CH455024A - Groupe d'entraînement comprenant au moins un moteur électrique et au moins un accouplement - Google Patents

Description

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 Groupe    d'entraînement   comprenant au    moins   un    moteur   électrique et au    moins   un accouplement La présente invention concerne un groupe d'entraînement comprenant au moins un moteur électrique dont le rotor est relié à un arbre de sortie du groupe par au moins un accouplement d'entraînement du type centrifuge comprenant une enveloppe solidaire dudit rotor et contenant de la poudre ou des granules et au moins un disque solidaire de l'arbre de sortie. 



  Des groupes d'entraînement de ce genre sont connus. Ils    permettent   au moteur de démarrer aisément même si l'arbre de sortie du groupe est en connexion rigide avec une charge lourde et à grande    inertie,   ce qui est spécialement important dans le cas d'un moteur asynchrone avec un rotor à    court-circuit.   De plus, ces groupes d'entraînement permettent un démarrage progressif de la charge à    entraîner.   



  L'invention a pour but d'éliminer les difficultés et problèmes découlant d'une association du moteur électrique et de l'accouplement d'entraînement lorsqu'il s'agit d'éléments mécaniques autonomes, et de créer une construction relativement simple et compacte d'un groupe d'entraînement du genre précité. 



  Le groupe d'entraînement selon l'invention est caractérisé par le fait que l'enveloppe de l'accouplement d'entraînement et le rotor du moteur forment un ensemble    rotorique   entièrement placé à l'intérieur d'un carter entourant et supportant le stator dudit moteur. 



  Plusieurs    formes   d'exécution du groupe d'entraînement selon l'invention vont maintenant être décrites, à titre d'exemple, en référence aux dessins ci-joints, sur lesquels la    fig.   1 est une coupe longitudinale schématique d'un premier exemple du groupe d'entraînement, présentant un moteur et un accouplement; les    fig.   2 à 4 sont des coupes longitudinales semblables de trois variantes ; les    fig.   5 et 6 sont des coupes axiales de deux autres variantes où le moteur est associé à deux accouplements d'entraînement ; la    fig.   7 est une coupe axiale schématique d'une forme d'exécution du groupe d'entraînement avec un moteur et deux accouplements présentant des dimensions différentes ainsi que des arbres de sortie indépendants ;

   les    fig.   8 à 10 représentent, en section axiale, trois exemples ayant deux moteurs à polarité différente. Revenant à la    fig.   1, le groupe d'entraînement représenté comporte un ensemble    statorique   qui forme un carter E entourant le stator A d'un moteur électrique. Le rotor électrique B du moteur et un    accouplement   d'entraînement C sont disposés latéralement l'un par rapport à l'autre. L'accouplement C comprend une enveloppe Cl dans laquelle sont disposés un disque C2 et un moyen de transmission de couple constitué par un produit en poudre ou en granules.

   Le rotor B du moteur électrique est claveté à un arbre 10 dont une extrémité repose dans un roulement 12 porté par le carter E tandis que l'autre extrémité de l'arbre, représenté en 14, fait saillie latéralement au-delà du rotor B et porte un manchon 16 qui en est solidaire et qui est en une pièce avec l'enveloppe Cl de    l'accouplement   C. Un roulement 18 est logé dans le manchon 16 et supporte à son tour l'une des extrémités d'un arbre 20 sur lequel est    calé   le disque C2 de    l'accouplement.   L'autre extrémité de cet arbre 20 est portée par un autre roulement 22 monté dans le carter E. L'enveloppe Cl de l'accouplement C, à son extrémité libre, est également supportée dans le carter E par l'intermédiaire d'un roulement 24. 



     Etant   donné cette disposition, les arbres 10 et 20 sont coaxiaux et l'arbre 20 faisant saillie au-delà du carter E sert d'arbre de sortie    permettant   la prise de force pour un organe mené. Le rotor électrique B étant solidaire de 

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 l'enveloppe Cl de l'accouplement C, ces deux éléments forment un rotor combiné qui se trouve entièrement à l'intérieur du carter E. 



  On obtient ainsi une construction compacte et résistante pour le groupe d'entraînement, et cette construction résiste non seulement aux efforts normaux résultant de la torsion mais encore aux sollicitations bien connues de flexion qui peuvent se présenter dans le    cas   où la liaison entre l'arbre 20 et l'organe mené est assurée par accouplement indirect comportant des engrenages ou autres éléments intermédiaires. 



  Le groupe d'entraînement représenté sur la    fig.   2 présente une construction analogue à celle décrite en vue de la    fig.   1 et les différents éléments ont reçu les mêmes chiffres de référence accompagnés de la lettre a. L'enveloppe Cl de l'accouplement C ou plus exactement l'une des deux demi-enveloppes est constituée en une seule pièce avec la joue à l'une des extrémités du rotor électrique B et présente un moyeu 26 qui sert de logement pour le roulement 18a qui supporte l'arbre 20a en même temps que le roulement 22a à l'autre extrémité de cet arbre. 



  La    fig.   3 représente une construction du groupe d'entraînement où l'enveloppe Cl de    l'accouplement   C est solidaire d'un arbre tubulaire 10b sur lequel est    calé   le rotor B du moteur. Dans cette variante, l'arbre de sortie 20b monté    coaxialement   dans l'arbre tubulaire    1'0b   est supporté par les deux extrémités du    carter   E du groupe par l'intermédiaire des roulements 22b et 28. Le rotor combiné formé par le rotor électrique B et l'enveloppe Cl est monté lui-même sur l'arbre 20b par l'intermédiaire de roulements 30 et 32 qui sont logés respectivement dans l'arbre tubulaire 10b à une extrémité et l'enveloppe Cl à l'autre extrémité. 



  Cette construction est bien équilibrée et peut être utilisée avantageusement pour transmettre des - puissances de moyennes à grandes. 



  Dans la variante de la    fig.   4, le moteur électrique comporte un rotor B disposé    axialement   à côté du stator    électrique.   L'enveloppe Cl de l'accouplement C est incorporée partiellement à l'ensemble du rotor électrique B pour former un rotor combiné monté par l'intermédiaire des roulements 30c et 32c sur l'arbre de sortie 20c qui fait saillie de part et d'autre du    carter   E du groupe et cela d'une manière analogue à celle représentée dans la    fig.   3. 



  Si l'on considère maintenant le groupe d'entraînement suivant la    fig.   5. il présente encore une construction analogue à celle de la    fig.   3, le rotor électrique B étant calé sur un arbre tubulaire 10d. Suivant cette dernière variante, l'une des extrémités de l'arbre 10d est solidaire de l'enveloppe Cl d'un premier accouplement C relié avec l'enveloppe DI d'un second    accouplement   D pour former ainsi un groupe de deux accouplements montés en parallèle. Les disques C2 et D2 de    ces   deux accouplements sont calés sur les arbres de sortie 20d qui porte, par l'intermédiaire des roulements 30d et 32d, le rotor combiné constitué par le rotor électrique B et les enveloppes Cl et Dl. 



  En se référant encore à la variante représentée dans la    fig.   5, étant donné que les enveloppes Cl et Dl des deux    accouplements   C et D présentent une    surface   supérieure et un volume plus important par    rapport   à ce que l'on obtient avec un seul    accouplement   de puissance analogue, on peut ainsi obtenir un volant    thermique   plus important constitué par le produit en forme de poudre ou granules contenu dans les enveloppes. II est ainsi possible d'obtenir un refroidissement plus rapide et plus énergique des accouplements ou encore, d'une manière équivalente, ces accouplements peuvent être soumis, pour une même puissance fournie, à une élévation de température moindre.

   Ce type de groupe d'entraînement est particulièrement avantageux pour faire démarrer les machines présentant un moment d'inertie important et qui doivent être mises en marche très fréquemment. 



  La    fig.   6 représente un groupe d'entraînement d'une construction analogue à celle de la    fig.   5. Cependant, les deux accouplements C et D fonctionnant, il est vrai, en parallèle sont séparés l'un de l'autre et disposés    aux,   deux extrémités du rotor électrique B. Dans ce cas, la construction du groupe d'entraînement est symétrique et l'arbre de sortie 20e présente à ses deux extrémités des prises de force. Par l'intermédiaire des roulements 30e et 32e l'arbre 20e porte le rotor combiné constitué par les enveloppes Cl et DI des accouplements, par un arbre tubulaire 10e    reliant   les deux enveloppes Cl et DI et par le rotor électrique B calé sur l'arbre tubulaire 10e. 



  Le groupe d'entraînement représenté dans la    fig.   7 présente une construction statiquement analogue à celle des    fig.   5 et 6, mais les deux accouplements C et D montés aux extrémités du rotor électrique B présentent des dimensions différentes et leurs disques C2 et D2 sont fixés sur deux arbres séparés 20f et 36 disposés    coaxia-      lement.   



  Le rotor combiné comportant le rotor électrique B et les enveloppes Cl et Dl des accouplements est supporté par le carter du groupe par l'intermédiaire de roulements 38 et 40    intercalés   entre ces deux    pièces.   Au contraire, les arbres de sortie 20f et 36 sont montés à l'intérieur de l'arbre    tubulaire   10f par    l'intermédiaire   de roulements 42 et 44 et d'autres roulements 46 et 48 portés par les enveloppes Dl et Cl de manière à compléter le maintien de ces arbres. Il en résulte une construction statique dont les effets dus aux moments fléchissants sont équivalents à ce que l'on obtient avec les constructions selon les    fig.   1 ou 2. 



  Le groupe d'entraînement que l'on vient de décrire permet de produire dans les limites des    possibilités   d'un rotor électrique unique B des couples différents aux extrémités des deux arbres de sortie 20f et 36. La mise à la disposition de deux couples    différents   est très utile lorsqu'on veut obtenir des démarrages avec des couples d'accélération plus ou moins élevés ; par exemple par    l'intermédiaire   de l'accouplement C, on peut obtenir un couple égal au couple nominal du moteur électrique tandis qu'on obtient par l'intermédiaire de    l'accouplement   D un couple multiple, par exemple égal au double du couple nominal du moteur. 



  Dans les groupes d'entraînement conformes aux    fig.   8 à 10, on prévoit trois solutions, correspondant chacune à un groupe d'entraînement ayant un moteur électrique à polarité multiple, comprenant deux moteurs élémentaires A, B et F, G présentant chacun des caractéristiques électriques différentes.

   En particulier, ces moteurs présentent un nombre de pôles différents pour permettre l'obtention de deux vitesses    différentes.   Le groupe d'entraînement selon la    fig.   8 comprend, au point de vue    mécanique,   un seul ensemble    statorique,      formé   par un carter El, E2 et deux stators A, F et deux rotors électriques B et G calés sur des arbres tubulaires séparés 10g 

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 et 50 qui portent à leurs extrémités extérieures les enveloppes Cl et Dl de deux accouplements    différents   C et D.

   Les deux rotors combinés B, Cl et C,    Bl   sont montés, par l'intermédiaire de roulements 42g et 46g, d'une part, et    44g   et 48g de l'autre, sur deux arbres de sortie 20g et 36g disposés    coaxialement   et    indépendants   mécaniquement pour permettre deux prises de    force   différentes. Sur ces arbres de sortie sont calés les disques C2 et D2 des deux accouplements. Les arbres 20g et 36g sont alors supportés eux-mêmes par le carter El, E2 à l'aide de roulements 38g, 52 et 40g, 54. 



  Le groupe d'entraînement ainsi constitué permet d'utiliser deux vitesses différentes pour    l'entraînement   de deux machines d'utilisation ou bien une seule machine à deux vitesses différentes de marche et on peut également obtenir ainsi un système de vitesses différentielles. 



  Le groupe d'entraînement représenté dans la    fig.   9 est constitué mécaniquement, comme précédemment, par un ensemble    statorique   comprenant un carter El, E2 et deux stators A, F et par deux rotors combinés B, Cl et G, D1 ; mais dans cette variante, les deux rotors combinés sont montés par l'intermédiaire de roulements 42h, 46h et 44h, 48h sur un seul arbre de sortie 20h porté par l'ensemble    statorique   résistant par l'intermédiaire des    paliers-supports   22h et 28h. 



  Un dispositif    tachymétrique   K complète le groupe d'entraînement décrit ci-dessus et peut être constitué à la manière habituelle par un générateur électrique actionné par l'arbre de sortie 20h. Dans ce cas, le groupe d'entraînement permet des utilisations autres que celles qui ont été déjà indiquées et en particulier le groupe d'entraînement fait possible l'utilisation simultanée des deux moteurs A, B et F, G pendant la phase de démarrage de la machine à entraîner. Pendant le démarrage, on constate un glissement différent des    accouplements   C et D et ceux-ci transmettent leurs couples moteurs à l'arbre 20h d'une manière additive. On obtient ainsi un couple de poussée important.

   Lorsque l'arbre 20h a atteint une vitesse donnée, déterminée par les nécessités de son utilisation, la dynamo    tachymétrique   K intervient et, à l'aide d'un appareillage connu, coupe l'alimentation de l'un des deux moteurs électriques de telle sorte que la machine d'utilisation, après son démarrage, est entraînée par un seul des moteurs du groupe d'entraînement de la    fig.   9. 



  Le groupe d'entraînement selon la    fig.   10 est constitué essentiellement comme celui de la    fig.   9, avec la seule    différence   qu'un seul des deux moteurs électriques, à savoir le moteur plus rapide A, B, comporte un accouplement C, le rotor électrique G du moteur lent F, G étant monté directement sur l'arbre de sortie 20k. 



  Dans ce groupe    d'entraînement,   le démarrage se fait par l'intermédiaire du moteur le plus rapide A, B et lorsque l'arbre 20k a atteint la vitesse de synchronisme du moteur F, G qui est plus lent, on constate la mise en marche du moteur F, G par l'intermédiaire de la dynamo    tachymétrique   K qui fait aussi interrompre l'alimentation encourant du moteur A, B de telle sorte que la machine d'utilisation est ensuite    entraînée   par le moteur F, G seul. On pourrait encore obtenir que, lorsque la machine d'utilisation doit être entraînée à une vitesse égale à celle du moteur le plus rapide A, B, le moteur F, G est débranché de la ligne électrique d'alimentation tandis que le moteur A, B est mis en route, ce qui amène la machine d'utilisation à la vitesse de régime par l'intermédiaire de l'accouplement C.

Claims (1)

1. REVENDICATION Groupe d'entraînement comprenant au moins un moteur électrique dont le rotor est relié à un arbre de sortie du groupe par au moins un accouplement d'entraînement du type centrifuge comprenant une enveloppe solidaire dudit rotor et contenant de la poudre ou des granules et au moins un disque solidaire de l'arbre de sortie, caractérisé par le fait que l'enveloppe (Cl) de l'accouplement d'entraînement (C) et le rotor (B) du moteur forment un ensemble rotorique (B, Cl) entièrement placé à l'intérieur d'un carter (E) entourant et supportant le stator (A) dudit moteur. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Groupe d'entraînement selon la revendication, caractérisé en ce que le rotor (B) du moteur est solidaire d'un arbre (14) claveté à une extrémité de l'enveloppe (Cl) de l'accouplement (C) dont l'autre extrémité tourne dans un palier (24) porté par le carter (E) (fig. 1). 2. Groupe d'entraînement selon la revendication, caractérisé en ce que l'enveloppe (Cl) de l'accouplement (C) est solidaire, par une de ses faces latérales, d'une extrémité du rotor (B) du moteur, l'autre face latérale de ladite enveloppe (Cl) présentant une partie tournant dans un palier (24a) porté par le carter (E) (fig. 2). 3.

   Groupe d'entraînement selon la revendication, caractérisé par un tube (10b) solidaire d'une des parois latérales de l'enveloppe (Cl) de l'accouplement (C) et portant le rotor (B) du moteur qui est claveté audit tube, ledit tube étant traversé longitudinalement par l'arbre de sortie (20b) du groupe d'entraînement, ledit arbre de sortie, par l'intermédiaire de paliers (30, 32), supportant l'ensemble rotorique (B, Cl) (fig. 3). 4. Groupe d'entraînement selon l'une des sous-reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que les paliers-sup- ports (18, 22) de l'arbre de sortie (20) dudit groupe sont maintenus l'un par le carter (E) et l'autre par l'enveloppe (Cl) de l'accouplement (C) (fig. 1, 2). 5.

   Groupe d'entraînement selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les paliers-supports (22b, 28) de l'arbre de sortie (20b) du groupe sont portés par le carter (E), tandis que les paliers (30, 32) de l'ensemble rotorique (B, C1) sont supportés par ledit arbre de sortie (fig. 3-6, 8-10). 6.

   Groupe d'entraînement selon la revendication, muni de deux accouplements, caractérisé par le fait que les enveloppes (Cl, D1) des accouplements (C, D) sont solidaires l'une de l'autre et fixées à l'une des extrémités du rotor (B) du moteur pour former l'ensemble rotori- que (B, Cl, Dl) supporté par des paliers (30d, 32d) sur l'arbre de sortie (20d) du groupe, ledit arbre étant à son tour, après avoir traversé l'ensemble rotorique, supporté par le carter (E) à l'aide de paliers (22d, 28d) (fig. 5). 7.

   Groupe d'entraînement selon la revendication, muni de deux accouplements, caractérisé par le fait que les enveloppes (Cl et Dl) des accouplements (C, D) sont solidaires des deux parois latérales du rotor (B) du moteur pour former l'ensemble rotorique (B, Cl, Dl) supporté par l'arbre de sortie (20e) au moyen de paliers (30e, 32e), ledit arbre étant à son tour, après avoir traversé l'ensemble rotorique, supporté par le carter (E) à l'aide de paliers (22e, 28e) (fig. 6, 7). 8.

   Groupe d'entraînement selon la sous-revendica- tion 7, caractérisé en ce que les disques (C2, D2) des deux accouplements (C, D) sont montés sur deux arbres <Desc/Clms Page number 4> de sortie (20f et 36) séparés, qui sont coaxiaux et sortent du carter (E) par deux faces opposées (fig. 7). 9.

   Groupe d'entraînement selon la revendication, muni de deux moteurs électriques dont les rotors sont coaxiaux, caractérisé par le fait qu'au moins l'un de ces rotors (B, G) est solidaire de l'enveloppe (Cl, Dl) d'un accouplement (C, D) pour former avec celle-ci l'ensemble rotorique (fig. 8, 9 et 10). 10. Groupe d'entraînement selon la sous-revendica- tion 9, caractérisé par un organe tachymétrique (K) réagissant sous l'influence de la vitesse d'au moins un des deux moteurs, pour contrôler la marche de l'un ou de l'autre des moteurs cités (fig. 9 et 10). 11.

   Groupe d'entraînement selon la sous-revendica- tion 10, caractérisé en ce que seulement le rotor (B) de l'un des moteurs est solidaire de l'enveloppe (Cl) d'un accouplement (C), le rotor (G) de l'autre moteur étant claveté sur l'arbre de sortie (20k) du groupe et entraînant l'organe tachymétrique (K) (fig. 10). 12.

   Groupe d'entraînement selon l'une des sous- revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les rotors (B, G) des deux moteurs et les enveloppes de deux accouplements forment deux ensembles rotoriques (B, Cl et G, Dl) placés à l'intérieur du carter (El, E2) et supportés par des paliers (44g, 48g et 42h, 46h) sur l'arbre de sortie (20h) qui, à son tour, est supporté par le carter (El, E2) à l'aide de paliers (22h et 28h) (fig. 9). 13.

   Groupe d'entraînement selon la sous-revendica- tion 9, caractérisé en ce que les rotors (B, G) des deux moteurs et les enveloppes de deux accouplements forment deux ensembles rotoriques (B, Cl et G, Dl) placés à l'intérieur du carter (El, E2) et montés par l'intermédiaire de paliers (44g, 48g et 42g, 46g) sur deux arbres de sortie (20g, 36g) solidaires des disques des accouplements (C, D) correspondants, lesdits arbres de sortie étant coaxialement supportés par le carter (El, E2) à l'aide de paliers (38g, 40g, 52, 54) de la même manière pour les deux moteurs (fig. 8).