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La première invention a pour objet un accouplement électrique à glissement perfectionné dont l'avantage primordial réside dans le fait que l'inertie de la partie dite "menée" est réduite au minimum.Cette particula- rité présente un grand intérêt surtout pour les applications de l'accouple- ment en tant qu'élément de variation de vitesse dans les systèmes asservis.
L'appareil, faisant l'objet de la présente invention, est du type cylindrique.'Dans les appareils existants de ce type, un élément cylindrique en acier magnétique est rendu solidaire de l'arbre menant.Il est entouré d'un deuxième élément en forme de cylindre, rendu solidaire de l'arbre mené.
Les deux éléments sont séparés par un entrefer de faible valeur.Un des deux éléments comporte un bobinage, àlimenté en courant continu, ainsi que des dents et encoches parallèles à l'axe commun des éléments.Lorsque, sous 1' action d'un moteur extérieur, un des deux éléments est entraîné en rotation le deuxième élément, solidaire de l'arbre mené, est entraîné en rotation dés que la bobine d'excitation est parcourue par un courant continu appro- prié.Les deux éléments en question étant traversés par la totalité du flux magnétique nécessaire pour assurer un couple mécanique suffisant,
on est amené à les dimensionner en conséquence.Il en résulte unegrande inertie de la partie "menée"o
L'un des bustsu de l'invention est d'éviter l'inconvénient précité et d'obtenir un rapport très élevé du couple d'entraînement par rapport à l'inertie, en diminuant dans de, grandes proportions l'inertie de la partie menée
Un autre but de l'invention est de créer un frein permettant un freinage progressif, avec possibilité de réglage en marche et à distance du couple de freinage, et Un même temps caractérisé par une très faible inertie de la partie tournante.Une très faible inertie de la partie tour- nante est nécessaire si l'on veut réduire le temps de freinage à une valeur extrêmement faible.En effet, dans les freins actuels,
l'inertie .propre du frein est souvent nettement plus importante que les inerties de la machine que l'on doit freinero
Un autre but de la présente invention est de créer un frein qui peut facilement être incorporé dans un accouplement à courants de Foucault de faible inertie de façon à obtenir un embrayage-frein à courants de Fou- cault
Un autre but de la présente invention est de créer un appareil permettant une exécution antidéflagrante.
Cet accouplement électrique à glissement, comportant une carcasse cylindrique en matériau magnétique, sur laquelle sont disposés les bobi- nages d'excitation, et qui enveloppe au moins partiellement un élément soli- daire de l'arbre menant coaxial à ladite carcasse, constitué d'une manière connue en soi par un corps cylindrique magnétique dont la paroi est pourvue de dents et encoches, est caractérisé par le fait qu'il comporte un élément coaxial intermédiaire, solidaire de l'arbre mené, constitué par une paroi cylindrique de faible épaisseur, comprise entre la paroi externe de l'élé- ment à dents et encoches, et la paroi interne de la carcasse précitée,
ledit élément coaxial intermédiaire présentant en regard desdits bobinages d'excitation au moins une zone de réluctance magnétique beaucoup plus élevée que celle des z8nes situées latéralement par rapport auxdits bobinages.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, applicable à un acconplement dont la carcasse est munie d'un seul bobinage d'excitation l'élément coaxial intermédiaire solidaire de l'arbre mené est constitué par trois couronnes cylindriques de même diamètre,disposées bout à bout et réunies entre elles par des moyens de liaison appropriés,la couronne
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intermédiaire étant en métal non magnétique, alors que les couronnes latéra- les sont en métal magnétique.
Suivant un deuxième mode de réalisation,la partie médiane de 1' élément cylindrique coaxial intermédiaire, située en regard du bobinage d' excitation est pourvue d'évidements convenablement répartis sur le pour- tour dudit élément, la profondeur desdits évidements étant égale . l'épais- seur dudit élément ou à une partie seulement de celle-ci, lesdits évidements ne constituant qu'un faible shunt magnétique pour le flux radial prin- cipal, traversant les zones latérales dudit élément.
Suivant un troisième mode de réalisation de l'invention, appli- cable à un accouplement utilisable comme frein, dont la carcasse est munie de deux bobinages d'excitation disposés suivant deux couronnes circulaires espacées,l'élément coaxial intermédiaire comporte longitudinalement une succession de zônes de perméabilité magnétique élevée dans le sens radial,et de zônes de réluctance magnétique élevée dans le sens longitudinal, ces dernières zônes étant situées en regard desdits bobinages.
D'autres particularités et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés à ti- tre d'exemples non limitatifs, dans lesquels: la fig.1 est une élévation schématique en coupe d'un accouplement conforme à l'invention. les fige 2 et 3 sont des vues en coupe et en bout de l'élément cylindrique à dent et encoches. la fig.4 est une vue en élévation d'un élément cylindrique intermédiaire per- fectionné. la figo5 est une coupe selon V-V de la figo4 la fig.6 est une vue en coupe axiale d'une variante la fig.7 est une élévation encoupe schématique d'un accouplement à glisse- ment selon l'invention, utilisable comme frein à courants de Foucault.
la fig.8 représente un diagramme de fonctionnement de ce frein, sur lequel on a porté en abséisses les vitesses et en ordonnées les couples.
L'accouplement représenté sur la fig.1 comporte un bobinage fixe 1 cylindrique, logé dans une rainure de la carcasse fixe 2, faisant partie du circuit magnétique.Un élément, cylindrique 3, en acier magnétique, muni de dents et encoches 4 (fig.1,2 et 3) est solidaire de l'arbre menant 5, qui reçoit un mouvement de rotation à partir d'un moteur quelconque non représenté.L'arbre 5 tourne dans le palier 6 supporté par la carcasse fixe 2.Un élément cylindrique 7 à paroi de faible épaisseur entoure l'élément 3.
Cet élément 7 est composé de deux couronnes cylindriques 8 et 9, en acier magnétique, séparées par une couronne 10 en matériau non magnétique.La couronne intermédiaire 10 est, par exemple,brasée de part et d'autre sur les couronnes 8 et 9.L'assemblage pourrait d'ailleurs être réalisé par tous autres moyens de liaison approprés L'élément 7 est rendu solidaire de l'arbre 11 qui tourne librement dans des paliers 11a-11b supportés par la carcasse 2, en prenant en bout un appui de centrage dans un.palier in- termédiaire de l'élément 3.
La surface intérieure de l'élément cylindrique 7 peut être munie d'un revêtement 7a en un matériau caractérisé par une conductivité électrique élevée,par exemple, du cuivre..
Lorsqu'on excite le bobinage 1 en l'alimentant en courant continu à partir d'une source convenable non représentée, le circuit magnétique est
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parcouru par un flux magnétique continu, prenant le chemin indiqué par la ligne fermée 12; il trapon l'élément 3, les dents et entrefers,l'élément 7, entoure la bobine 1 en traversant une partie de' la carcasse fixe 2 et retourne à l'élément 3 en traversant la couronne 9 La couronne intermédiaire non magnétique' 10 a pour but d'empêcher une fermeture du flux dans l'élé- ment 7, ce qui équivaudrait à un court-circuit pour les lignes magnétiques de l'élément 3.
Lorsqu'on entraîne, par un moyen quelconque en rotation ,l'arbre menant 5 et l'élément 3 solidaire de cet arbre,la surface de l'élément 7 la plus rapprochée des dents de l'élément 3 devient le siège de courants de Foucault qui assurent un entraînement en rotation de l'élément 7 et de l'ar- bre mené 11.La valeur du couple transmis est une fonction de la valeur du courant d'excitation, parcourent la bobine 1.
En modifiant l'intensité de ce courant par des moyens appropriés on peut faire varier la valeur de ce couple ainsi que la valeur de glisse- ment entre la vitesse de l'arbre menant et celle de l'arbre mené.
L'élément 7 peut avoir une très faible épaisseur étant donne qri aucun flux magnétique ne le traverse dans un sens axial.Il en résulte une inertie très faible de la partie menée de l'accouplement avec tous les avan- tages que ceci entraîne, surtout pour les systèmes d'asservissement dans lesquels ce genre d'appareil peut trouver son emploio
Le revêtement 7a, de l'élément 7 peut être utile pour modifier la relation entre le couple d'entraînement exercé sur l'élément 7 et le courant d'excitation dans la bobine 1.
Il va de soi que l'on peut, sans sortir du cadre de la présente in- vention, apporter toute modification aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites, en particulier le bobinage 1 pourrait être placé dans une encoche de l'élément 3 au lieu de la carcasse 2. L'alimentation de ce bobi- nage, dans ce cas, pourrait être assurée par deux bagues tournantes avec l'arbre 5 et un jeu de balais.On pourrait encore envisager une autre variante de la présente invention dans laquelle l'élément 3, tout en portant le bobinage de l'excitation, serait fixe.Dans ce cas, la carcasse 2 serait soli- daire de l'arbre menant 5.Toutefois , le mode de réalisation décrit et re- présenté semble le plus intéressant pour les applications envisagées.
Dans le mode de réalisation représenté aux fig.4 et 5, on voit en 7 l'élément cylindrique intermédiaire d'une seule pièce jouant le même rôle dans l'accouplement que celui représenté aux fig.1 et 2.Les''parties extrê- mes de cet élément, analogues, aux couronnes 8 et 9 précitées, sont traversées transversalement par le flux magnétique, et la partie intermédiaire, analogue à la couronne 10, a été évidée seon des ouvertures appropriées 13, conven- blement réparties sur le pourtour cylindrique de ladite partie intermédiaire.
Ces ouvertures offrent autant de plages résistantes au passage du flux de fuite et augmentent la réluctance du shunt magnétique que constitue ladite partie intermédiaire.
Selon la variante représentée à la figo6, l'enveloppe cylindri- que 7 est encore d'une seule pièce, mais la partie intermédiaire n'est pas ajourée, et comporte seulement des diminutions d'épaisseur 14 obtenues par exemple par fraisage.
On comprendra aisément qu'une autre variante consisterait à combiner le jeu des ouvertures 13 dans les fig.4 et 5 et des diminutions d' épaisseur 14 de la fig.6o Egalement à titre de variante, les ouvertures 13 pourront être de tous profils ou formes appropriés et être réparties dans la partie intermédi-
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aire d'une manière arbitraire oDe même, lès diminutions d'épaisseurs 14 pour- ront avoir toute orientation et répartition désirées,seules ou @ combi- naison avec les ouvertures précitées.
Dans le mode d'application de l'accouplement conforme à l'invention à un frein à courants de Foucault tel que représenté à la fig.7, on a combiné dans un tel accouplement une partie magnétique jouant un rôle d'entraînement (partie gauche) et d'une partie magnétique jouant un rôle de freinage (par- tie droite).On voit en 15 l'arbre de l'accouplement solidaire en rotation d'un moteur non représenté supposé sur la partie droite de la figure.Cet arbre 15 entraîne un cylindre en acier magnétique 16 claveté sur ledit ar- bre, constituant l'élément cylindrique de plus petit diamètre de l'accou- plement.
L'arbre 17 de sortie de 1'accouplement,coaxial à l'arbre 15,est solidaire de l'élément cylindrique intermédiaire 18 entourant l'élément 16.
L'arbre 15 est supporté d'un côté par un palier à roulement à billes 19 solidaire d'un flasque 20 de la carcasse cylindrique enveloppante, et de l'autre, par un second palier à roulement à billes 21, solidaire d'un flas- que 22, prévu en bout de %'élément cylindrique intermédiaire 18.A son au- tre extrémité, l'arbre 15 comporte un tourillon 15a, supporté dans un pa- lier à roulement à billes 23, logé dans un alésage du flasque 24solidaire de l'arbre 17.
La carcasse cylindrique enveloppante, coaxiale aux éléments pré- cités et fixée sur un socle, se compose de trois éléments assemblés par tour moyens appropriés:une partie cylindrique centrale 25, et deux flasques d'extrémité 26 et 27.Dans la partie centrale du flasque 26 est prévu un palier à roulement à billes 28 dans lequel repose une portée cylindrique de l'arbre 17.Entre les parties adjacentes 25,26, 27 de la carcasse enveloppante sont prévus des évidements ménagés en vue du, logement des bobi- nes d'excitation 29 et 30, les lignes de forve du champ magnétique orée par chacun de ces bobinages suivant des- chemins apposés du point de vue de la circulation trigonométrique.
La surface externe de la moitié droite de l'élément 16 :;est parfai- tement lisse, tandis que la moitié gauche de cet élément est crénelée de dents et encoches radiales telles que 31.D'une manière inverse, la surface interne de la moitié gauche de la carcasse enveloppante est lisse tandis que la moi- tié droite oomporte des dents et encoches radiales telles que 32.La région centrale de la partie crénelée de l'élément 16 est cependant rigoureusement cylindrique et dépourvue de dents et encoches sur toute la largeur comprise en regard de la bobine 29 .Cette disposition répond d'une part à un souci d' économie en matière d'usinage et permet,
d'autre part de concentrer les lig- nes de force selonfun chemin transversal à la ligne des dents et encoches tout en les éloignant de la région annulaire de l'élément intermédiaire 18 .situé en regard du bobinage 29.ssomme il a d'ailleurs été prévu dans les modes de ré- alisation précédemment décrits, cette partie annulaire 33 peut être, soit constituée en un matériau antimagnétiquet soit comporter des ouvertures ou des diminutions d'épaisseur offrant une réluctance magnétique élevée au pas- sage des lignes* de force.D'une manière analogue, on retrouve en 34 une partie annulaire présentant-les mêmes particularités d'opposition au passage des lignes de force en regard du bobinage 30.
Le fonctionnement de l'accouplement qui vient d'être décrit lorsqu'on désire utiliser les dispositions prévues pour le freinage dudit accouplement est le suivants
L'arbre 15 étant entraîné en rotation ,on excite la bobine 29 par un courant continu.Les courants de Foucault, induits dans la moitié gauche
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du cylindre intermédiaire 18 ,provoquent un entraînement dudit cylin- dre dans le même sens de rotation ,ainsi que l'arbre de sortie 17 qui entraîne une charge quelconque constituée par exemple par une machine ro- tative. En vue de provoquer un freinage de l'arbre 17 par @ @ par rapport à l'arbre 15, il suffit de réduire l'excitation du bobinage 29,
et d'exciter le bobinage 30;Le freinage s'explique par la naissance des courants de Foucault dans la moitié droite du cylindre intermédiaire 18 sous l'effet de la rotation de ce cylindre dans un champ magnétique dont les lignes de force circulent dans le sens inverse à celui des lignes de forces de la partie entraînement.Le couple de freinage dépend de la vitesse de rotation du cylindre intermédiaire,de- l'intenstié du champ magnétique crée dans la partie droite de l'accouplement, donc du courant d'excitation qui parcourt la bobine 30, de la forme des dents 32,
ainsi que de leur nombre.Il est à no- ter que le fonctionnement du frein ne dépend pas de la vitesse de rotation du cylindre 16 dont le rôle est limité à la fermeture des lignes de force magnétique.Lorsqu'on bloque mécaniquement l'arbre d'entraînement 15 de façon à le rendre solidaire de la carcasse enveloppante, on peut, en excitant deux bobines à la fois, obtenir un couple de freinage plus fort sur l'arbre 17.
o
Le fonctionnement de l'accouplement décrit précédemment, lorsqu' on désire l'utiliser en variateur de vitesse, est le suivant!
Comme déjà exposé, la bobine 29 de la partie d'accouplement est excitée.L'arbre 17 tourne avec un glissement qui est fonction de l'excita- tion de cette bobine et du couple dû à la charge entraînée (cpuple stati- que par exemple).Une diminution de vitesse peut être obtenue,soit en exci- tant la bobine 30, soit en diminuant seulement l'excitation de la bobine 29, alors que, pour un freinage,l'important est de diminuer la vitesse de rotation des parties tournantes, par un moyen ou par un autre ;
un variateur de vitesse il est important de déterminer d'une manière exacte la vitesse de rotation à une valeur choisie.Or, pâlir des vitesses faibles de l'arbre 17, correspondant à des glissements élevés par rapport à l'ar- bre 15, le seul réglage, consistant à agir sur le courant d'excitation de la bobine 29, manque de précision du fait que la courbe couple-vitesse pour des excitations réduites possède une faible pente (voir fig.8 courbe 0).Le point de travail qui résulte de l'intersection de cette courbe avec la courbe du couple statique est'donc mal défini.Dans le but d'obtenir un point de travail à position bien définie, on maintient l'excitation de la partie entraînement à une valeur relativement plus élevée,
et on superpose au cou- ple statique précité un couple de freinage tel que la résultante des ac- tions opposées d'un entraînementà vitesse théorique bien définie et d'un freinage d'importance pré-établie permette de donner à l'accouplement une vitesse de rotation précise.
En d'autres termes, il est possible d'obtenir une vitesse N de la partie menée de l'accouplement en agissant seulement sur le courant i de la bobine 29, la bobine 30 n'étant pas excitée.L'inconvénient résultant est que, pour des valeurs faibles de i, la vitesse N n'est pas déterminée avec précision.pn préfère donc exiter la bobine 29 à l'aide d'un courant i1 plus élevé, donnant théoriquement une vitesse de rotation Ni' et exci- ter la bobine 30 à l'aide d'un courant i2, donnant théoriquement une vitesse de rotation -N2, ces deux vitesses étant telles que leur somme Ni -N2soit égale à N.On a ainsi la possibilité de contrôler la vitesse de l'arbre 17 jusqu'aux valeurs très faibles, d'où une très large marge de réglage, de l'accouplement fonctionnant en variateur de vitesse.
Les explications qui précèdent ressortent aisément de la lectu- re du diagramme de la fig.8, dans laquelle on a représenté en A la courbe
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du couple de la partie "entraînement" pour une valeur maximum du courant d' excitation de la bobine 29.On a représenté en B une courbe analogue pour une valeur moyenne dudit courant, et en C, la même courbe pour un courant d'ex- citation faible.Le graphique permet de comparer les "pentes" de ces courbes pour des conditions d'excitation variables.On a représenté par ailleurs en E une ligne horizontale correspondant au couple statique de la charge et en D la courbe du couple de freinage superposé au couple statique.Le point de travail P est obtenu par l'intersection de la courbe A,B ou C de la partie 'entraînement' avec la courbe D.
A titre de variante, l'arbre menant et/ou l'arbre mené pourront être rendus solidaires de l'un ou l'autre des éléments cylindriques coaxi- aux de l'accouplement; les bobines d'excitation pourront être portées par 1' élément cylindrique de plus petit diamètre, et les dents et encoches, être prévues en totalité sur la carcasse enveloppante sous réserve que cel- le-ci soit solidaire de l'un des arbres menant ou mené.
Il entre évidemment dans le cadre de l'invention le cas où les bobines d'excitation distinctes et à actions opposées seraient enroulées sur un support 'commun.!
Le choix etre l'une ou l'autre disposition des bobines d'exci- tation sera déterminé dans chaque cas particulier par des considérations d'encombrement radial (bobines superposées) ou transversal (bobines dans des plans transversaux parallèles).
REVENDICATIONS.
1- Accouplement électrique à glissement, comportant une carcasse cylindrique en matériau magnétique, sur laquelle sont disposés les bobinages d'excitation, et qui enveloppe au moins partiellement un élément solidaire de l'arbre menant coaxial à ladite carcasse, constitué d'une manière connue en soi par un corps cylindrique magnétique, dont la paroi est pourvue de dents et encoches, caractérisé par le fait quil comporte un élément coa- xial intermédiaire solidaire del'arbre mené, constitué par une paroi cylindrique de faible épaisseur comprise entre la paroi externe de l'élément à dents et encoches et la paroi interne de la carcasse précitée,
ledit élément coaxial intermédiaire présentant en regard desdits bobinages d' excitation au moins une zone de réluctance magnétique beaucoup plus élevée
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que" celle dés zones situées'latéralement par rapport- 4uxdits-Dobrnges.