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PERFECTIONNEMENTS AUX COUPLEURS ELECTRIQUES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements aux coupleurs électriques à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits, destinés notamment à augmenter l'importance du couple d'entraînement d'un coupleur de diamètre donné avec un enroulement d'induction déterminé, à améliorer son équilibrage, à diminuer son bruit en fonctionnement, et à lui permettre des possibilités nouvelles.
Jusqu'ici, les coupleurs électriques n'ont comporté qu'un étage, c'est-à-dire deux séries de masses polaires se faisant vis-à-vis, et laissant entre elles un entrefer minimum, agencées suivant des cylindres circulaires concentriques à son axe, ou perpendiculairement audit axe, et une seule couronne ou disque, solidaire de l'arbre mené engagé dans ledit entrefer.
Le couple d'entraînement pour des dimensions données et un nombre d'ampères-tours donné est limité à une certaine valeur.
Sans varier sensiblement le nombre d'ampères-tours et les dim ensions du coupleur, il est possible de doubler, tripler, etc..., le couple transmis en prévoyant, suivant une première caractéristique de l'invention, plusieurs groupes de deux séries de masses polaires disposées suivant plusieurs cylindres concentriques parallèles à l'axe du volant ou suivant plusieurs plans perpendiculaires audit axe, en combinaison avec un nombre égal de couronnes ou de plateaux, disposés également suivant plusieurs cylindres concentriques, ou plusieurs disques parallèles engagés chacun dans un entrefer de l'un des groupes de deux masses polaires et tous solidaires en rotation du même arbre mené.
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Ce type de coupleur peut être appelé à étages multiples.
En choisissant convenablement les induits de chacun des coupleurs élémentaires, on peut conformer à sa guise la courbe caractéristique du coupleur à étages multiples groupant les coupleurs élémentaires.
Pour éviter le sifflement des coupleurs électriques et rendre impossible l'accrochage magnétique entre la partie menante de la partie menée, on a déjà proposé de choisir le nombre des conducteurs polaires des masses polaires et celui des volets de la couronne menée de façon que ces nombres soient premiers entre eux.
Or, on a trouvé, suivant une deuxième caractéristique de l'invention que ces nombres peuvent avoir des diviseurs communs, si les vo- lets sont répartis irrégulièrement à la périphérie de la couronne, les angles séparant deux volets consécutifs étant différents. Cette irrégularité étant réalisée par variation régulière (arithmétique ou géométrique) ou de façon quelconque.
Pour que les actions entre masses et couronne puissent se rédui- re à un couple, sans effort radial, on peut disposer les volets de façon identique dans dès secteurs découpant la couronne à volets en 2, 3, 4... parties égales. Il est souhaitable, mais sans obligation que le nombre de secteurs soit premier avec celui des conducteurs.
Cette disposition est applicable aux couronnes à volets cylin- driques ou planes.
Dans les coupleurs du type précité - où un glissement relatif entre l'organe menant et l'organe mené crée un couple d'entraînement -, ce couple est le même que ce soit l'organe normalement menant ou l'organe normalement mené qui tourne le plus vite.
Une telle disposition peut présenter divers inconvénients notam- ment lorsque le groupe moteur-transmission comportant un tel embrayage électrique est entraîné par des déclivités, vu le risque d'imposer au moteur une vitesse de rotation trop élevée.
Une troisième caractéristique de l'invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un embrayage électrique à roue libre.
Suivant un mode de réalisation particulièrement simple, un anneau glissant est entraîné par friction par l'un ou l'autre des organes menant ou mené, et ferme le circuit d'alimentation de l'enroulement inducteur lorsque l'organe menant tourne plus vite que l'organe mené et ouvre ce circuit dès que l'arbre menant tourne moins vite que l'arbre mené.
La caractéristique du dispositif décrit est de provoquer l'embrayage au moment précis où les arbres mené et menant tournant à la même vitesse (à très peu de chose près) évitant ainsi tout glissement.
L'ouverture du circuit d'excitation engendre, en raison de sa self induction élevée, un extra-courant de rupture important, qui provoque une érosion rapide des contacts. Cette érosion est évitée en faisant commander par le glissement un contacteur,et même, en court-circuitant dès avant l'ouverture du circuit l'enroulement du coupleur sur une résistance appropriée.
Une quatrième caractéristique de l'invention a pour objet de de- mander=au glissement de couper le circuit d'excitation de la génératrice alimentant l'enroulement inducteur. Le résultat obtenu est double : on coupe un circuit parcouru par un très faible courant, et présentant une self très faible en comparaison de celle de la bobine d'excitation du coupleur, et l'enroulement du coupleur est mis en court-circuit à travers l'induit de la génératrice et la masse. L'induit de la génératrice n'étant plus excité, sa résistance - réduite à sa résistance ohmique - est très
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faible et l'extra courant de rupture est rapidement dissipé.
La présente invention a également pour objet des applications nouvelles de coupleurs à induction fonctionnant par génération de courants de Foucault ou suivant le principe des moteurs asynchrones ou combinant ces deux dispositifs, en assurant un couplage sans accrochage magnétique, utilisés de façon courante comme embrayages à glissement, notamment pour 1-'$entraînement d'un véhicule par un moteur. On sait que leur couple d'en- traînement est une fonction bien déterminée du glissement.
Tant que le couple résistant ne dépasse pas une valeur déterminée, pour une tension d'a- limentation déterminée, l'entraînement a lieu avec un glissement plus ou moins important, fonction dudit couple d'entraînement; le couple, nul pour un glissement nul, croît d'abord très vite avec le glissement, jusqu'à un maximum correspondant à un glissement relativement peu important, et décroit ensuite avec ce glissement, d'abord très rapidement puis de plus en plus doucement. Cette partie descendante de la courbe correspond à un équilibre instable : en effet toute augmentation du couple résistant engendre une augmentation du glissement et une diminution du couple transmis.
La présente invention a pour objet des applications nouvelles d'un tel coupleur que permet sa courbe caractéristique et que ne permettraient pas, ou dans des conditions nettement moins avantageuses, d'autres coupleurs, mécaniques ou hydrauliques; c'est ainsi que l'invention vise notamment l'application d'un tel coupleur comme limiteur de couple, comme filtre des vibrations de torsion, comme frein, comme moyen d'entraîner avec un moteur une boite de vitesse à trains épicycloïdaux et notamment une boîte automatique, ou comme dynamomètre de transmission mesurant les couples.
Enfin, on a trouvé, suivant la présente invention, qu'on pouvait réaliser une couronne à secteurs de perméabilités magnétiques différente; évitant tous les inconvénients des réalisations antérieures et présentant en outre d'autres avantages en construisant cette couronne en métal à bonne perméabilité magnétique, tel que certains aciers par exemple, et en réservant ou découpant dans cette couronne des fenêtres radiales, dont la longueur correspond sensiblement à la largeur de l'entrefer, et qui constituent les parties à faible perméabilité magnétique de la couronne.
On aurait pu craindre que les parties marginales d'une telle couronne constituant un circuit continu en métal à bonne perméabilité magnétique se trouvant au voisinage immédiat des masses polaires se faisant vis-à-vis provoquent des fuites magnétiques telles que le rendement s'en trouve profondément affecté; or, on a fait cette découverte surprenante que ces fuites étaient insignifiantes.
Les couronnes encochées peuvent être réalisées soit par découpage des encoches dans la tôle à plat, avant formation de la couronne, ou alors qu'elle est déjà emboutie sous forme de couronne, soit par coulage en faisant venir de fonderie les encoches.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, différents modes de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation.
La figure 2 montre une variante.
Les figures 3 et 4 montrent deux autres modes de réalisation.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un embrayage.
La figure 6 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne VI-VI de la figure 5.
La figure 7 est une vue schématique montrant le circuit électrique.
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Les figures 8 et 9 montrent la courbe caractéristique d'un coupleur électrique sans accrochage magnétique, en indiquant le couple d'entraînement en fonction du glissement.
Les figures 10 à 14 montrent schématiquement différentes dispositions du coupleur électrique pour son utilisation comme frein.
La figure 15 est une vue en coupe longitudinale du coupleur électrique constitué avec une boîte de vitesse à trains épicycloidaux.
La figure 16 montre schématiquement comment un tel coupleur peut être modifié pour être utilisé comme appareil de mesure d'un couple.
La figure 17 est un schéma du montage'électrique correspondant.
La figure 18 montre une autre réalisation du coupleur.
Les figures 19 et 20 sont des vues de sa couronne, respectivement partie en élévation et partie en coupe longitudinale d'un part, et en coupe transversale suivant la ligne XX-XX de la fig. 19 d'autre part.
Les mêmes chiffres de références sont utilisés dans les différentes figures pour désigner les mêmes éléments.
L'appareil représenté comporte un arbre menant 1, solidaire en rotation d'un volant 2, comportant un enroulement 3 alimenté par un courant électrique qui crée un champ magnétique.
Les masses polaires 5-6-7-8 comportent des parties pleines et des parties creuses, à travers l'une desquelles est faite la coupe de la figure 1, et constituent des volets ; laissent entre elles des entre- fers dans lesquels sont engagées les couronnes 9-10-11 portant les induits 12-12a 13-13a et 14-14a.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les induits 15-16-17- 18-19-20 sont solidaires de masses polaires et ce sont les couronnes 9-10-11 qui portent les volets.
On conçoit qu'avec une excitation suffisante de l'enroulement 3 ce coupleur peut transmettre un couple sensiblement triple de celui que transmettrait un coupleur de même diamètre n'ayant que deux séries de masses polaires et une seule couronne 10.
Le mode de réalisation représenté aux figures 3 et 4 ne diffère de ceux représentés aux figures 1 et 2 que par la présentation dans des plans perpendiculaires à l'axe des masses polaires et des disques.
L'arbre menant'31 (figure 5) entraîne en rotation le volant 32 comportant un enroulement inducteur 33 alimenté par le frotteur 34 et la couronne 35.
Entre les masses polaires 36 et 37 tourne avec un faible jeu, la couronne 38-solidaire en rotation du plateau 39 et de l'arbre mené 40.
Un anneau 41 est très légèrement pressé élastiquement par des ressorts 42 entre deux flasques 43 et 44 qui sont solidaires en rotation de l'arbre mené 40.
Cet anneau porte un épaulement 45 avec un contact 46 qui peut coopérer avec le contact 47 solidaire d'une couronne 48 solidaire en ro- tation du volant 32. Suivant que le volant 32 qui tourne dans le sens de la flèche F,montrée à la figure 6, tourne plus ou moins vite que la couronne 39, le contact 47 vient buter contre le contact 46, ou l'épaulement 45 vient buter contre l'épaulement 49 ; dans le premier cas le circuit est fermé, dans le deuxième cas le circuit est ouvert.
Dans le mode de réalisation représenté schématiquement à la figure 7, ce circuit est le circuit d'excitation de la génératrice 50, qui alimente en courant électrique l'enroulement inducteur 33 par l'intermédiai-
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re du frotteur 34 et la couronne 35 ; circuit comporte en série le régu- lateur de tension 51, l'enroulement 52 d'excitation de la génératrice 50, le frotteur 53, la couronne 54 et les contacts 47 et 46.
On congoit qu'avec ce dispositif dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené, le courant d'excitation de la génératrice 50 est coupé, l'enroulement inducteur 33 du coupleur n'est plus ali- menté, l'embrayage électrique cesse son rôle de coupleur et l'arbre mené est libre de tourner plus rapidement que l'arbre menant.
Par contre, dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené, le contact 47 vient buter contre le contact 46; le circuit du courant d'excitation de la génératrice est à nouveau fermé, la génératrice 50 est excitée, l'enroulement inducteur 33 est alimenté et l'embrayage électrique fonctionne à nouveau.
D'autres disppsitifs équivalents pourraient être utilisés pour interrompre le circuit d'alimentation des enroulements inducteurs, dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené.
Les figures 8 et 9 montrent les variations du couple transmis en fonction du glissement, pour une excitation donnée de l'enroulement d'in- duction. Cette courbe peut être établie facilement en faisant entraîner par l'appareil un frein dynamométrique permettant de mesurer avec précision les couples transmis en fonction des glisssements; on peut également immobiliser la partie réceptrice, et mesurer le couple transmis, le glissement est alors égal à la vitesse de la partie tournante.
Les courbes des figures 8 et 9 montrent, sans que d'autres explications soient nécessaires, les avantages que peut permettre l'utilisation d'un tel coupleur comme limiteur de couple, comme filtre des vibrations de torsion et comme frein.
Dans cette dernière application on conçoit que le frein réalisé peut être très progressif, augmentant constamment de puissance jusqu'à un maximum qui correspond dans le cas de la figure 8, à un glissement de 100 tours, pour diminuer ensuite; sa construction est aisée puisque l'inducteur est fixe que les connexions de son enroulement sont également fixes, et qu'il peut facilement évacuer les calories engendrées par le freinage.
Dans le montage représenté à la figure 10, l'arbre à freiner 140 est solidaire enrotation du plateau 141 qui porte les induits 142 tournant dans l'entrefer entre les dents 143 de l'inducteur 144 dans lequel est noyé l'enroulement inducteur 145 relié par les entrées de courant 146 à 147 à une source appropriée; le mode de réalisation représenté à la figure 11 dif- fère du précédent seulement en ce que les induits 148 sont solidaires dé l'inducteur 144 et les volets sont prévus dans la partie 149 du plateau 141 qui tourne dans l'entrefer.
On peut également prévoir deux enroulements inducteurs 150 et
151, comme montrés à la figure 12 - où les induits 152 sont solidaires du plateau 141 comme dans la figure 10 -, et à la figure 13 où les induits
153 sont solidaires de l'inducteur 144 comme dans la figure 11.
Une variante du mode de réalisation de la figure 12 est montrée à la figure 14, les dents 154 et 155 de l'inducteur étant agencées pour donner des flux inversés.
On a déjà proposé d'intercaler un coupleur hydraulique et un train épicycloidal entre un moteur et les organes menés, la partie menante du coupleur étant solidaire du pignon planétaire, la partie menée du coupleur étant solidaire de la couronne et les organes menés étant solidaires.du plateau porte-satellites; des résultats notamment meilleurs ont pu être obtenus en remplaçant le coupleur hydraulique par un coupleur électrique du type préci- té.
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Dans le mode de réalisation montré à la figure 15 l'arbre moteur 160 entraîne enrotation l'inducteur 161 dont l'enroulement inducteur 162 est alimenté par le balai 163; dans l'entrefer entre les induits 164 tourne la couronne à secteurs de perméabilité variables 165, solidaire du plateau 166 centré sur l'arbre mené 167; sur ledit arbre est calé le plateau 168 porte-satellites 169, lesdits satellites étant en prise avec le pignon planétaire 170, solidaire du plateau 166, et la couronne dentée 171, solidaire de l'inducteur 161. Un système d'encliquetage 172 s'oppose à la ' rotation inverse du plateau 166 quand l'embrayage n'est pas excité, et ne gêne pas la rotation quand il l'est, c'est-à-dire quand l'embrayage réalise ainsi une prise directe.
La disposition représentée figure un train fonctionnant en démultiplicateur. Il est évidemment possible de varier la disposit ion des organes; un embrayage électrique reliant alors le porte-satellites avec la couronne intérieure ou extérieure, permet d'autres applications-
L'invention peut être utilisée comme mesureur de couple : si l'on se réfère plus spécialement à la figure 9, on voit, par exemple, qu'un glissement de cinq tours correspond à un couple de 30 kg/m, un glissement de dix tours à un couple de 52 kg/m, un glissement de quinze tours à un couple de 67 kg/m, etc...
On conçoit donc qu'en mesurant le glissement, on peut en déduire immédiatement le couple correspondant.
A cet effet, dans un coupleur (fig. 16) comportant un arbre menant 101, un volant 102, un enroulement d'induction 103, des masses polaires 104 et 105, une couronne à volets 106, un plateau 107 et un arbre mené 108, on peut disposer un contact 109, solidaire de l'arbre menant 101, coopérant avec un bossage 110 solidaire de l'arbre mené 108, de telle façon qu'un cir- cuit soit fermé chaque fois que le contact 109 rencontre le bossage 110, c'est-à-dire autant de fois dans une minute qu'il y aura de tours de glisse- ment par minute de l'arbre mené par rapport à l'arbre menant. On peut, pour augmenter la précision de la mesure disposer de plusieurs bossages 110 équidistants.
Les impulsions sont collectées par une bague et un balai frotteur et utilisées comme il est dit plus loin, à la mesure du glissement.
On peut aussi se dispenser de la bague supplémentaire en utilisant la bague d'amenée de courant à la bobine d'excitation, en procédant de la façon suivante :
Le circuit électrique comporte une génératrice 111, (ou un accumulateur ou toute autre source de courant continu) alimentant au moyen d'un frotteur 112 et d'une couronne 113 mobile avec lui la bobine d'excitation 114 montée dans la masse magnétique du volant 102.
Une dérivation 115 aboutit aux contacts 109 et 110 précités et au primaire d'un transformateur 116, relié à la masse.
Le secondaire 117 de ce transformateur est relié, par le condensateur 118, la dérivation 115, la couronne 113, le frotteur 112, et le condensateur 119, à un relais sensible 120 qui, pour chaque impulsion transmise au transformateur 116-117 par les contacts 109 et 110, ferme un circuit 121 branché sur le générateur 111 et dans lequel est monté en série un compteur 122.
On conçoit que ce compteur peut être gradué de façon telle que son aiguille 123, se déplaçant devant un cadran approprié, indique le nombre d'impulsions qu'il reçoit par minute, c'est-à-dire le nombre de tours de glissement par minute du coupleur, ou qu'il soit gradué en kg/m et indique le couple correspondant.
L'arbre moteur 160 entraîne en rotation l'inducteur 161 dont
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l'enroulement inducteur 162 ess alimenté par le balai 163; dans l'entrefer entre les induits 164 tourne la couronne 165 à secteurs de perméabilités différentes, solidaire en r otation du plateau 166 calé sur l'arbre mené 167.
Cette couronne en acier à bonne perméabilité magnétique comporte des encoches 173 régulièrement ou irrégulièrement réparties ; sarigidité est assurée par les deux bagues marginales 174 et 175 qui la limitent de chaque côté et qui relient entre elles toutes les barrettes 176 ; elleest fixée au plateau 166 par des vis 177 engagées dans des taraudages de la bague marginale 175, dont les extrémités peuvent déborder dans les encoches 173 ; la 'bague marginale 174 est biseautée pour faciliter son engagement dans l'entrefer.
Le circuit électrique comporte un générateur 178 qui alimente en courant électrique l'enroulement inducteur 162 par l'intermédiaire du frotteur 163; l'enroulement 179 d'excitation de la génératrice 178 est monté en dérivation et une lamelle formant inverseur 180 permet de diriger ce courant dérivé soit vers l'enroulement d'excitation 179, soit vers la terre ; on est ainsi assuré, dès qu'on veut débrayer le coupleur en coupant l'excitation de la génératrice, de court-circuiter le très léger courant qui peut être produit par le rémanent de la machine, ce courant étant susceptible de provoquer dans le coupleur un très faible couple de traînée qui peut cependant être gênant.
Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'invention qui ont été décrits ci-dessus en référence au dessin annexé ont été donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. - Un coupleur électrique à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits créés par le glissement entre les organes à accoupler, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs coupleurs de ce type utilisant en série le même champ magnétique.
2. - Ce c oupleur électrique à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits est caractérisé en ce que le volant, au lieu de ne comporter que deux séries de masses polaires suivant des cylindres circulaires concentriques à l'axe ou perpendiculaires audit axe et une seule couronne ou disque solidaire de l'arbre mené engagé entre les masses polaires en ne laissant que des entrefers minimum,
comporte plusieurs groupes de deux séries de deux masses polaires disposées suivant plusieurs cylindres concentriques à l'axe du volant ou suivant plusieurs plans perpendiculaires à cet axe en combinaison avec un nombre égal de couronnes ou disques disposés également suivant plusieurs cylindres concentriques ou plusieurs disques parallèles engagés chacun dans un entrefer de l'un des groupes de deux séries de masses polaires et tous solidaires en rotation du même arbre mené.
3. - Le coupleur à étages multiples est caractérisé en ce que les induits des coupleurs élémentaires qui le composent ont des caractéristiques différentes permettant d'obtenir pour le coupleur à étages multiples la courbe caractéristique désirée.
4. - Ce coupleur électrique est caractérisé en ce que les volets sont répartis irrégulièrement à la surface de la couronne.
5. - Les volets sont disposés de façon identique dans des secteurs découpant en 2, 3, 4 ... parties égales la couronne à volets.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.