CH368982A - Machine rotative électromagnétique - Google Patents

Description

  Machine rotative électromagnétique    La présente invention concerne une machine  rotative électromagnétique, notamment susceptible de  fonctionner comme embrayage et variateur de cou  <U>ple</U>     et/ou    comme frein.  



  La machine rotative suivant l'invention est carac  térisée en ce qu'elle comprend au moins un électro  aimant et un support rotatif en matière     amagnétique     relié<B>à</B> un arbre     tourillonné    dans l'axe géométrique  de cet électro-aimant, ce support présentant un ou  plusieurs axes placés entre les pôles de l'électro  aimant, chaque axe portant un noyau annulaire en       matiùre    magnétique pouvant tourner fou sur cet axe  et dont la face orientée vers l'électro-aimant est gar  nie d'une pellicule de matière lubrifiante     diamagné-          tique.     



  Si l'électro-aimant est mobile, il peut être calé sur  un arbre rotatif, l'alimentation de la bobine de cet  électro-aimant en courant électrique pouvant s'effec  tuer par exemple par bagues collectrices. Dans ce  cas, l'excitation de la bobine établit un couplage an  gulaire entre les deux arbres de l'électro-aimant et du  support, et la machine fonctionne comme un em  brayage ou un variateur de couple, selon le degré  d'excitation de la bobine.  



  Si l'électro-aimant est fixe, l'excitation de la bo  bine tend<B>à</B> immobiliser le support par rapport<B>à</B>  cet électro-aimant fixe et la machine fonctionne alors  comme frein.  



  Suivant une autre variante de réalisation, cette  machine peut également constituer un embrayage si  l'électro-aimant est fixe et si l'on interpose entre cet  électro-aimant et le support     amagnétique    portant le  ou les noyaux annulaires un plateau     magnétiquement          polarisable    calé sur un arbre rotatif qui doit être cou  <B>plé</B>     angulairement   <B>à</B> l'arbre du support.  



  Dans les dessins annexés sont représentées,<B>à</B> titre  d'exemples, deux formes d'exécution de l'objet de  l'invention.    La     fig.   <B>1</B> est une vue en coupe diamétrale de la  première forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est une vue de face du support rotatif  de la, machine représentée sur la     fig.   <B>1,</B> un seul  noyau annulaire étant représenté.  



  La     fig.   <B>3</B> est une vue en coupe diamétrale de la  deuxième forme d'exécution.  



  La     fig.    4 est une vue de face d'un plateau     pola-          risable    de la machine représentée sur la     fig.   <B>3.</B>  Suivant la forme d'exécution représentée sur les       fig.   <B>1</B> et 2, l'arbre<B>1,</B> qui est entraîné par un moteur  quelconque, porte un électro-aimant 2, claveté sur  cet arbre     comm    indiqué en 2a. On a montré en<B>2b</B>  la bobine de cet électro-aimant, dont l'alimentation  est assurée par des bagues collectrices<B>3.</B> Cette ma  chine comporte également un électro-aimant fixe<B>7,</B>  dont la bobine est indiquée en<B>7b.</B>  



  Un support<B>6</B> en matière     amagnétique    est     angu-          lairement    solidaire d'un arbre 6a, qui peut former un  arbre d'utilisation ou qui peut être relié<B>à</B> un tel ar  bre. Cet arbre 6a est tourillonné dans les carcasses  des électro-aimants 2 et<B>7</B> par des roulements ou     pa-          hers   <B>6b.</B> Le support<B>6</B> est par exemple en matière  plastique et, suivant la forme de réalisation représen  tée, il est venu de moulage avec l'arbre d'utilisation  <I>6a.</I>  



  Le support<B>6</B> présente, entre les pôles des     électro-          aimants    2,<B>7,</B> des paires d'axes<B><I>5,</I></B><I> 5a.</I> Les axes<B>5</B>  sont dirigés vers     rélectro-aimant    2, tandis que les  axes 5a sont dirigés vers l'électro-aimant<B>7.</B> Ces  axes servent au montage<B>à</B> rotation de noyaux annu  laires 4, 4a en matière magnétique. Comme visible  sur la     fig.   <B>1,</B> des parties de chaque noyau se trouvent  en face des pôles Nord et Sud engendrés dans la car  casse de chaque électro-aimant par     rexcitation    de sa  bobine.

   Selon la puissance que l'on désire utiliser<B>à</B>  partir     d7un    électro-aimant donné, on peut prévoir      une ou plusieurs paires d'axes<B><I>5,</I></B><I> 5a</I> et une ou plu  sieurs paires de noyaux annulaires 4, 4a. Un seul axe  et un seul noyau ont été représentés sur la     fig.    2.  



  Suivant la forme d'exécution que montre la     fic,   <B>1</B>  les noyaux magnétiques 4, 4a sont des noyaux pleins,  qui sont montés de façon<B>à</B> pouvoir tourner fous sur  les axes<B><I>5,</I></B><I> 5a,</I> les dimensions de ces axes et de ces  noyaux étant calculées de façon<B>à</B> permettre un léger  débattement axial des noyaux sur les axes, afin de  supprimer toute friction mécanique inutile quand  l'électro-aimant conjugué est au repos. Toutefois, ce  débattement axial sera maintenu de préférence<B>à</B> une  faible valeur, afin d'éviter des chocs nuisibles<B>à</B> la  tenue des matériaux au moment de l'excitation des  électro-aimants.  



  Les noyaux pleins 4, 4a peuvent présenter toute  composition désirée, de caractère magnétique, et ils  sont garnis sur leur face dirigée vers l'électro-aimant  conjugué     d7une    très mince pellicule de matière lubri  fiante, par exemple de bisulfure de     molybdène,    de  caractère     diamagnétique.     



  Les noyaux pleins représentés pourraient être  remplacés, si désiré, par des roulements ou des bu  tées analogues, capables de remplir par leur carac  tère magnétique une fonction équivalente<B>à</B> celle des  noyaux pleins, c'est-à-dire de compléter le trajet du  flux magnétique engendré lors<B>de</B> l'excitation de la  bobine de chaque électro-aimant.  



  Le fonctionnement<B>de</B> cette machine est le<B>sui-</B>  vant: on étudiera tout d'abord le fonctionnement de  la partie de la machine formant embrayage et varia  teur de couple. Lors de     rexcitation    de la bobine<B>2b</B>  de l'électro-aimant 2, un flux magnétique est engen  dré dans la carcasse de cet électro-aimant, comme  indiqué précédemment, en formant des pôles Nord et  Sud, et le circuit magnétique est complété<B>à</B> travers  chaque noyau 4 qui subit alors une polarisation,<B>à</B>  travers l'entrefer matériel extrêmement étroit cons  titué par la pellicule de lubrifiant.

   La production de  pôles Nord et Sud dans les parties des noyaux 4 qui  se trouvent en face des pôles Nord et Sud formés sur  la carcasse provoque la rotation de ces noyaux 4 au  tour de leurs axes<B>5,</B> en même temps qu'une attrac  tion électromagnétique<B>à</B> travers la pellicule de lubri  fiant portée par ces noyaux. On conçoit que cette  rotation du noyau renouvelle continuellement cette  pellicule de lubrifiant, en réduisant la friction méca  nique.  



  L'attraction magnétique précitée établit un ac  couplement angulaire entre     rarbre   <B>1</B> et le support<B>6,</B>  par suite du couple résultant de l'effet     d7entraînement     exercé par les noyaux annulaires 4 sur les axes ex  centrés<B>5</B> du support. Le degré d'excitation de la  bobine<B>2b</B> détermine l'amplitude de     rattraction    ma  gnétique produite et, en fonction du couple résistant  appliqué<B>à</B> l'arbre 6a, le glissement entre     rélectro-          aimant    2 et le support<B>6,</B> de sorte que cette partie de  la machine fonctionne en variateur de couple. La  rotation des noyaux 4 se poursuit jusqu'au collage    complet de ces noyaux contre la carcasse<B>de</B> l'électro  aimant.  



       Uautre    partie de la machine, qui     Icomprend     l'électro-aimant fixe<B>7,</B> travaille comme frein. Le  fonctionnement est analogue<B>à</B> celui décrit précédem  ment pour la partie embrayage de cette machine. Le  freinage peut être plus ou moins rapide, selon le  degré d'excitation<B>de</B> la bobine<B>7b.</B>  



  Si désiré, on peut placer un ressort entre les  noyaux 4,<I>4a</I> et le support<B>6.</B> Ce ressort a pour but  de maintenir les faces lubrifiées des noyaux parallèles  aux faces des électro-aimants. On peut prévoir<B>à</B> cet  effet des ressorts plats, en spirale ou de forme géo  métrique quelconque, favorisant une pression cons  tante et une portée parallèle des surfaces en con  tact.  



  Le support magnétique peut être en métal, en  alliage ou en matière plastique, et il présente une  résistance mécanique fournissant la marge de sécurité  nécessaire pour supporter les efforts auquel il est  destiné.  



  Sur les     fig.   <B>3</B> et 4, on a représenté une machine  formant embrayage, comportant un électro-aimant  fixe.     Uarbre    moteur 21 est tourillonné ici par des  roulements     2la    dans l'électro-aimant 22, qui est fixe  et dont la bobine<B>22b</B> est alimentée<B>à</B> travers un  orifice<B>15.</B>     Uarbre    moteur 21 présente,<B>à</B> son extré  mité, une partie de plus grand diamètre<B>8,</B> dont est       angulairement    solidaire un plateau     polarisable    dési  gné     d7une    façon générale par la référence 12.

   On a  indiqué en<B>26</B> un support en matière     amagnétique     qui est analogue<B>à</B> celui représenté sur les     fig.   <B>1</B> et 2  et qui est rendu solidaire d'un arbre d'utilisation 26a,  ce support étant centré par des paliers ou roulements  <B>26b.</B> Le support<B>26</B> présente des axes excentrés<B>25</B>  servant au montage de noyaux annulaires rotatifs 24  comme précédemment.  



  Comme visible sur les     fig.   <B>3</B> et 4, le plateau       polarisable    12 présente une couronne magnétique in  terne<B>9,</B> une couronne magnétique externe 9a et une  couronne     amagnétique    médiane<B>10.</B> Des orifices<B>11,</B>  <I>l la</I> sont ménagés dans les couronnes<B>9</B> et<B>10,</B> com  me montré sur la     fig.    4, pour améliorer le refroidis  sement.  



  Lors de l'excitation de la bobine<B>22b,</B> des pôles  Nord et Sud sont engendrés dans le plateau 12, par  polarisation de ce plateau, et comme précédemment,  il en résulte une attraction magnétique des noyaux  24,<B>à</B> travers     Pentrefer    matérialisé par la pellicule de  lubrifiant qui garnit leur face dirigée vers l'électro  aimant 22 et le plateau 12, qui est interposé entre  les noyaux 24 et l'électro-aimant 22. La polarisation  des noyaux 24 provoque ici encore leur rotation, avec  les mêmes résultats que ceux indiqués pour la ma  chine visible sur les     fig.   <B>1</B> et 2.  



  <B>Il</B> est évident qu'on peut conjuguer ici<B>à</B> l'autre  face du support<B>26</B> un électro-aimant et des noyaux,  afin de réaliser un frein. On peut également incorpo  rer<B>à</B> cet agencement des ressorts, comme indiqué  précédemment.      Les électro-aimants fixes ou rotatifs peuvent com  porter deux ou plusieurs paires de pôles concentri  ques ou alternés.  



  La puissance qui doit être contrôlée lors de l'ali  mentation des bobines des électro-aimants des ma  chines décrites est très faible. Ainsi, pour une ma  chine travaillant en variateur de couple, la puissance  <B>à</B> contrôler est inférieure<B>à</B> un dixième de watt par  cheval-vapeur, tandis qu'elle est en moyenne d'un  kilowatt par cheval-vapeur dans les dispositifs ordi  naires<B>à</B> moteur<B>à</B> courant continu. Cette faible<B>puis-</B>  sance de contrôle permet en particulier l'utilisation de  dispositifs de commande électronique très simplifiés,  <B>à</B> semi-conducteurs.  



  Les noyaux annulaires de la machine peuvent  avoir une section transversale de forme géométrique  quelconque, mais ils présenteront de préférence une  forme cylindrique.  



  Ces noyaux peuvent être en matière magnétique  quelconque. Une solution paraissant judicieuse con  siste<B>à</B> utiliser des noyaux formés par des agglomérés  de fer poreux. Les agglomérés utilisés sont impré  gnés au préalable d'un lubrifiant diamagnétique,<B>gé-</B>  néralement solide, par exemple de bisulfure<B>de</B>     mo-          lybdène    ou d'une combinaison     argent-bisulfure    de       molybdène.    Du fait de la porosité, le lubrifiant re  vient constamment<B>à</B> la surface pendant le fonction  nement pour constituer une pellicule lubrifiante  <B>( </B>     auto-lubrification   <B> ).</B> Les noyaux peuvent être trai  tés directement pour faciliter cette     auto-lubrification,

       et si désiré, les surfaces portantes des électro-aimants  peuvent subir des traitements analogues.  



  Une machine du type décrit présente de nom  breuses possibilités d'applications. Elle peut travailler  en transmetteur et limiteur de couple, en variateur  de vitesse, en embrayage et en frein<B>à</B> action rapide  ou ralentie. Elle peut être appliquée utilement<B>à</B>  n'importe quelles constructions électromécaniques,  par exemple aux machines de traction, aux appareils  de levage, aux machines-outils, aux machines d'im  primerie,     etc.,    chaque fois qu'on a besoin d'un ré  glage précis de la vitesse et d'une réponse réglable  <B>à</B> volonté, tant dans la variation du couple ou de la  vitesse que dans le freinage. Le petit volume des ma  chines décrites et le très faible courant absorbé par  rapport<B>à</B> la puissance transmise en augmentent en  core l'intérêt.

Claims (1)

1. REVENDICATION Machine rotative électromagnétique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un électro-aimant et un support rotatif en matière amagnétique relié<B>à</B> un arbre tourillonné dans l'axe géométrique de cet électro-aîmant, ce support présentant un ou plusieurs axes placés entre les pôles de l'électro-aimant, cha que axe portant un noyau annulaire en matière ma gnétique pouvant tourner fou sur cet axe et dont la face orientée vers l'électro-aimant est garnie d'une pellicule de matière lubrifiante diamagnétique.

   SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Machine rotative suivant la revendication, sus ceptible de fonctionner comme embrayage et varia teur de couple, caractérisée en ce que ledit électro aimant est mobile et calé sur un arbre rotatif coaxial <B>à</B> l'arbre relié au support. 2. Machine rotative suivant la revendication, sus ceptible<B>de</B> fonctionner comme frein, caractérisée en ce que ledit électro-aimant est fixe, les noyaux annu laires étant placés directement<B>à</B> côté de cet électro aimant, duquel ils sont séparés par la pellicule lubri fiante.

   <B>3.</B> Machine rotative suivant la revendication, sus ceptible de fonctionner comme embrayage et varia teur de couple, caractérisée en ce que ledit électro aimant est fixe, et en ce qu'elle comprend un arbre rotatif tourillonnè dans cet électro-aimant coaxiale- ment <B>à</B> l'arbre relié au support, et un plateau magné tique polarisable calé sur cet arbre rotatif et inter posé entre l'électro-aimant et les noyaux annulaires portés par les axes excentrés du support. 4.

   Machine rotative suivant la revendication et la sous-revendication <B>3,</B> caractérisée en ce que le pla teau polarisable comprend une couronne interne et une couronne externe en matière magnétique, ainsi qu'une couronne médiane en matière amagnétique, les couronnes interne et externe étant placées en face des pôles de l'électro-aimant.

   <B>5.</B> Machine rotative suivant la revendication, sus ceptible de fonctionner comme embrayage, variateur de couple et frein, caractérisée en ce qu'elle com prend un électro-aimant<B>à</B> partie magnétisée rotative et un 'autre électro-aimant fixe, entre lesquels est monté ledit support portant des axes orientés vers chacun des deux électro-aimants et sur lesquels sont montés fous lesdits noyaux annulaires. <B>6.</B> Machine rotative suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le ou les noyaux annulaires sont des noyaux pleins. <B>7.</B> Machine rotative suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le ou les noyaux annulaires sont formés par des roulements.

   <B>8.</B> Machine rotative suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le ou les noyaux annulaires sont formés par un aggloméré de poudre magnétique im prégné de ladite matière lubrifiante diamagnétique. <B>9.</B> Machine rotative suivant la revendication, ca ractérisée en ce que la pellicule de matière lubrifiante portée par -le ou les noyaux annulaires est formée par du bisulfure<B>de</B> molybdène. <B>10.</B> Machine rotative suivant la revendication, caractérisée en ce que la pellicule de matière lubri fiante portée par le ou les noyaux annulaires est formée par une combinaison argent-bisulfure de molybdène.