CH643330A5 - Procede et dispositif d'equilibrage d'un corps tournant a suspension magnetique radiale passive et axiale active et/ou d'orientation de son axe de rotation. - Google Patents
Procede et dispositif d'equilibrage d'un corps tournant a suspension magnetique radiale passive et axiale active et/ou d'orientation de son axe de rotation. Download PDFInfo
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Description
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REVENDICATIONS
1. Procédé d'équilibrage d'un corps tournant à suspension magnétique radiale passive et axiale active et ou d'orientation de son axe de rotation, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer aux extrémités dudit corps des couronnes magnétiques (C10 à C40 -C1 à C4) à champ axial dans l'entrefer (E), les-dites couronnes étant excentrées (C10' àC40' -Cl' àC4') sur le rotor et concentriques sur le stator pour la mise en coïncidence de l'axe d'inertie avec l'axe rotor et/ou concentriques sur le rotor et excentrées sur le stator pour l'orientation de l'axe de rotation, et la correction est obtenue par variation de l'induction sur les couronnes magnétiques stator résultant de signaux issus de détecteurs appropriés.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couronnes (C 10' à C40' - C1 ' à C4') côté rotor sont excentrées.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couronnes côté stator sont excentrées.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétique dans les entrefers, entre chaque couronne centrée et excentrée, est rendu variable par des moyens mécaniques (14).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit sur chaque paire de couronnes par un aimant annulaire à champ radial (10-11) (17-16) se refermant à travers des anneaux ferromagnétiques (12-13, 12'—13') (18-19,18' —19').
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit sur chaque paire de couronnes par un aimant à champ, radial (10,17) se refermant à travers une culasse de refermeture (15,22) du flux magnétique.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen mécanique pour rendre variable le champ magnétique dans l'entrefer consiste à faire varier l'écart de cedit entrefer par translation axiale de l'aimant et des couronnes ferromagnétiques côté stator.
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen mécanique pour rendre variable le champ magnétique dans l'entrefer consiste à faire varier l'écart entre un shunt magnétique (20) et les pièces polaires côté stator par translation axiale dudit shunt.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétique dans les entrefers, entre chaque couronne centrée et excentrée, est rendu variable par ajustement du courant envoyé sur une bobine (23) à l'intérieur d'une culasse (25) côté stator tandis que le flux se referme côté rotor sur les anneaux ferromagnétiques (26-27) enserrant un aimant annulaire (24) à flux radial ou sur une culasse (29) de refermeture du flux.
10. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen mécanique de variation du champ magnétique consiste en un moyen par vis sans fin (32) et filetage animé par un moteur électrique (33), afin d'entraîner axialement la couronne stator concernée ou le shunt magnétique concerné.
11. Procédé selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que des capteurs électromagnétiques fixes (34-35), (36-37), (38-39), qui sont disposés radialement selon les axes x et y pour l'alignement de l'axe de rotation et dans une autre direction radiale pour la mise en coïncidence de l'axe d'inertie et l'axe rotor et à faible distance de couronnes conductrices solidaires du rotor, produisent, par détection d'impédance, des signaux qui adaptent, après traitement convenable, le courant convenable sur lesdites bobines ou moteurs.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un repère axial (41), disposé sur chaque centreur rotor en regard des capteurs, produit un signal impulsionnel de repérage angulaire.
13. Procédé selon la revendication 1 d'un corps tourant de conformation x< 1 dans lequel C est le moment d'inertie autour d'un axe principal et A = B est le moment d'inertie autour des deux autres axes principaux d'inertie, caractérisé en ce que l'on fait confondre l'axe principal C avec l'axe de rotation.
14. Procédé selon la revendication 1 d'un corps tourant de conformation 1 dans lequel C est le moment d'inertie autour d'un axe principal et A = B est le moment d'inertie autour des deux autres axes principaux d'inertie, caractérisé en ce que l'on fait confondre l'axe principal C avec l'axe de rotation.
15. Dispositif pour l'équilibrage d'un corps tournant à suspension magnétique radiale passive et axiale active et/ou d'orientation de leur axe de rotation pour la mise en œuvre du procédé selon les revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte aux extrémités axiales dudit corps deux centreurs côté rotor (2-3) à couronnes magnétiques centrées et/ou excentrées et en regard de deux centreurs côté stator (4-5) à couronnes magnétiques excentrées et/ou centrées et en ce que le champ magnétique dans les entrefers entre paires de couronnes est rendu variable en fonction de signaux reçus de capteurs (34-35), (36-37), (38-39).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que, lorsque la seule action consiste à mettre en coïncidence l'axe rotor avec l'axe d'inertie, le rotor ne possède que des couronnes excentrées et le stator que des couronnes centrées.
17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lorsque la seule action consiste à réorienter l'axe de rotation, le rotor ne possède que des couronnes centrées et le stator que des couronnes excentrées.
18. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en coïncidence et lesdits moyens d'orientation sont tous deux prévus.
Les problèmes liés à la rotation des corps solides en général sont de deux sortes. L'un consiste à faire coïncider l'axe autour duquel tourne le rotor avec un axe d'inertie dudit corps pour l'équilibrer en faisant disparaître les balourds et le deuxième vise à orienter l'axe de rotation dans une direction déterminée.
Parfois, ces deux adaptations sont faites conjointement lorsque l'on veut, par exemple sur un satellite, d'une part, équilibrer deux volants d'inertie disposés en contre-rotation sur un axe commun et, d'autre part, contrôler le parfait alignement des moments cinétiques des volants.
Dans les corps tournants centrés par contacts matériels tels que les roulements à billes ou les pivots, l'équilibrage est obtenu par déplacement matériel de l'élément du palier porté côté rotor par rapport au rotor ou par adjonction ou retrait de masses dites d'équilibrage, cette action devant être effectuée en fonction de la vitesse angulaire de rotation dudit corps tournant, lorsque la variation de vitesse introduit des modifications de position ou d'orientation de l'axe d'inertie concerné.
De même, ces mêmes corps tournants voient l'orientation de leur axe de rotation modifié si l'on déplace mécaniquement les paliers par rapport à leurs appuis supposés fixes par définition.
Pratiquement, ces opérations sont difficiles à réaliser surtout en cours de rotation.
En ce qui concerne les paliers magnétiques dans lesquels les contacts matériels sont éliminés, l'équilibrage statique et dynamique peut être obtenu soit par ajustage de masses d'équilibrage, soit par des corrections dues à des champs magnétiques agissant à partir de capteurs; lesdits champs
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magnétiques pouvant également intervenir pour adapter l'orientation de l'axe de rotation sus-mentionné.
Les types de suspensions en question ont été particulièrement développés par la Demanderesse, notamment à travers ses demandes de brevets français no 74/00 190 (2 257 077) du 3 janvier 1974 et son certificat d'addition no 74/40 556 (2 294430) du 10 décembre 1974, no 77/07 685 du 15 mars 1977 et no 77/23 981 du 3 août 1977, les paliers sont à couronnes de centrage magnétique assurant la raideur radiale passive avec champ magnétique normalement axial dans l'entrefer et le centrage axial actif est assuré par des champs magnétiques de bobines asservies à un détecteur.
11 est à noter que le terme de couronne de centrage magnétique utilisé dans le.présent texte doit être pris dans un sens bien déterminé.
En effet dans les entrefers, qui s'étendent perpendiculairement à l'axe de rotation, ce sont des anneaux de lignes de forces magnétiques donc variables en grandeur et direction en fonction de l'induction mangétique, qui matérialisent le moyen de liaison, donc le moyen de centrage radial entre rotor et stator.
Il en découle que ce sont les paires de couronnes qui procurent alors, en tant qu'éléments matériels, le champ magnétique nécessaire audit centrage, ledit champ magnétique pouvant par ailleurs être produit sur lesdites couronnes par des aimants permanents ou bien des électro-aimants.
Dans les systèmes de la Demanderesse précédemment mentionnés, les paires de couronnes de centrage magnétique sont toutes concentriques et leur nombre est déterminé par la valeur de a raideur radiale imposée selon le cas considéré.
Dans ces systèmes, la position desdites paires de couronnes de centrage magnétique fixées sur le rotor définit un «axe rotor» autour duquel tourne ledit rotor; c'est-à-dire que lorsqu'on néglige les effets d'inertie, les points de cet axe et eux seulement ont une vitesse de rotation nulle et l'équilibrage consiste à faire coïncider «l'axe rotor» avec l'axe d'inertie.
De même, la position desdites couronnes de centrage magnétique fixées sur le stator définit l'orientation qui est imposée dans l'espace à «l'axe rotor» et toute variation de position imposée auxdites couronnes entraîne corrélativement un changement d'orientation dudit «axe rotor».
Il est ici question pour les systèmes concernés, c'est-à-dire comportant des paires de couronnes de centrage radial passif et un dispositif de centrage axial actif asservi à un détecteur d'un procédé et d'un dispositif correspondant pour, lorsque les écarts sont relativement faibles, d'une part, équilibrer le rotor en amenant son axe de rotation sur l'axe d'inertie et/où pour, d'autre part, orienter ledit axe de rotation selon une direction prédéterminée.
Pour ce faire, les paires de couronnes de centrage magnétique sont excentrées les unes par rapport aux autres de telle sorte que ce sont les anneaux de lignes de forces sus-men-tionnés qui déterminent, en fonction de la valeur de l'induction produite, le centrage résultant.
De la sorte, du choix de la valeur d'induction magnétique appliquée à une paire de couronnes donnée, va dépendre la valeur imposée à la correction souhaitée, qu'il s'agisse de la correction portant sur l'axe rotor lui-même par rapport à l'axe d'inertie concerné ou sur son orientation dans l'espace.
Bien entendu, la variation de l'induction peut être obtenue de diverses manières parmi lesquelles on peut retenir: la variation d'entrefer, l'influence d'un shunt magnétique ou le réglage d'un courant de bobine.
Le procédé d'équilibrage est défini à la revendication 1 et un dispositif pour sa mise en œuvre à la revendication 15.
Les caractéristiques, avantages et particularités de la présente invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-après en référence aux dessins annexés représentant, à titre explicatif et nullement limitatif, différentes formes de réalisation possibles de moyens spécialement destinés à la mise en œuvre du procédé conforme à ladite invention.
Sur ces dessins:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe, rappelant les conditions mécaniques d'équilibrage et d'orientation des corps tournants;
- les figures 2A et 2B sont des vues schématiques en coupe montrant les corrections possibles d'équilibrage statique et dynamique des corps tournants;
- la figure 3 est une vue schématique de deux volants d'inertie en contre-rotation;
- la figure 4 est une vue schématique montrant les moyens de correction de rotation pouvant être mis en œuvre, conformément à l'invention, lorsque le corps tournant est caractérisé par la relation 5^ 1, dans laquelle C est le moment d'inertie autour de l'axe de rotation confondu avec un axe d'inertie et A = B est le moment d'inertie autour des deux autres axes principaux d'inertie.
- la figure 5 est une vue schématique montrant le moyen de correction de rotation pouvant être mis en œuvre conformément à l'invention, lorsque le corps tournant est caractérisé par la relation U dans laquelle C est le moment d'intertie autour de l'axe de rotation confondu avec un axe d'inertie et A = B est le moment d'inertie autour des axes d'inertie transversaux;
- les figures 6A, 6B, 6C et 6D sont des vues schématiques en coupe et vues en plan rabattu des centreurs à couronnes magnétiques concentriques et excentrées pour la mise en œuvre du procédé conforme à l'invention, étant à noter que les figures 6A, 6B concernent les couronnes du stator et les figures 6C et 6D les couronnes du rotor;
- les figures 7A et 7B sont des vues en coupe axiale partielle montrant une paire de couronnes magnétiques à variation d'entrefer, selon deux variantes possibles, pour la fermeture du flux magnétique;
- les figures 8A et 8B sont des vues en coupe axiale partielle montrant une paire de couronnes magnétiques à shunt mobile, selon deux variantes possibles pour la fermeture du flux magnétique;
- les figures 9A et 9B sont des vues en coupe axiale partielle montrant une paire de couronnes magnétiques à variation électro-magnétique du flux, selon deux variantes possibles, pour la fermeture du flux magnétique;
- la figure 10 est une vue en coupe radiale d'un mécanisme roue-vis sans fin pour permettre l'actionnement des couronnes ou des shunts magnétiques; et
- la figure 11 est une vue en coupe partielle selon la ligne XI-XI du mécanisme selon la figure 10.
Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que, selon les lois de la mécanique, tous les corps tournants présentent un axe d'inertie ç-ç' et un «axe rotor» z-z' orienté selon une direction Z-Z'.
L'équilibrage du corps consiste donc à amener en coïncidence les axes Ç-Ç' et z-z' et à déplacer l'encastrement des paliers, côté stator, si l'on veut obtenir l'orientation souhaitée Zi,Z'i.
Cette mise en coïncidence peut être obtenue de deux manières différentes: l'une, selon la figure 2A, qui consiste à déplacer les portées de paliers sur le rotor même, des positions représentées en pointillé aux positions en trait plein; l'autre, selon la figure 2B, qui prévoit l'adjonction (ou le retrait) de masse d'équilibrage Mi, lorsque les axes d'inertie et de rotor sont parallèles, ou M2, M3 lorsque ces axes ne sont pas parallèles.
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La figure 3 montre, à titre indicatif, l'intérêt que peut présenter le changement de l'orientation d'un axe rotor Z-Z' sur l'axe commun Zi-Z' i - Zi-Z'i de deux volants Ri, R2 montés en contre-rotation, sur un satellite, par exemple.
Si les systèmes comportant des liaisons matérielles par roulement à billes ou pivots des figures 1, 2A et 2B peuvent être corrigés selon la manière connue rappelée ci-dessus, il en va différemment en ce qui concerne les corps tournants suspendus magnétiquement conformément à l'invention qui, eux, ne peuvent être corrigés que par des actions sur les champs magnétiques.
Les figures 4 et 5 montrent les aspects généraux sous lesquels lés dispositifs à suspensions mangétiques entrant dans le cadre de l'invention sont généralement rencontrés.
Sur la figure 4, le corps tourant 1 est caractérisé par la relation x< 1 et il est muni à ses extrémités de centreurs rotors 2-3 et de centreurs stators 4-5 assurant la raideur radiale tandis qu'un actuateur axial 6 (n'intéressant pas l'invention) est représenté schématiquement pour mémoire.
Sur la figure 5, le corps tournant 7 est caractérisé par la relation x> 1. Il est muni à ses extrémités de centreurs de même type rotor 2-3 et stator 4-5 assurant la raideur radiale tandis que l'actuateur axial 6 est également représenté schématiquement pour mémoire.
Précédemment à la présente invention, les anneaux de lignes de forces existant dans les entrefers 8 et 9 se trouvaient tous concentriques à l'axe rotor z-z', qui n'était pas nécessairement en coïncidence avec l'axe d'inertie Ç-ç', ce qui était mis en évidence par les phénomènes de balourd et de vibrations rencontrées qui devaient être corrigés par équilibrage.
Ici les centreurs comportent, d'une part, des couronnes magnétiques centrées par rapport à Z-Z' et, d'autre part, des couronnes excentrées par rapport à Z-Z', pour lesquelles le réglage d'induction magnétique permet d'agir sur les anneaux de lignes de forces d'entrefer de telle sorte que l'axe rotor peut être amené en coïncidence avec l'axe d'inertie et/ou l'axe de rotation peut être amené selon une direction prédéterminée.
Ainsi, selon les figures 6A, 6B, 6C, 6D, on a symbolisé la région des couronnes magnétiques et l'orientation possible des lignes de forces dans l'entrefer E.
Sur ces figures, le centreur des figures 6A, 6B est lié au stator et les couronnes magnétiques concentriques de centre O sont disposées selon Ciò, C20, C30, Cto.
Sur les figures 6D, 6C, le centreur est lié au rotor et les couronnes magnétiques concentriques de centre O' sont disposées selon C' 10, C'20, C'30, C'40.
Sur les figures 6A, 6B, les autres couronnes sont excentrées selon Oi pour Ci, O2 pour C2,03 pour C3 et O4 pour C4.
Sur les figures 6D, 6C, les autres couronnes sont excentrées selon O' 1 pour C' 1,0'2 pour C'2,0's pour C3 et 0'4 pour C'4. Les excentrements des couronnes, qui doivent rester faibles, déterminent un domaine de correction qui est représenté par un carré di sur la figure 6A et un carré d2 sur la figure 6D,
mais qui pourrait être tout à fait différent tel que rectangulaire par exemple.
Au niveau de l'entrefer E les forces de rappel, qui sont déterminées par l'induction dans les couronnes, définissent le centrage selon un mode qui va être exposé ci-après. Si on isole les deux couronnes C' i, C'2 côté rotor et Ciò, C20 côté stator, lesdites couronnes étant de même diamètre mais excentrées selon O ' 1 pour C ' 1 et O ' 2 pour C ' 2, le milieu de O' 1,0'2 étant O', on constate que lorsque les couronnes côté rotor C' 1, C'2 sont maintenues par l'asservissement axial face aux couronnes côté stator Ciò, C20, elles se centrent en fonction des forces de rappel schématisées par les flèches Fi, F2 dans l'entrefer qui s'exercent respectivement entre les deux paires de couronnes C'i, O2-C10, C20. Si on élimine la couronne stator C20, ce qui correspond à une raideur radiale nulle pour la paire C2-C20,0'1 se positionne en face de O' centre des couronnes côté stator et il en résulte que l'axe rotor passe alors par O' 1. Si, par contre, on élimine C' 1, c'est 0'2 qui se centre en face de O' et l'axe rotor passe, cette fois, par 0'2.
Si la raideur radiale des paires C' 1-C10,02-C20 peut être contrôlée à partir du stator, l'orientation de l'axe rotor et son positionnement par rapport au centre de gravité en découleront et le point de passage de l'axe rotor au niveau du palier constitué par C' 1-C10 et C'2-C2o pourra balayer le segment 0'l-0'2.
Un deuxième jeu de couronnes côté stator C30-C40 concentriques à C10-C20 et deux couronnes côté rotor C'3, C'4 excentrées par exemple dans une direction orthogonale, de centre O'3—O'4, agissent de la même manière que précédemment, de telle sorte que l'ensemble des couronnes permet de déplacer le point de l'axe rotor, sensiblement à l'intérieur d'un carré d2 centré sur O' et dont le côté est égal à O' 1, Q'2 (ou 0'3,0'4).
La suspension complète d'un corps en rotation nécessite donc deux paliers à centreurs et l'équilibrage consiste à ajuster les centres de rotation des deux paliers, comme indiqué ci-dessus, de façon à amener chacun de ces deux points sur l'axe d'inertie autour duquel doit s'effectuer la rotation, ce qui correspond en fait à la mise en coïncidence des axes et z-z'.
Une telle mise en coïncidence nécessite des couronnes magnétiques ou anneaux de lignes de forces concentriques sur le stator et excentrées sur le rotor et l'adaptation des inductions sur les couronnes stator permet de déterminer la raideur optimale permettant la correction ç^z recherchée.
La modification de l'orientation de l'axe de rotation est réalisée de manière similaire à ce qui a été décrit ci-dessus mais dans ce cas, ce sont les couronnes concentriques qui sont sur le rotor et les couronnes excentrées qui sont sur le stator. De la sorte, et selon les figures 6A à 6D, les couronnes concentriques du rotor vont permettre le déplacement de l'axe rotor ou axe de rotation, dans une direction déterminée par les champs magnétiques des couronnes excentrées du stator et ce, dans un domaine de correction déterminé par le carré di dont le côté est représenté par les centres Oi, O2 (ou O3, O4).
On voit ainsi que les centreurs rotor et stator qui ont été représentés sur les figures 6A, 6D avec conjointement des couronnes concentriques et excentrées, peuvent assurer la correction à la fois de l'axe rotor et de l'orientation de cet axe rotor.
Il est évident qu'il serait, a fortiori, possible de n'utiliser qu'un système de correction sur les deux, sans pour autant sortir du domaine de l'invention.
L'adaptation des champs magnétiques dans les entrefers requiert la modification des inductions magnétiques sur les couronnes génétratices de ces champs. Tout d'abord ces champs mangétiques peuvent être générés de différentes manières, comme par exemple celles schématisées sur les figures 7A, 7B; 8A, 8B et 9A, 9B. Il est à noter que, sur ces figures, les éléments représentés à gauche de l'axe XXi sont liés au stator alors que les éléments représentés à droite de cet axe XX1 sont liés au rotor.
Sur la figure 7A, les lignes de forces C résultent de la mise en œuvre d'aimants 10,11 à champs radiaux se refermant à travers des couronnes ferromagnétiques 12-13 et 12' —13' et l'entrefer est, dans le présent cas, adapté selon Ei, E2, E3,... par un mécanisme 14 qui sera décrit en détail plus loin.
En variante, sur la figure 7B, l'aimant 11 lié au rotor est remplacé par une culasse 15 de refermeture du flux.
Sur la figure 8 A, les lignes de force C résultent de la mise en œuvre d'aimants 16,17 à aimantation radiale se refermant à
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En variante, sur la figure 8B, l'aimant 16, lié au rotor, est remplacé par une culasse 22 de refermeture du flux.
Sur la figure 9 A, les lignes de force C résultent de la mise en œuvre d'une bobine 23 sur le stator et d'un aimant 24 sur le rotor et le flux se referme, d'une part, par une culasse de bobine 25 et, d'autre part, par des couronnes ferromagnétiques 26,27 et à travers l'aimant 24.
En variante, sur la figure 9B, l'aimant 24 lié au rotor est remplacé par une culasse 29 de refermeture du flux.
En ce qui concerne les variations d'inductions magnétiques à obtenir dans les régions des couronnes magnétiques selon les figures 6A, 6B, 6C et 6D, le moyen mécanique 14 applicable selon les figures 7A, 7B et 8A, 8B, peut résulter du dispositif représenté à titre d'exemple sur les figures 10 et 11. Les parties mobiles, coulissant axialement dans des rainures circulaires adéquates, sont reliées à des couronnes de liaison 21 solidaires d'une pièce cicurlaire 30 munie d'un filetage 30A engagé dans la partie filetée d'un corps de mécanisme 31 lié au stator.
La pièce circulaire 30 est animée en rotation par une vis sans fin 32 engrenée sur la partie dentelée 30B de telle sorte que sa mise en rotation entraîne son déplacement axial par l'effet de la partie filetée.
Un moteur 33 commandant la vis sans fin 32 est alimenté depuis un système de capteurs dont il sera question plus loin.
Il en est de même du courant de bobine 23 qui est commandé depuis les mêmes capteurs. Les capteurs dont il vient d'être question, ont essentiellement deux fonctions; l'une, pour la correction de l'axe d'inertie par rapport à l'axe rotor et l'autre, pour l'alignement dudit axe rotor confondu avec l'axe de rotation.
Ces capteurs qui peuvent être de toute nature convenable sont, dans la forme de réalisation de l'invention, du type électromagnétique «Measuring systems» de la société US.
Kaman et ils comportent une tête sensible associée à un boîtier d'électronique. Ils permettent de connaître avec précision la position d'une pièce conductrice dont la distance modifie l'impédance d'une bobine située dans la tête et ce, dans une plage de l'ordre de un millimètre.
La disposition de ces capteurs associés aux organes de commande de variation d'induction sur les couronnes magnétiques stator permet la mise en œuvre de l'invention tel que cela ressort des figures 4 et 5.
Sur ces figures, où l'on retrouve les centreurs 2,3 côté rotor et les centreurs 4-5 côté stator, il a été disposé deux capteurs de correction d'axes 34,35 et deux séries de deux capteurs
643 330
pour l'alignement, l'une 36,37 selon l'axe des x, l'autre 38,39 selon l'axe des y, ces axes étant orthogonaux entre eux. La pièce conductrice défilant sous la tête des capteurs est une couronne conductrice 40 et le repère angulaire est fourni par une légère surépaisseur conductrice (telle qu'une feuille col-, lante 41 par exemple) disposée axialement sur ladite couronne 40.
De la sorte, les signaux résultant de l'exploration de l'espace F, par les capteurs 34,35 pendant la rotation, sont d'allure sinusoïdale dont l'amplitude est fonction de l'écart entre l'axe d'inertie et l'axe rotor et le repérage angulaire peut être reproduit sur cette sinusoïde par le repère 41 produisant un signal impulsionnel.
Ces signaux sont appliqués à un ampli intégrateur 42 qui délivre les ordres de modification de champ magnétique aux centreurs 4,5 qui agissent ensuite, selon la solution retenue, soit sur les moteurs 33, soit sur les bobines 23 de telle sorte que par traitement de données ou par itération les écarts se trouvent annulés.
Les centreurs d'alignement 36,37 en x et 38,39 en y fonctionnent de manière analogue afin de déterminer, à travers un ampli 43, l'espace G définissant selon les deux axes considérés x et y, l'alignement de l'axe de rotation du corps 1 ou 7, afin de lui appliquer les corrections souhaitées.
Comme il est indiqué précédemment, les moyens de correction peuvent être mis en œuvre indépendamment ou conjointement selon les besoins exprimés.
Ainsi, si la correction ne vise que la mise en coïncidence de l'axe rotor et de l'axe d'inertie, les couronnes excentrées sont uniquement sur le rotor et les couronnes centrées sur le stator alors que si la correction ne vise que l'orientation de l'axe de rotation, ce sont les couronnes excentrées qui sont sur le stator et les couronnes centrées sur le rotor, les deux systèmes pouvant a fortiori être mis en œuvre conjointement, conformément aux figures 6A, 6B, 6C et 6D.
A titre d'exemple, pour un rotor 7 selon la figure 5 d'une masse de 6 kg tourant à 20 000 tours/minute, la correction selon F ou G peut être amenée à une valeur inférieure à 0,1 micron, au moyen des capteurs précités.
Il doit être noté, en outre, que l'énergie nécessaire à la mise en œuvre des moyens de correction conformes à l'invention peut être tirée de la rotation même du corps tournant par l'intermédiaire d'une génératrice calée sur l'axe de rotation, ce qui, en ce cas, peut être considéré comme une mise en «autocorrection» du système.
D'une manière générale, l'invention vise un procédé d'équilibrage des corps tournants à suspension magnétique radiale passive et axiale active et d'orientation de leur axe de rotation et il est bien évident que, dans cet esprit, tous les moyens qui seraient mis en œuvre, tant pour appliquer ce procédé que pour l'adapter dans le cadre de l'invention, resteraient dans l'esprit de cette invention.
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|---|---|---|---|---|
| JPS5881217A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-16 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 5自由度制御形磁気軸受装置 |
| JPS5989821A (ja) * | 1982-11-11 | 1984-05-24 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 制御形磁気軸受装置 |
| JPS6212040A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Ulvac Corp | イオン注入装置用ビ−ムセンサ |
| JPH0625933B2 (ja) * | 1986-10-02 | 1994-04-06 | 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 | 複合偏心型回転子による電動直接駆動位置決め装置 |
| US5355042A (en) * | 1988-09-09 | 1994-10-11 | University Of Virginia Patent Foundation | Magnetic bearings for pumps, compressors and other rotating machinery |
| US5157296A (en) * | 1990-12-20 | 1992-10-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Bearing for use in high resolution precision control device |
| US5196745A (en) * | 1991-08-16 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetic positioning device |
| GB9403580D0 (en) * | 1994-02-24 | 1994-04-13 | Coombs Timotha A | Bearing stiffener |
| US5495221A (en) * | 1994-03-09 | 1996-02-27 | The Regents Of The University Of California | Dynamically stable magnetic suspension/bearing system |
| DE19619997A1 (de) * | 1996-05-17 | 1997-11-20 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zum Bestimmen der Unwucht und zum Auswuchten eines supraleitend magnetgelagerten Rotors |
| US6356409B1 (en) * | 1999-12-15 | 2002-03-12 | International Business Machines Corporation | Balancing apparatus and method for high speed hard disk drive spindles |
| DE10103305A1 (de) * | 2001-01-25 | 2002-08-01 | Franz Haimer Maschb Kg | Wuchtmaschine |
| DE10113591C1 (de) * | 2001-03-20 | 2002-11-28 | Freudenberg Carl Kg | Prüfeinrichtung zur Untersuchung des Verhaltens von Wellendichtsystemen |
| US7679245B2 (en) * | 2001-09-17 | 2010-03-16 | Beacon Power Corporation | Repulsive lift systems, flywheel energy storage systems utilizing such systems and methods related thereto |
| US6703735B1 (en) * | 2001-11-02 | 2004-03-09 | Indigo Energy, Inc. | Active magnetic thrust bearing |
| DE102004036394A1 (de) * | 2004-07-27 | 2006-03-23 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Wuchtring und Verfahren zum Auswuchten eines rotierenden Bauteils |
| US8318459B2 (en) | 2011-02-17 | 2012-11-27 | Purecircle Usa | Glucosyl stevia composition |
| US9107436B2 (en) | 2011-02-17 | 2015-08-18 | Purecircle Sdn Bhd | Glucosylated steviol glycoside as a flavor modifier |
| US9386797B2 (en) | 2011-02-17 | 2016-07-12 | Purecircle Sdn Bhd | Glucosyl stevia composition |
| US8257948B1 (en) | 2011-02-17 | 2012-09-04 | Purecircle Usa | Method of preparing alpha-glucosyl Stevia composition |
| WO2007059100A1 (fr) * | 2005-11-14 | 2007-05-24 | Borgwarner Inc. | Actionneur avec mécanisme d'entraînement intégré |
| US9101160B2 (en) | 2005-11-23 | 2015-08-11 | The Coca-Cola Company | Condiments with high-potency sweetener |
| EP2544538B1 (fr) | 2010-03-12 | 2022-06-15 | PureCircle USA Inc. | Glycosides de stéviol de grande pureté |
| US10696706B2 (en) | 2010-03-12 | 2020-06-30 | Purecircle Usa Inc. | Methods of preparing steviol glycosides and uses of the same |
| US9029426B2 (en) | 2010-12-13 | 2015-05-12 | Purecircle Sdn Bhd | Highly soluble Rebaudioside D |
| DE102013016065B4 (de) * | 2013-09-27 | 2016-02-18 | Mecatronix Ag | Positioniervorrichtung und Verfahren |
| DE102014217684A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum magnetischen Lagern einer Welle |
| CN107210573A (zh) * | 2015-03-12 | 2017-09-26 | 极光先进雷射株式会社 | 放电激励式气体激光装置 |
| CN111030362B (zh) * | 2019-11-28 | 2020-12-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 锁紧机构以及具有其的磁悬浮系统 |
| CN111030366B (zh) * | 2019-12-02 | 2021-07-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种磁悬浮主轴自动制动结构及磁悬浮系统 |
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Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
| US2639394A (en) * | 1950-08-23 | 1953-05-19 | Cav Ltd | Electric motor-driven worm gearing |
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| US3268749A (en) * | 1965-03-16 | 1966-08-23 | Ohbayashi Corp | Vibration generating device employing dynamically unbalanced electric motors |
| US3428371A (en) * | 1966-01-24 | 1969-02-18 | Cambridge Thermionic Corp | Suspension apparatus |
| US3555913A (en) * | 1969-01-16 | 1971-01-19 | Us Air Force | Apparatus for correcting mass unbalance in a gyro |
| US3952602A (en) * | 1971-03-03 | 1976-04-27 | Cambridge Thermionic Corporation | Rotor balancing apparatus and system |
| CH555487A (de) * | 1972-03-20 | 1974-10-31 | Padana Ag | Magnetische lagerungseinrichtung fuer einen rotor an einem stator. |
| DE2213465C3 (de) * | 1972-03-20 | 1986-02-13 | Padana AG, Zug | Elektromagnetisches Lagerelement |
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-
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-
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