1n- vention, être remplace par un moteur synchrone et, dans ce cas, le rapport d'en- grenage 11/12 devrait être voisin de l'unité. Enfin, le jeu d'engrenages 11/12 peut être supprimaà la condition de choisir des nombres de pôles différents dans
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des rapports appropriés pour les différents enroulements polyphasés qui Intaru-lenneit dans le montage faisant l'objet de I?iaventeAone Soient & ot N respectivement lea vitesses du moteur primaire et de l'axe commandant l'un quelconque des jeux de roues, a et Ce les couples on Kg"mc trans- mis respectivement au stator tournant et au jeu d'engrenages par le moteur primaire.
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La puissance fournie au stator tournant est Pm . 2 rr if a ot la puissance :fournie 60 au jeu de roues 1 est Pu "" 2 TC a (:V-Nl a, le couplo étant obligatoirement le mtma 60
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sur'les axes statorique et rotorlque du stator tournante Dans ces conditions, &1 pour simplifier l'exposé, on fait abstraction des portes dans les machines, la pais- sanoe récupérée sous forme électrique aux bagues du stator tournant ST s'exprime
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par Ws '" 2 7\ (M-Nl 0 60 Au repos du véhicule, la fréquence fournie par le transformateur do fré-
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qaence W au moteur secondaire iy&3 devant Strc très basse, le rotor de 2F devra tourner en sens Inverse du champ'tournant engendra par ses enroulements.
Si K désigne le rapport d'engrenages 11-12, la vitesse du rotor de TF est K@ et le oou-
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ple qui l'entraîne, 09 j'K.. On I!IUppo3ern pour simplifier, ce qui n9est nullement 1i- mitatif, que tous les bobinages en présenoe comportent le même nombre de p81es po s'il n'en était pas ainsi, il faudrait prévoir un rapport d'engrenages 11-12 appro- prié ou un rapport convenable des diamètres des jeux de roues 1 et 2. La fréquence
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aux bagues de sur est égale à p(tMï)/60 périodes par seconde. La fréquence ft en-
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voyée au moteur secondaire J\f3 est donc 1'\'1 - ². M - (M-N) ... - et xi g 60 60 désigne le glissement du moteur US, go "" Nt...N d'où N* * !'..#.
Ne devant âtre ? l-go égal à la vitesse de rotation du champ tournant du moteur de MS, il vient la rela- tion suivante
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k - 1) 1 + 3 ¯ ##;## permettant de calculer le rapport d'engre- nages 3 ¯ g + 1. JI 1 - g
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Au démarrage, la fréquence et la tension données par 'j7F sont très basseî3 et le glissement est égale à l'unité, Le atator tournant ST fournit sa fréquence
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la plus élevée au rotor du transformateur de fréquence TF. Au fur et à mesure que la vitesse du véhicule augmente, la vitesse relative des deux éléments du stator tournant diminuant, la vitesse relative du rotor de TF et de son champ tournant diminue et la fréquence d'alimentation du moteur MS augmente en même temps que la tension qui lui est appliquée.
Cette dernière est sensiblement proportionnelle à la fréquence et le changeur de fréquence TF fonctionne pratiquement à flux constant, Pour une admission déterminée du moteur primaire, la vitesse a une valeur qui cor- respond au couple qu'il développe. La vitesse du véhicule se règle en ajustant l'admission du moteur primaire.
La figure 8 représente une autre réalisation de l'invention. Sur cette figure, le moteur primaire MP ,désigné plus haut, entratne d'une part, un alterna- teur AR auto-excitateur qui peut éventuellement être connecté par son collecteur à lames à une batterie d'acumulateurs ou à une autre source de courant continu et, d'autre part, l'inducteur ou l'induit du changeur de fréquence ST, les connexions entre AR et ST étant réalisées comme décrit tant pour le raccord à l'alternateur que pour celui au moteur secondaire, c'est-à-dire de telle manière que le champ dans l'élément de ST entraîné par MP y tourne dans le même sens que MP.
Dans pette die- position, la fréquence d'alimentation de MS est égale à la fréquence de l'alterna- teur primaire augmentée de la fréquence résultant de la différence de vitesse entre les deux éléments de ST, Mais MS sera toujours alimenté de faqon à ce que le flux soit constant, son couple sera donc maximum pendant tout le fonctionnement. En régime, la vitesse de MS correspondra à la f réquence de l'alternateur primaire, les deux éléments de ST tournant pratiquement à la même vitesse.
Dans le dispositif d'embrayage conforme à l'invention, il peut être prévu un système de freinage qui peut notamment être réalisé par l'adjonction entre TF et MS d'une résistance d'absorption de l'énergie fournie par le véhicule par l'in- termédiaire du moteur secondaire MS fonctionnant en génératrice asnyohrone prenant son excitation au transformateur de fréquence TF. Il est, dans ce cas, nécessaire de prévoir un Inverseur permettant de croiser la connexion entre TF et MS pour ln- verser le champ tournant statorique de ce dernier et permettre la récupération.
Il est bien entendu que toutes les combinaisons des éléments qui précèdent tendant à réaliser les mêmes effets techniques, conformément à l'invention, sont couvertes par le présent brevet.