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Machine dynamo-électrique utilisable comme embrayage électrique.
EMI1.1
orcester Engineering Works, torcester, Comté de 1/vorc ester, Angleterre (Grande-Bretagne)
La présente invention'se rapporte d'une façon générale aux machines dynamo-électriques, et plus particulièrement aux embrayages électriques utilisant une.. matière magnétique granuleuse et, par certaines caractéristiques plus spécifiques, à un embrayage fonctionnant en combinaison par courants de Foucault et par fluide magnétique.
Parmi les buts de l'invention, on peut citer la possi- bilité de réaliser un embrayage fonctionnant en combinaison par courants de Foucault et fluide magnétique, dans lequel cha- que élément constitutif remédie aux inconvénients de l'autre,
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la possibilité de réaliser un embrayage électromagnétique du type considéré qui puisse fonctionner sans glissement ou, au besoin, avec glissement pour absorber les vibrations par tor- sion, dans lequel les pertes d'énergie de captation sont réduites et pratiquement éliminées à la fois dans les condi- 'tions d'accouplement et dans les conditions de désaccouplement cet embrayage permettant l'obtention d'un couple fortement augmenté pour une excitation, un poids et des dimensions donnés,
et répondant à une commande par excitation avec un retard minimum tout en formant un embrayage à fluide magnétique méca- niquement perfectionné, dans lequel le fluide magnétique ne subit pas de perte par fuite.
L'invention est matérialisée dans une machine dynamo- électrique comportant une armature et une pièce de champ ma- gnétiques interne et externe relativement mobiles en rotation, entre lesquels est prévu un entrefer, l'élément externe formant une chambre étudiée pour renfermer une matière magnétique granuleuse capable d'écoulement et apte à ne remplir seulement que partiellement cet entrefer sans venir au contact de l'élé- ment interne lorsque.le fluide est sous l'influence d'une rotation suffisante pour provoquer une distribution par centri- fugation de cette matière dans l'élément externe, mais dans, laquelle la matière influencée magnétiquement par une notable intensité de champ de l'inducteur ou pièce de champ peut pren- dre une position shuntant au moins une partie de l' entref er.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention.
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La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une machine constituant une réalisation possible de l'invention et uti- lisant des courants de Foucault et un fluide magnétique.
La fig. 2 est une vue en coupe partielle par la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue partielle à plus grande échelle analogue aux éléments de la fig. 2, mais montrant la posi- tion d'un fluide magnétique en rotation, sans excitati on.
La fige 4 est une vue analogue à la fig. 3, tels mon- trant la position de ce fluide magnétique à l'état excité.
La fig. 5 est une vue partielle développée faite à la hauteur de la ligne 5-5 de la fig. 2.
La fig. 6 est une vue en coupe axiale partielle analo- gue à la fig. 1, mais montrant une variante de pièce polaire permettant un fonctionnement avec un fluide magnétique mais sans courants de Foucault.
La f ig. 7 est une vue anal ogue à la fig. 6 montrant une autre réalisation de pièce polaire permettant un fonctionne- ment par courants de 'oucault et fluide magnétique.
La fig. 8 est une vue en coupe axiale montrant une autre réalisation de l'invention en vue de son fonctionnement par courants de Foucault et fluide magnétique.
La fig. 9 est un diagramme montrant les relations types de couple et de vitesse de glissement.
Les embrayages par courants de Foucault fonctionnent avec un glissement inhérent qu'il peut être désirable dans certains cas d'éliminer malgré sa faible valeur. Les embraya- ges à poudre et à fluide magnétiques présentent des pertes par friction inhérentes dans le fluide magnétique pendant la
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rotation à vide et l'accouplement, des courants d'excita- tion élevés indésirables, un retard. excessif de réponse à la commande,' et des difficultés d'agencement des paliers provenant du fluide magnétique.
Suivant la présente invention, les composantes dues aux courants de Foucault et au fluide magnétique se complètent l'une l'autre, de sorte que chacune d'elles élimine les difficultés inhérentes à l'autre, tout en permettant de réaliser une machine beaucoup plus petite pour une puissance donnée.
Si l'on se reporte plus particulièrement à la fig. 1, la référence 1 désigne un support portant des paliers 3 pour la réception d'une douille de commande 5 sur laquelle est claveté un carter rotatif 7 étanche aux liquides. Comme on le verra plus loin, ce carter forme une chambre de réception de liquide. La douille 5 est entraînée à partir de toute source d'énergie convenable, par exemple par l'intermédiaire d'un pignon 11 taillé sur sa périphérie. La référence 2 désigne un pignon d'entraînement indiqué à titre d'exemple.
Le carter porte un palier 9 pour la réception de l'extrémité 13 d'un arbre mené 15 . Cet arbre mené 15 est accouplé de façon convenable au dispositif devant être entra- né (non représenté). Le cylindre externe 17 du carter rotatif 7 est en matière magnétique, pour un but qui apparaîtra plus loin. L'extrémité gauche 19 du carter est en matière magné- tique, .ce qui résulte de la constitution monobloc des éléments 17 et 19 . Cette extrémité 19 porte un revêtement non magné- tique 21 (par exemple en aluminium) dont la. forme est étudiée pour constituer l'un des éléments d'un joint à labyrinthe 23.
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L'extrémité de droite 25 du carter est en matière non magnétique (de préférence en aluminium) et forme intérieu- rement un des éléments d'un second joint à labyrinthe 27.
Un tambour magnétique 31 est monté par des clavettes 29 sur l'arbre mené 15 . Une bobine d'excitation annulaire 33 disposée autour du tambour 31 est alimentée par le courant d'excitation. Cette alimentation est obtenue au moyen de conducteurs convenables 37 partant des bagues collectrices externes 35 et passant par des canaux 39 .
Des balais convenables (non représentés) sont associés aux bagues 35 pour fournir le courant continu dont le réglage peut être assuré depuis une valeur nulle jusqu'à l'inten- sité de fonctionnement totale par un circuit convenable en soi connu (non représenté).
Des,bagues magnétiques 41 et 43 sont disposées autour du tambour 31 de chaque côté de la bobine d'excita- tion; elles sont entaillées en 45 et 47 comme indiqué. Des prolongements polaires magnétiques 55,51 établis en plusieurs éléments sont disposés entre les entailles 45 de la bague 41. Des prolongements polaires magnétiques 49, 57 établis en plusieurs éléments sont disposés entre les entailles 47 de la bague 43 . Les éléments de chaque pro- longement sont en contact magnétique selon un plan, de cli- vage 50. Les éléments 51 et 57 sont séparés, de sorte qu'ils peuvent être considérés comme des éléments rapportés, pour permettre leur montage sur leurs bagues respectives 45 et 41 à' l'aide d'une matière non magnétique moulée,'par exemple d'éléments d'aluminium moulés 54 et 53 .
On peut remplacer les éléments d'aluminium 54 et 53 par des éléments moulés en matière plastique.
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Le but de cette construction est de réaliser des pro- longements polaires magnétiques en prise l'un avec l'autre ( 55, 51), ( 49, 57 ), tout en permettant en même temps l'assemblage des éléments autour de la bobine 33 . Ainsi (Fig. 5), d'an côté du plan de clivage 50 les éléments sont disposés de manière telle que les éléments 57 soient maintenus en place par les éléments coulés en aluminium 53, pour demeurer assemblés.
Les éléments 49 et 51 sont maintenus assemblés par les éléments coulés en aluminium 54 de l'autre côté du plan de clivage 50 .ainsi, la bobine est enveloppée à l'intérieur par le tambour magnétique 51 , sur ses extré- . mités par les bagues magnétiques 41 et 43 , et à l'exté- rieur par les prolongements polaires magnétiques en prise disposés en quinconce (55, 51),(49, 57). Les contacts entre les éléments 55 et 51, d'une part, et 49 et 57 , d'autre part, sont magnétiques et sans entrefers. Cette - considération demeure vraie pour le contact entre la bague magnétique 43 et le tambour 31.
Le résultat est une cons- truction polaire dont les éléments sont engagés les uns dans les autres et . qui enveloppe la bobine 33 Les pôles sont dirigés vers le cylindre 17 , qui devient l'inducteur.
La raison pour laquelle cette construction doit être effectuée suivant les détails indiqués-est la possibilité qu'on obtient ainsi de réaliser l'assemblage convenable des bagues 41 et 43 et des éléments associés autour de la bobine. L'ensemble est maintenu pa.r des organes de fixation
8 . La bague 41 et le tambour 31 présentent entre eux un mince organe cylindrique non magnétique rapporté 59 formant dans le circuit magnétique un entrefer fixe de quelques
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centièmes de millimètres. Le trajet magnétique moyen en forme de tore est indiqué en pointillé sur la fig. 1.
Ce trajet va du tambour 31 à la bague 41 par l'organe rapporté non magnétique 59; il passe par le prolongement polaire (55, 51) dans le tambour 17, puis de celui-ci dans le prolon- gement polaire (57, 49) et à travers la bague 43, pour revenir dans le tambour 31 . On remarquera que le trajet du flux n'est pas interrompu par la ratière non magnétique 55 ou 54.
Cette matière 53 ou 54, outre qu'elle maintient les éléments pour permettre un assemblage aisé, agit .également comme élément de remplissage mécanique entre les prolongements polaires (55, 51)' et les entailles 47, de même qu'entre les prolonge- ments polaires (49, 57) et les entailles 45, de sorte que les organes portés par l'arbre 15 présentent une forme périphé- rique cylindrique ininterrompue.
On étudiera maintenant le but de l'entrefer interposé au flux en 59 :- Les éléments internes complémentaires non magnétiques 61 et 63 (en aluminium par exemple) des joints à labyrinthe 23 et 27 sont disposés de chaque côté.,du tam- bour 31 et des bagues 41 et 43. Des, gorges 20 et des brides 24 en prise les uns avec les autres forment les canaux en labyrinthe des oints. Aucune garniture notant prévue, il existe un certain jeu entre les gorges et les brides.
Un faible intervalle ou entrefer 65 demeure entre le tambour magnétique 17 et les dents en prise (55, 51), (5, 49). Ce entrefer 65 a une largeur de quelqu.es centièmes de centimètres.
Les extrémités 19 et 25 du carter sont munies latéralement de dépressions annulaires 67 et 69 formant réservoirs c'est-àr dire étudiés pour recevoir une quantité convenable de fluide
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magnétique 71, non représenté en fig. 1 mais montré dans le détail des figs. 3 et 4. Ces réservoirs 67 et 69 communiquent avec l'entrefer 65 .
Le fluide magnétique 71 est formé par exemple par de l'huile de machine nettement fluide, mélangée avec neuf parties en poids de particules métalliques magnétiques sous une forme finement divisée. Les particules doivent être de préférence, aussi rondes que possible et d-'un diamètre moyen réduit (approximativement 8 microns). Cette finesse corres- pond à celle d'une poudre. On trouve d'ailleurs sur le marché, sous le nom commercial de fer "Carbonyl-E" du fer magnétique convenable à l'état finement divisé utilisable à cet effet.
On peut utiliser également du fer pulvérulent suédois passant au tamis de 300 mailles environ. Ce mélange de 9 parties de particules de fer p.our 1 partie d'huile est un fluide quelque peu visqueux mais ne présente pas l'inertie de traînée vis- queuse d'une huile lourde. 11 agit comme une crème lourde qui va tendre vers un certain niveau dans un champ dû à une force centrifuge ou à la pesanteur, bien que d'une façon plutôt lente. 11 va être également magnétisé par induction. Dans le cas où l'embrayage doit être utilisé dans des conditions de températures variables (et notamment à basse température) le liquide doit présenter une viscosité aussi constante que possible. Des huiles de viscosité notablement constante se trouvent sur le marché.
On peut également utiliser des liquides à base de silicones (par exemple le silicone DC 500) .
Une certaine quantité du fluide magnétique considéré 71 est introduite dans le carter 7 , dans lequel il se ras- semble normalement à la partie inférieure, principalement dans @
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les .réservoirs 67 et 69 . Les réservoirs doivent être suffisam- ment grands pour empêcher que le niveau du fluide magnétique utilisé ne s'élève jusque dans les espaces des labyrinthes 23 et 27 lorsque l'embrayage est immobile et que le fluide est descendu au fond par gravité.
Le volume de fluide magnétique est tout juste suffi- sant pour former une mince pellicule sur toute la face interne du tambour 17 (sur l'ensemble de l'entrefer 65 et des réser- voirs 67, 69) sous l'influence de la force.. centrifuge lorsque le tambour tourne à une vitesse suffisante pour assurer le maintien de cette pellicule.
L'épaisseur de la pellicule dans ces conditions de rotation n'est pas suffisante pour lui permettre de venir au contact des faces extennes des pôles magnétiques (57, 49), (55, 51), comme montré par exemple sur la fig. 3. L'intervalle 73 qui en résulte entre la pellicule 71 et les pôles, évite l'entraînement dû à la viscosité et la formation de chaleur qui en résulte lorsque le carter 7 tourne fou à une certaine vitesse. La friction de viscosité et la formation de chaleur ne sont dangereuses qu'à des vitesses re- latives élevées des éléments de l'embrayage. Aux vitesses re- lativement faibles (par exemple au démarrage) il est sans importance que la pellicule 71 soit ou non en contact avec les- extrémités des pôles.
Ainsi, dans les conditions de démarrage initial du carter 7, le fait que la pellicule 71 ne se répartit pas rapidement sur toute la périphérie est sans importance.
Ceci est vrai en particulier pour l'élément de remplissage 53 qui présente avec les pôles un cylindre mécanique uniforme à la friction de viscosité du fluide. Toutefois, la pellicule se forme aux vitesses élevées et, une fois formée, tout le
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fluide magnétique du carter 7 est absolument écarté des élé- ments relativement mobiles en rotation du tambour 31.
Le tambour 17 est appelé ci-après "tambour inducteur", ;et le tam- bour 31 muni des éléments polaires associés " pièce de champ
Un fluide magnétique quelconque qui n'est pas maintenu sous'forme de pellicule à vitesse réduite a tendance, comme indiqué, à tomber au fond du carter 7 . Dans ces conditions, ce fluide est écarté des éléments centraux de la machine par - l'action centrifuge des éléments relativement mobiles 20 et 24 des joints à labyrinthe 23 et 27 . Même à l'état immobile, les joints 25 et 27 guident l'ensemble du liquide jusqu'au fond du tambour 7 sans qu'il puisse s'échapper.
Par exemple, si le fluide a tendance à pénétrer dans la périphérie de l'un des labyrinthes à sa partie supérieure, même à l'état immobi- le, il s'écoule autour d'une ou de plusieurs brides externes 24 et se fraie un passage jusqu'au, fond de la machine avant de pouvoir pénétrer radialement jusqu'au centre.
Aux vitesses relativement élevées, l'ensemble du liquide est maintenu contre la face intérieure du tambour 17 . 11 n'y a donc aucun risque que le mélange d'huile et de fer puisse s'échapper ou atteindre les paliers de la machine. tant donné ce qui précède, on remarquera que, pour des vitesses angulaires relativement élevées du tambour, on obtiendra les conditions représentées sur la fige 3 c'est-à- dire des conditions dans lesquelles il n'existe aucun frotte- ment par viscosité entre le fluide magnétique et la pièce de champ. Il ne se produit donc aucune parte d'énergie à partir de cette source non plus qu'aucune tendance au glissement de l'arbre mené.
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Pour la commande de l'embrayage, il faut exciter la bobine 33 On peut parvenir progressivement à ce résultat si désiré.
L'excitation transforme respectivement les bagues magnétiques 41 et 43 en pôles Nord et Sud. En conséquence, les pôles entrelacés alternés prennent les polarités NOrd et Sud. La détermination des polarités Nord et Sud dépend du sens du courant dans la bobine 33 , qui peut être choisi à volonté.
Une relation Nord et Sud donnée à titre d'exemple est re- présentée sur les f igs. 1 à 5. Il en résulte deux effets Tout d'abord, le flux traversant le tambour 17 induit dans celui-ci des courants de Foucault engendrant un champ magné- tique réactif et provoquant un couple de réaction ayant ten- dance à accélérer la pièce de champ, comprenant le tambour 31 et l'arbre mené 15 . Au même moment, le fluide magnétique 71 est magnétisé par induction et attiré. Il s'écoule vers l'intervalle magnétisé 65 , en tendant à le remplir entre les extrémités des pôles. Les conditions sont alors modifiées pour passer de celles représentées en f ig. 3 à celle repré- sentées en fig. 4.
Le fluide magnétique devient également plus visqueux (par suite de l'attraction entre ses particules) et sa friction interne augmente. Plus les pôles sont magné- tises, plus l'effet d'attraction du fluide magnétique est intense et plus celui-ci est visqueux.
Pour une excitation convenable, tout glissement angu- laire entre l'inducteur et la pièce de champ cesse, de sorte qu'il se produit un effet de blocage sans glissement. On comprendra toutefois que la liaison par friction assurée par le liquide magnétique transmet un couple dans des conditions de glissement. Dans ce cas, le fonctionnement par les courants
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de Foucault engendrés dans le tambour 17 forme une partie du couple transmis. Ainsi, l'agitation et l'échauffement du fluide magnétique sont rendu6 minime dans les conditions de glissement, car les courants de Foucault favorisent la transmission du couple.
Lorsque l'excitation est réduite, le flux disparaît par suite de la présence de la matière non magnétique 59 dans le circuit magnétique. L'insertion de cette matière dans le circuit magnétique est désirable car, en tous autres points du circuit, on trouvera une matière magnétique tendant à assu- rer la c.ontinuation du circuit magnétique. Si l'on n'utilisait pas cette.matière non magnétique 59 , l'embrayage ne se relâcherait pas facilement pour permettre le glissement lorsque celui-ci est désiré, et sa puissance de couple minimum serait relativement élevée lors de la désexcitation de la bobine.
Cette particularité serait vraie tout au moins pour le fluide magnétique considéré. Grâce à la construction décrite en 59, la désexcitation du circuit magnétique suit plus ou moins proportionnellement et rapidement la désexcitation de la bobine. Dès que la densité du flux à travers le fluide magné- tique de l'intervalle est réduit, ce fluide s'écoule plus facilement et perd sa friction interne élevée et s'étale, sous l'action centrifuge indiquée de l'inducteur 17. pour former la pellicule de la fig; 3 en se rapprochant ainsi de l'état de repos. On remarquera que la matière 59 formant l'intervalle peut être disposée avec un effet analogue dans l'inducteur du circuit formant le trajet du flux au lieu de se trouver dans la pièce de champ.
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La forme dentelée comportant des dents en prise l'une avec l'autre de la ,pièce de champ favorise également une démagnétisation rapide à la fois de l'inducteur 17 et du fluide magnétique 71. Cette particularité est due à l'effet alterna- tif du magnétisme résiduel dans les pôles par inversion, qui démagnétise les matières traversées à la fois de l'inducteur 17 et du flux magnétique 71 Ce phénomène se manifeste jus- qu'à ce, que le déplacement relatif entre la pièce de champ et l'inducteur disparaisse. 11 suffit pour la démagnétisation complète après la désexcitation de la bobine 33 qu'il y ait déplacement relatif entre l'inducteur et la pièce de champ d'une distance d'un pas entre les pôles Nord et Sud pour effectuer la démagnétisation complète.
11 est évident que cet état de choses est dépassé de loin -en pratique et qu'une démagnétisation rapide est assurée sans utiliser de matière magnétique à faible hystérisis, comme par exemple un acier au nickel.
Sur la fig. 6 est représentée une autre réalisation de l'invention, analogue à celle de la fig. 1, mais dans laquelle le tambour inducteur magnétique est indiqué en 139 ses ex- trémités représentées en 141 et 143 formant les réservoirs 145 . Le rotor magnétique est montré en 147. 11 porte la bobine d'excitation 149, interposée entre une flasque magnétique continue 151 qui en est solidaire et une. bague magnétique 153.
La bague 153 est montée sur le rotor 147 mais en est séparée par une mince couche de matière non magnétique 155. Le trajet torique du flux de la bobine 149 forme un trajet de flux moyen tel que celui représenté en pointillé. Dans ce cas, l'une des bagues prend une polarité Nord et l'autre une polarité Sud, Il/
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et il n'existe aucune dent polaire, les bagues formant elles- mêmes des pôles continus. Le fluide magnétique 71 agit de la même manière que sur la-fig. 1 sauf que, même lors d'un glissement, ni ce fluide, ni l'induit 17 ne sont soumis à des polarités inverses. Par suite, il ne se produit aucun couple par courants de Foucault. Le couple est simplement transmis à tout moment par le seul fluide magnétique.
Le fluide magnétique est maintenu écarté des paliers centraux au moyen de joints à labyrinthes 157 analogues à ceux déjà décrits. Dans cette réalisation, puisqu'il n'existe pas d'inversion de polarité, la démagnétisation du fluide magné- tique 'n' est pas assurée par des déplacements relatifs. Toute- fois, cette démagnétisation peut être facilitée en utilisant pour le fluide magnétique une matière qui perd aisément ses propriétés magnétiques lors de la suppression du champ d'exci- tati on. Par exemple, en préparant des particules magnétiques à l'aide d'un alliage formant un acier à haute teneur en nickel, ce type d'embrayage se désaccouple lors de l'annulation de l'excitation par suite de l'intervalle magnétique 155 .
Une action par courants de Foucault peut être intro- duite si désiré dans la réalisation représentée en fig. 6 en encochant axialement à certains intervalles les faces externes des bagues polaires 151 et 153 comme montré en 152 et en 154 sur la fig. 7. Ces encoches peuvent être ou non remplies d'une matière de charge non magnétique. Elles sont représentées à vide en fig. 7. Les autres éléments de la fig.
7 sont analogues à ceux de la fig. 6.
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ce phénomène se conjugue à l'embrayage par fluide magné- tique déjà décrit. Dans ce cas, le couple provenant de cou- rants de Foucault est engendré par les variations du flux survenant dans l'inducteur 139, ce qui le distingue des in- versions de flux provoquées dans la réalisation de la f ig. 1.
Sur la fig. 1, une surface donnée de l'inducteur 17 est balayée par des champs de flux inverses engendrant des cou- rants de Foucault inverses, tandis qu'une surface donnée de l'inducteur 139 de la fig. 7 est balayée par un champ de flux variable d'une polarité donnée, de manière à engendrer des courants de Foucault variables mais non réversibles. Suivant les principes de l'invention, on peut utiliser diverses autres formes de pôles, par exemple des pôles en saillie' à enroule- ment individuel. Toutefois, la réalisation munie de dents en prise, représentée sur la fig. 1, est préférable à cause de l'action plus efficace des courants de Foucault, de l'effet de démagnétisation automatique et de la réduction des dimen- sions de la machine.
On comprendra que l'un quelconque des éléments rela- tivement mobiles en rotation formant l'inducteur et la pièce de champ peut constituer l'élément moteur ou l'élément récep- teur, et que la bobine annulaire peut, au lieu d' être montée sur la pièce de champ polaire, être montée sur l'inducteur ou même sur un troisi,ème élément immobile, pourvu qu'elle soit disposée de manière telle que son champ torique relie l'inducteur. et la pièce de champ.
Dans la fig. 8 est représentée. une autre réalisation étudiée en vue de son application aux voitures automobiles.
La référence 75 désigne ici un arbre commandé à partir du
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moteur et sur une bride 77 duquel est vissé le tambour magné- tique interne 79 de la pièce de champ. Ce tambour est supporté par un palier 81 et porte lui-même un volant auxiliaire 80 et un pignon de démarrage 83 . L'élément 80 porte une bague collectrice 85 en prise avec un,balai 87 . Une seule bague collectrice est nécessaire ici puisque l'autre borne du circuit de la bobine décrite ci-après est mise à la'terre.
La bobine inductrice 89 est portée par le tambour 79. Sur l'un des côtés de cette bobine est prévue une bague magnétique 91 entaillée comme montré en 93 et pourvue de dents écartées 95 du type à griffes. De l'autre côté de la bobine 89 est prévue une seconde bagae magnétique 97 encochée comme montré en 99 et munie de dents 101 dirigées en sens opposé. Les dents 95 et 101 sont en prise les unes avec les autres. Dans ce cas, chaque dent polaire est solidaire de sa bague au lieu d'être en deux pièces comme dans la réalisation que montre la fige 1. Aucune matière de remplissage n'est introduite ici entre les dents.
Une douille 103 en matière non magnétique disposée sous la bague 97 sert à former un intervalle dans le circuit magnétique pour le but déjà défini.
La forme du trajet moyen du circuit magnétique est indiquée en pointillé. Les éléments internes 105 de joints à labyrinthes non magnétiques 107 analogues à ceux déjà décrits sont fixés sur les côtés des bagues 91 et 97 Toutefois, les éléments solides internes 106 des joints s'étendent jusqu'aux faces externes des dents 95 et 101 . Un ruban en acier 108 ayant une épaisseur d'environ un demi-millimètre est introduit sur la face externe des dents 95 et 101. Ce ruban est ensuite enroulé sur lui-même comme montré en 110, et il est soudé sur les éléments 106 . Cette construction, comme pour la matière de
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remplissage 53 de la f ig. 1, réalise une surface externe re- lativement uniforme pour la pièce de champ.
L'arbre mené est représenté en 109.. 11 est guidé dans le palier 81 et dans un palier de guidage auxiliaire 111 logé dans l'élément 75 . Une console non. magnétique 113 en forme de croisillon est clavetée sur l'arbre 109 et supporte une douille inductrice magnétique 117 en fer. Cette console 113 porte les éléments externes d'un joint 107. A l'autre extrémité de la douille inductrice 117 est prévu un élément de fermeture non magnétique 125 (en aluminium); il porte les éléments externes du second joint 107. Le rotor est désigné dans son ensemble pa.r la référence 127. Les réservoirs 131 sont ménagés dans là face externe du rotor par rapport aux joints 107.
On remarquera qu'ils sont en matière non magnétique
Lorsque la magnétisation se manifeste le'fluide magné- tique a tendance à adhérer à une matière magnétique, de sorte qu'il s'écoule plus facilement d'une matière non magnétique lors de son attraction par les concentrations de flux magné- tique des pôles 95 et 101. ainsi, lors de l'excitation de la bobine 89, le fluide magnétique peut être entraîné plus rapidement dans l'intervalle 157 et hors des réservoirs 131.
Le fonctionnement de la réalisation de l'invention représentée sur la fig. 8 est analogue à celui déjà décrit, sauf qu'au démarrage le fluide magnétique est entraîné par la rotation de l'élément de commande du champ. Le fluide est ainsi appliqué contre la face interne du rotor entraîné 127 aussi bien lorsque ce dernier est immobile que quand il tourne. En outre, lors de la rotation du rotor 127, son action centrifuge maintient le fluide magnétique sous la forme d'une mince
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pellicule en l'écartant de la pièce de champ interne lorsque la bobine 89 est désexcitée. Le reste du fonctionnement de cette réalisation est analogue à celui déjà décrit à propos de la fig. 1.
Le nombre de dents formant pièces polaires utilisé sur les différentes pièces de champ décrites dépend des caractéristiques d'agencement désirées. Le remplissage des intervalles entre les dents par une matière de charge (comme en 53 sur la fig. 1) ou son recouvrement (comme montré en 106, 108 sur la fig. 8) ou bien le fait de laisser les intervalles ouverts (comme montré sur la fig. 7) dépend de l'application de l' embrayage. Dans les deux réalisations de la fig. 1 et de la fig.
8, bien que la pièce de champ soit polarisée élec- triquement, elle présente une surface cylindrique mécanique unif orme . L'avantage de cette particularité réside dans le fait que, si l'embrayage doit rester immobile pendant un laps de temps important par un temps très froid, un couple moins important est nécessaire pour rompre le fluide magné- tique congelé dans le fond de l'embrayage. La surface uniforme réduit l'effort nécessaire pour cette rupture et le temps requis par la distribution du fluide. S'il est possible d'u- tiliser,une surface brisée, comme en fig. 7 par exemple, un certain empilement de ce fluide magnétique congelé pourrait se produire momentanément, ce qui créerait des conditions de déséquilibre temporaires.
Cette particularité est sans impor- tance pour un grand nombre d'applications mais on doit en tenir compte dans certaines d'entre elles. Bile a moins d'importance par exemple lorsque l'arbre de sortie est toujours soumis à une charge.
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Il va de soi que l'on pourrait utiliser un seul réservoir annulaire au lieu de deux à une extrémité du rotor.
Un avantage de deux réservoirs latéraux sur des côtés opposés réside dans le fait que, pour une largeur donnée de la surface de l'inducteur, le fluide magnétique n'a besoin d'être attiré que sur la moitié de cette surfa.ce pour attein- dre et remplir les parties centrales de l'intervalle magné- tique aux extrémités des pôles.
Dans la ig. 9 sont représentées certaines comparaisons qui faciliteront la compréhension de l'invention sur certains points n'apparaissant pas autrement. Sur cette figure, les ordonnées indiquent le couple transmis en kilogrammètres et les abscisses sont les vitesses de glissement en tours par minute entre les éléments moteur et mené. Les valeurs repré- sentées concernent un embrayage ayant 25 cm. de diamètre à l'entrefer magnétique tel que 65 sur la fig. 1. si cette machine fonctionne sans le fluide magnétique 71 et par la seule action des courants de Foucault, on obtient la courbe inférieure A. Cette courbe passe par l'origine ce qui indique qu'aucun couple n'est transmis pour une vitesse de glissement nulle. En d'autres termes, le couple dépend du glissement et, dans ce type de machine, le glissement est inhérent.
Le point X de la courbe A désigne le couple de fonctionnement normal.
La courbe B représente l'action d'une machine analogue dans laquelle on utilise le seul effet de friction par vis- cosité du fluide magnétique, sans l'action d'inductiondes courants de Foucault Une machine dans laquelle cette action se produit est représentée sur la fig. 6. Cette courbe B révèle la transmission d'un couple notable pour un glissement nul, qui est maintenu lorsque ce glissement augmente. Lepoint
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Y indique le couple de fonctionnement normal pour la machine de la courbe B .
La courbe C concerne une machine suivant la fig. 1, fonctionnant à la fois par induction de courants de Foucault et par fluide magnétique. Le point 6 indique le couple de fonctionnement normal pour la machine de la courbe 0 . Cette courbe C a son origine à l'origine de la courbe B, ce qui * indique la transmission du couple pour une vitesse de glisse- ment nulle.
On remarquera que le couple de fonctionnement normal de la machine correspondant à la courbe C est pratiquement quatre fois celui de la machine correspondant à la courbe A, c'est-à-dire que la machine que montre la f ig. 1 fonc- tionnant sans fluide magnétique (courbe ) a une puissance normale quadruplée par l'introduction du fluide magnétique (courbe C). La courbe B montre une caractéristique de fonc- tionnement plane obtenue à l'aide du fluide magnétique, et la courbe C peut être virtuellement considérée comme la super- position de la courbe A à la courbe B .
Les courbes A, B et.9. ne montrent pas cette caracté- ristique importante que, lorsque la bobine d'excitation est désexcitée, l'élément moteur peut tourner fou à une vitesse notable sans aucune perte par friction dans le fluide magné- tique, qui est écarté de l'élément relativement mobile comme montré sur la f ig. 3. On peut se demander pourquoi il peut être désirable de faire fonctionner la machine de la courbe C avec un glissement quelconque lorsque le couple peut être transmis dans des conditions de glissement nul (c'est-à-dire dans une condition de verrouillage entre les éléments rela-
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tivement mobile) qui placerait le point à l'origine de la courbe C .
Il faut comprendre à ce sujet qu'un léger plissement est souvent désirable pour un couple de fonctionne- ment normal, afin d'absorber les vibrations par torsion qui se produisent dans la plupart des machines de transmission On remarquera toutefois que le glissement de 2.5 tours par mi- nute environ associé au point correspond à une transmission de couple de quelque 300 kilogrammètres, alors que dans le cas du point X ayant approximativement le même glissement, la transmission du couple n'est que de 75 kilogrammètres. Un avantage de la courbe ± sur la courbe B réside dans la possi- bilité de moduler le couple par une modification du glissement.
Le terme inducteur appliqué à l'un des éléments relativement mobiles en rotation couvre les cas dans lesquels cet élément sert à la formation de courants de Foucault (Fig.l par exemple). Le terme plus général d'armature est appliqué à cet élément lorsqu'on le considère comme un organe de fermeture pour le circuit du champ magnétique, indépendamment des courants de Foucault (Fig. 6 par exemple).
Bien que l'invention ait été décrite en particulier dans son utilisation comme embrayage, on comprendra que diverses autres machines dynamo-électriques dépendant pour leur fonctionnement d'une action d'embrayage ou d'accouple- ment, par exemple les dynamomètres, les freins et les machines analogues peuvent être établies suivant les mêmes principes et il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter'des modifications aux réalisations qui viennent d'être décrites.