Machine électromagnétique rotative, utilisable notamment comme frein La présente invention a pour objet une machine électromagnétique rotative, utilisable notamment comme frein.
Cette machine est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un stator fixe constituant un inducteur, comprenant une bobine d'exci tation et une série de pôles de polarités alter nées, régulièrement espacés à la périphérie du stator, et un rotor cylindrique creux susceptible d'être entraîné en rotation, en métal conducteur et magnétique, enveloppant le stator à faible distance de celui-ci, et coaxial avec lui, ledit rotor étant pourvu de perforations régulière ment réparties suivant des génératrices pour former des rangées rectilignes délimitant des bandes pleines constituant des conducteurs rec tilignes de forte section parcourus, lors de la rotation du rotor, par des courants de forte in tensité produisant un couple résistant agissant sur le rotor.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en bout de cette forme d'exécution, avec coupe partielle.
La fig. 2 est une coupe longitudinale, sui vant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue éclatée de la machine, les paliers d'extrémité ayant été disposés au- dessous des parties magnétiques pour permet- tre une représentation à plus grande échelle de toutes les pièces de la machine. Les fig. 4 à 7 sont des vues développées des pôles du stator et des lignes de perfora tions du rotor, pour diverses positions succes sives du rotor, l'ensemble étant supposé vu de l'intérieur de la machine.
La machine rotative représentée est symé trique par rapport à l'axe géométrique de rota tion XX, et par rapport à un plan perpendicu laire à cet axe. Elle comprend essentiellement deux stators S, S' identiques et symétriquement disposés et supportés à un certain écartement l'un de l'autre par des supports 1. Ces stators supportent des paliers 2 munis de roulements à billes et à rouleaux 3 dans lesquels tourillônne un arbre 4, sur le milieu duquel est claveté le. rotor double R. Cet arbre traverse axialement les stators dans lesquels il tourne librement.
Chacun des stators comprend deux pièces po laires 5 et 6 en matériau magnétique ; la pièce polaire 5 comprend un noyau cylindrique 7 alésé pour le passage de l'arbre 4 et muni d'une douille de centrage 8 destinée à s'engager dans la pièce polaire 6, et une série de pôles 9. Dans l'exemple représenté, ces pôles sont au nombre de douze. Chacun de ces pôles comprend une portion constituée par un bras radial 10 et une portion 11 à 90o de celle-ci, parallèle à l'axe et dirigée vers le stator 6. Cette portion en forme de dent, se termine en biseau en 12.
La pièce polaire 6, opposée à la pièce polaire 5 est de forme analogue, mais ne comporte pas de noyau 7 ni de douille de centrage 8 ; son alésage cen tral 13 est de diamètre suffisant pour recevoir la douille de centrage 8 de la pièce 5. Les in tervalles entre pôles sont tels que lorsque les pièces 5 et 6 sont rapprochées et assemblées, par exemple au moyen de tiges filetées 14 et d'écrous 15 qui peuvent également servir à fixer les paliers 2, les dents 11 de chaque pièce s'intercalant entre les dents 11 de l'autre, des entrefers égaux étant ménagés entre les deux séries de dents. L'écartement entre les deux pièces est déterminé par le noyau 7.
L'ensem ble ainsi formé par ces deux pièces forme une sorte de cage dont l'espace annulaire interne est occupé par une bobine d'excitation toroï- dale 15, l'axe des spires étant l'axe XX, de sorte que le flux de cette bobine est dirigé pa rallèlement à cet axe. Cette bobine comporte deux fils d'extrémités 16 reliés à deux bornes fixes (non représentées) permettant d'alimen ter la bobine en courant continu. Les pièces 5 et 6 sont donc de polarités opposées ; tous les pôles de la pièce 5 seront donc d'une certaine polarité, et tous les pôles de la pièce 6, de la polarité inverse. On a donc sur le pourtour de la cage fixe constituant le stator, une série de pôles de polarités alternées.
Toutefois, les réluctances des entrefers sont relativement éle vées ; ceci résulte notamment du fait que les faces latérales des pôles opposés voisins ne se font face que sur une portion de leurs sur faces, en raison de leurs formes triangulaires inversées l'une par rapport à l'autre. Les flux de fuite (passant directement d'un pôle aux pô les voisins) sont donc relativement minimes, et la majeure partie du flux se ferme par le ro tor ci-après décrit.
Bien entendu, tout ce qui a été précisé au sujet d'un stator est valable pour l'autre, puis que ces deux ensembles symétriquement dis posés, sont identiques.
La fixation des stators sur les supports 1 s'effectue par exemple au moyen de vis la se vissant dans des trous taraudés ménagés dans certains des pôles des stators. Le rotor double R, symétrique par rap port à un plan médian perpendiculaire à l'axe XX, comporte une roue 21 clavetée sur l'arbre 4, celui-ci pouvant être entraîné au moyen de poulies ou de pignons fixés sur les extrémités cannelées 22. Sur la jante 21a de la roue 21 est fixé un cylindre 23, en métal magnétique et conducteur, tel que l'acier, s'étendant de part et d'autre de la jante pour coiffer les stators.
Les entrefers entre le cylindre 23 et les sta tors et l'épaisseur du cylindre sont déterminés de telle manière que la réluctance des tronçons du cylindre compris entre deux pôles voisins soit très inférieure à celle de l'entrefer entre deux pôles de polarités opposées.
Le flux de chaque pôle se divise évidem ment en deux parties dirigées respectivement vers chacun des pôles adjacents : le rotor est donc traversé par un champ magnétique varia ble le long de la périphérie du rotor, la machine étant à l'arrêt.
Le cylindre est divisé en bandes par des séries de perforations 24 réparties suivant des génératrices régulièrement espacées. Les- ban des ainsi délimitées constituent de véritables conducteurs et également des portions de cir cuits magnétiques ; les bandes comportant des rangées de trous constituent, au contraire, des portions à grande réluctance.
Le cylindre est donc constitué par un en semble de conducteurs à fortes sections se dé plaçant dans le champ magnétique des stators. Ces conducteurs sont donc parcourus par des courants induits qu'on peut déterminer avec pré cision lorsqu'on connaît la résistivité et la per méabilité du métal employé. Les sections des conducteurs étant relativement grandes, l'inten sité des courants ainsi produits peut atteindre une valeur élevée et produire par effet Joule un dégagement intense de chaleur. En même temps, il apparaît un couple résistant qui peut atteindre une grande valeur.
Pour donner à ce couple une valeur plus constante, on donne aux pôles une section tra pézoïdale (celle-ci étant observée de l'extérieur de la machine), comme visible sur la fig. 3 et sur les développements d'un stator et d'un demi- rotor représentés aux fig. 4 à 7. Dans l'exemple représenté, la tangente du demi-angle au som met est égale à environ 0,1. Les entrefers sont donc représentés par des fentes obliques par rapport à l'axe de la machine, donc obliques par rapport aux rangées de perforations du rotor.
D'après la fig. 4, on voit que l'écart<I>AB</I> entre deux rangées de perforations est égal aux 2/3 du pas polaire<I>AC ;</I> en d'autres termes, il existe trois conducteurs v entre deux pôles nord (ou deux pôles sud) consécutifs. Lorsqu'un entrefer est recouvert par une bande pleine, l'entrefer voisin est recouvert par une bande perforée.
La fig. 5 montre le rotor dans une position correspondant à la fermeture de l'entrefer<I>El</I> par une bande sans perforations et la réluc tance est minima ; sur la fig. 7, l'entrefer<I>El</I> est recouvert par une bande perforée ; donc, la réluctance est maxima ; la fig. 6 correspond à une position intermédiaire.
Il résulte de cette disposition que le couple est remarquablement constant pour une inten sité d'excitation donnée.
Pour permettre une dissipation plus impor tante d'énergie calorifique, le rotor est muni sur sa périphérie de nervures ou ailettes de ventilation 31.
Lorsque le rotor est entraîné en rotation, il suffit donc d'alimenter les bobines d'exci tation des stators pour obtenir un couple résis tant freinant le dispositif entraînant l'arbre 4 ; ce couple peut être commandé par simple va riation du courant d'excitation. Toutefois, il décroît avec la vitesse et ne peut permettre d'ar rêter complètement le dispositif d'entraînement. La machine décrite peut donc être avantageu sement utilisée comme frein ralentisseur sur des véhicules ou machines de types divers.
L'excitation peut notamment être comman dée, manuellement ou automatiquement. Bien entendu, le rotor pourrait être entraî né, non pas nécessairement par son arbre, mais par sa périphérie, par exemple au moyen d'une couronne dentée montée sur le cylindre. Le fluide de refroidissement pourrait être constitué par un liquide : ce liquide pourrait être intro duit par un arbre creux et circuler à l'intérieur du rotor.