FR2532009A1 - Agencement de roue cinetique a paliers magnetiques, particulierement destine a servir d'accumulateur d'energie - Google Patents

Abstract

AGENCEMENT DE ROUE CINETIQUE COMPRENANT UN STATOR ST ET UN ROTOR RO, DES PALIERS MAGNETIQUES 11-13, 12-14 FORMES DE PARTIES COOPERANTES 13, 14 ET 11, 12 RESPECTIVEMENT LIEES AU STATOR ET AU ROTOR POUR SUSPENDRE MAGNETIQUEMENT LE ROTOR PAR RAPPORT AU STATOR, DES PALIERS MECANIQUES 7, 8 POUR PERMETTRE AU STATOR DE SUPPORTER LE ROTOR LORSQUE CELUI-CI N'EST PAS SUSPENDU MAGNETIQUEMENT, UN VOLANT D'INERTIE 4 CONSTITUANT UNE PARTIE DU ROTOR, ET DES MOYENS 15, 16, 17 PERMETTANT DE CONTROLER LE LONG DE L'AXE DE ROTATION Z-Z DEFINI PAR LE STATOR LA POSITION AXIALE DU ROTOR PAR RAPPORT AU STATOR. SELON L'INVENTION, CET AGENCEMENT EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN SYSTEME MAGNETIQUE 22, 23, 24 PERMETTANT DE DONNER A LA RAIDEUR RADIALE DU ROTOR PAR RAPPORT AU STATOR, DANS AU MOINS UNE DIRECTION RADIALE FIXE, UNE VALEUR DIFFERENTE DE CELLE QUE PRESENTE LADITE RAIDEUR RADIALE DANS LES AUTRES DIRECTIONS RADIALES. STOCKAGE CINETIQUE D'ENERGIE.

Description

La présente invention concerne un agencement de roue cinétique à paliers

magnétiques, notamment pour le

stockage d'énergie.

Dans les brevets français 74 00190, 74 40556, 77 07685 et 81 15831, la Demanderesse a décrit divers agence- ments de roue cinétique à paliers magnétiques Ces agencements antérieurs peuvent être utilisés pour la commande de l'attitude de satellites artificiels et/ou

pour le stockage d'énergie soit à bord de tels satelli-

tes, soit au sol.

L'objet de la présente invention est un tel agencement de roue cinétique destiné à servir d'accumulateur d'énergie aussi bien au sol qu'à bord d'un satellite, c'est-à-dire comportant un rotor, comprenant un volant et suspendu magnétiquement par rapport à un stator, qui accumule l'énergie sous forme cinétique lorsqu'il est entraîné en rotation par un moteur électrique et qui restitue l'énergie cinétique ainsi emmagasinée sous forme électrique par l'intermédiaire d'un générateur

électrique, lesdits moteur et générateur pouvant éven-

tuellement être constitués de la même machine de type

réversible Le fonctionnement d'un tel agencement im-

plique avantageusement que le rotor se trouve dans le vide, de sorte que généralement le stator et-le rotor

sont enfermés dans une enceinte sous vide.

Avec les agencements de roue cinétique de ce type, il est évident que l'énergie cinétique emmagasinée est

d'autant plus grande que la masse et la rotation du vo-

lant du rotor sont plus grandes Aussi, en vue de l'u-

tilisation des agencements de roue cinétique comme ac-

cumulateurs d'énergie, il est indispensable de donner à la masse et à la vitesse de rotation du rotor de

ceux-ci des valeurs élevées Or, si pour des agence-

ments de tailles relativement modestes la rotation du rotor ne conduit à aucune difficulté de stabilité, la Demanderesse a constaté que, pour des agencements plus importants, des phénomènes d'instabilité avec divergen-

ce radiale apparaissaient, ces phénomènes étant sus-

ceptibles d'interdire tout fonctionnement auxdits agen-

cements. Pour remédier à l'instabilité radiale du rotor de tels agencements, on pourrait penser à mettre en oeuvre des moyens de correction actifs du type de ceux décrits, à une fin différente, dans le brevet français 81 15831

mentionné ci-dessus Cependant, de tels moyens de cor-

rection mettent en oeuvre des capteurs de vitesse et une chaîne électronique qui augmentent la complexité, le coût et la masse de l'agencement de roue cinétique

et diminuent la fiabilité de ce dernier.

Aussi, l'objet de la présente invention est un agence-

ment de roue cinétique à paliers magnétiques comportant

des moyens passifs permettant automatiquement la cor-

rection des phénomènes d'instabilité radiale du rotor.

A cette fin, selon l'invention, l'agencement de roue

cinétique comprenant un stator et un rotor, des pa-

liers magnétiques formés de parties coopérantes respec-

tivement liées au stator et au rotor pour suspendre ma-

gnétiquement le rotor par rapport au stator, des pa-

liers mécaniques pour permettre au stator de supporter

le rotor lorsque celui-ci n'est pas suspendu magnéti-

quement, un volant d'inertie constituant une partie du rotor et des moyens permettant de contrôler le long de l'axe de rotation défini par le stator la position du rotor par rapport au stator, est remarquable en ce

qu'il comporte un système magnétique permettant de don-

ner à la raideur radiale du rotor par rapport au sta-

tor, dans au moins une direction radiale fixe, une va-

leur différente de celle que présente ladite raideur

radiale dans les autres directions radiales.

Ainsi, grâce à l'invention, on introduit une dissymé-

trie radiale de raideur de sorte que l'on découple les

vibrations susceptibles d'apparaître le long de la di-

rection radiale fixe et le long d'une direction radiale

orthogonale à celle-ci.

Pour tenter d'expliquer l'action du système magnétique

selon l'invention, on doit rappeler que les paliers ma-

gnétiques sont constitués de couronnes magn 6 tiques en

regard, exerçanit l'une sur l'autre une action d'auto-

alignement de leurs axes et communiquant au rotor sa

raideur radiale par rapport au stator Aussi, si acci-

dentellement; la couronne liée au rotor est décentrée par rapport à la couronne du stator, le rotor subit une force de rappel radiale L'instabilité avec divergence

radiale ne peut donc se comprendre que si l'on fait in-

tervenir des phénomènes engendrant une force parasite

radiale s'ajoutant à la force de rappel radiale des pa-

liers et d'amplitude comparable.

Comme on le verra par la suite, la Demanderesse pense que, par suite des pertes magnétiques, il apparaît une

force perturbatrice appliquée à l'axé du rotor et or-

thogonale à la ligne de plus courte distance (excentre-

ment) joignant l'axe du stator à l'axe excentré du ro-

tor La Demanderesse suppose donc que le rotor est sou-

mis à un premier mode vibratoire de direction parallèle

à cette force perturbatrice et à un second mode vibra-

toire de direction parallèle à l'excentrement Ces deux

modes vibratoires présentent chacun leur pic de réso-

nance à la même fréquence et l'instabilité divergente

résulterait de la conjonction des-deux résonances.

Par suite, puisque selon l'invention, on découple ces deux modes vibratoires, on peut éviter la conjonction des deux résonances et donc l'apparition du phénomène

d'instabilité divergente.

Les explications données ci-dessus n'ont d'autre but que de tenter d'expliquer la façon dont agit le système

magnétique selon l'invention et ne sauraient être limi-

tatives de l'invention Que ces explications soient exactes ou au contraire fausses ou incomplètes, les conclusions que l'on en tire sont de toute manière

exactes, puisque l'expérience montre que le système ma-

gnétique selon l'invention permet d'éliminer le phéno-

mène d'instabilité divergente.

Les résultats positifs obtenus par la mise en oeuvre de

la présente invention indiquent que l'instabilité di-

vergente, apparaissant lorsque la raideur du rotor par rapport au stator présente une symétrie de révolution autour de-l'axe de rotation du rotor, ne se produit pas lorsque, grâce à la présence du système magnétique selon l'invention, cette raideur est rendue variable autour dudit axe pour prendre des valeurs différentes

le long d'au moins deux axes radiaux orthogonaux.

Le système magnétique selon l'invention peut être rap-

porté sous la forme d'une unité indépendante à la structure usuelle d'un agencement de roue cinétique, ou bien au contraire il peut modifier ou être incorporé à

des éléments magnétiques déjà existants d'un tel agen-

cement, tels que les paliers magnétiques ou les amor-

tisseurs passifs du mouvement du rotor par rapport au stator. Ce système magnétique peut modifier la raideur radiale

de rotor par rapport au stator selon une unique direc-

tion radiale fixe, cette raideur radiale ayant une va-

leur inchangée pour toutes les autres directions radia-

les. Au contraire, le système magnétique peut imposer à la raideur radiale du rotor une variation autour de l'axe de rotation de celui-ci, de façon que ladite raideur prenne une valeur maximale et une valeur minimale dans

deux directions radiales différentes.

'Laction du système magnétique selon l'invention peut se-traduire aussi bien par une augmentation que par une

diminution de la raideur, dans au moins ladite direc-

tion radiale fixe.

Dans un mode de réalisation avantageux, on prévoit,

d'une part, un anneau de matière magnétique, de préfé-

rence une ferrite douce, lié au rotor (ou au stator)

et, d'autre part, deux aimants permanents liés au sta-

tor (ou au rotor) et disposés sur un même diamètre du-

dit anneau, symétriquement par rapport à l'axe de rota-

tion du rotor, de façon à former des entrefers avec

ledit anneau.

En variante, on peut faire en sorte que la partie annu-

laire d'au moins un palier magnétique liée au stator

soit prévue pour engendrer une induction dont l'ampli-

tude passe par un maximum en deux points diamétralement opposés de ladite partie de palier magnétique et par un minimum en deux autres'points diamétralement opposés de celle-ci, les points de maximum d'induction se trouvant

sur une direction radiale distincte de celle sur la-

quelle se trouvent les points de minimum d'induction.

Dans le cas o l'agencement de roue cinétique comporte, de façon connue, un amortisseur du mouvement du rotor

par rapport au stator, pourvu d'un disque électrique-

ment conducteur lié au stator et disposé entre deux couronnes aimantées liées au rotor, ledit disque peut

comporter, dans deux quadrants opposés, des moyens ma-

gnétiques susceptibles de coopérer avec lesdites cou-

ronnes aimantées.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre

comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un exemple de réalisation de la roue cinétique à paliers magnétiques

selon l'invention.

La figure 2 est un schéma illustrant le phénomène

d'instabilité affectant l'axe du rotor de la roue ciné-

tique de la figure 1, dans certaines conditions de mas-

se et de vitesse de rotation dudit rotor.

La figure 3 est une coupe agrandie selon la ligne

III-III de la figure 1.

La figure 4 illustre, selon une coupe comparable à cel-

le de la figure 3, une variante de réalisation.

La figure 5 montre une structure de palier magnétique

permettant de mettre en oeuvre la présente invention.

La figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la

figure 5.

La figure 7 illustre une variante de réalisation de structure de palier magnétique permettant de mettre en

oeuvre l'invention.

La figure 8 est une coupe selon la ligne VIII-VII de la figure 7. La figure 9 montre encore une autre variante de réalisation de structure de palier magnétique pour la

mise en oeuvre de l'invention.

La figure 10 montre une structure d'amortisseur passif'

permettant de mettre en oeuvre la présente invention.

Les figures 11 et 12 illustrent la structure de disques de stator pour l'amortisseur de la figure 10 o Sur ces figures, des références identiques désignent

des éléments semblables.

Le mode de réalisation d'agencement de roue cinétique a paliers magnétiques, conforme à l'invention et montré

par la figure 1, comporte une plaque de base horizonta-

le 1 de laquelle sont solidaires directement ou indi-

rectement, tous les éléments fixes du stator ST de la-

dite roue, et par rapport à laquelle tourne le rotor RO

de celle-ci.

Dans l'exemple représenté, l'axe de rotation Z-Z du

rotor RO est vertical Lesdits rotor et stator sont -

enfermés dans une enveloppe étanche 2 dans laquelle on peut réaliser un vide suffisant au bon fonctionnement de la roue cinétique, l'enveloppe 2 étant supportée par la plaque de base 1 Par ailleurs, on prévoit, à l'extérieur de l'enveloppe 2, un écran cylindrique,

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enveloppant latéralement l'enveloppe 2 et destiné à pro-

téger l'environnement contre l'éventualité d'une explo-

sion du rotor dans le cas de la présence de personnes placées à proximité Dans l'hypothèse d'une utilisation

dans l'espace, l'enveloppe étanche 2 et l'écran 3 peu-

vent être supprimés. Sa structure de la roue cinétique de la figure 1, qui

est en grande partie connue, ne sera pas décrite en dé-

tail, mais seulement dans la mesure o cette structure

est nécessaire à la compréhension de la présente inven-

tion.

Le rotor RO de la roue cinétique comporte un volant

d'inertie 4, en forme au moins approximative de dis-

que, solidaire d'un arbre inférieur 5 et d'un arbre su-

périeur 6, coaxiaux (axe z-z) et orthogonaux au plan du-

dit volant Aux extrémités libres des arbres 5 et 6 sont

prévus des systèmes de butée 7 et 8 à roulements mécani-

ques, susceptibles de coopérer avec des parties corres-

pondantes fixes 9 et 10 du stator, pour supporter le ro-

tor à l'arrêt et pour servir de limiteur de déviation

axial et radial.

Les arbres 5 et 6 sont chacun solidaires d'une couron-

ne Il ou 12 de palier magnétique, ces couronnes Il et 12 coopérant respectivement avec des couronnes 13 et 14 du stator, pour former des paliers magnétiques 11-13 et

12-14.

La roue cinétique comporte de plus un actuateur pour l'ajustement de la position axiale du rotor par rapport au stator Cet actuateur comporte une partie annulaire solidaire en rotation de l'arbre 5 (ou 6) et deux parties annulaires fixes 16 et 17, disposées de part et

d'autre de la partie annulaire 15.

En outre, la roue cinétique de la figure 1 comporte un

ensemble moteur 18, pour entraîner le rotor en rota-

tion, et un ensemble générateur 19, pour restituer sous forme électrique l'énergie de rotation emmagasinée par ledit rotor Bien entendu, éventuellement, l'ensemble moteur 18 et l'ensemble générateur 19 peuvent être

constitués par une machine électrique unique réversi-

ble. L'expérience montre que, pour des rotors relativement

légers, par exemple dont la masse du volant 4 est infé-

rieure à quelques kilogrammes, il n'apparaît pas de phénomène d'instabilité susceptible d'influencer l'axe dudit rotor, et ceci pratiquement quelle que soit la vitesse du rotor à l'intérieur de sa plage de vitesse (par exemple de O à 15000 t/mn) D Ans ce cas, pendant

la rotation du rotor, l'axe z-z de celui-ci est cons-

tamment confondu avec l'axe Z-Z de rotation défini par

les paliers du stator.

En revanche, lorsque la vitesse de rotation du rotor RO devient importante (par exemple > 20000 tr/mn) et/ou que la masse du volant 4 devient égale à quelques dizaines ou centaines de kilogrammes, notamment en vue

d'utiliser la roue cinétique comme accumulateur cinéti-

que d'énergie, on constate l'apparition d'un tel phéno-

mène d'instabilité affectant l'axe dudit rotor RO.

Ce comportement instable n'apparaît qu'au-delà d'une

vitesse limite de rotation, qui, cependant, est généra-

lement très inférieure à la vitesse maximale prévue

pour le rotor.

Par exemple, l'instabilité apparait à 1500 t/mn pour un rotor dont la vitesse maximale est de 12000 t/mn et

dont la masse du volant est de 200 kg.

Le phénomène d'instabilité se caractérise par le fait

que l'axe de rotation z-z du rotor, tout en restant pa-

rallèle à l'axe magnétique Z-Z défini par les paliers du stator, s'éloigne de cet axe Z-Z en décrivant une spirale divergente, jusqu'au contact des sytèmes de bu- tée 7 et 8 du rotor avec les parties correspondantes

fixes 9 et 10 du stator.

On a pu constater que:

la fréquence à-laquelle l'axe z-z décrit la spi-

rale est proche ou égale à la fréquence à laquelle oseille le rotor lorsqu'on l'écarte radialement de sa position d'équilibre; la divergence radiale du rotor est d'autant plus rapide que la vitesse de rotation de celui-ci est plus grande; le mouvement en spirale divergente de l'axe z-z

du rotor s'établit dans le même sens que la rota-

tion dudit rotor.

La Demanderesse pense que l'explication de ce phénomè-

ne d'instabilité peut être trouvée, sans que cela puis-

se être limitatif de l'invention, dans l'action de per-

tes magnétiques (ou même aérodynamiques si le vide à l'intérieur de l'enveloppe 2 n'est pas suffisamment

bon) engendrées par le mouvement relatif de pièces ai-

mantées et de pièces conductrices de l'électricité No-

tamment, quel que soit le soin apporté à la fabrication et au positionnement relatif des couronnes magnétiques 11-13, 12-14 et 15-16-17, on ne peut empêcher certains défauts d'homogénéité magnétique radiale, entraînant des pertes électromagnétiques, donnant elles-mêmes naissance à des forces pertubatrices, qui provoquent la

divergence spiralée du rotor Ainsi, selon cette hypo-

thèse, le rotor divergerait sous l'action d'une force d'origine électromagnétique se développant notamment dans les paliers magnétiques 11-13 et 12-14 et dans

l'amortisseur 15-16-17.

Pour autant qu'on puisse le supposer et l'observer, les caractéristiques de cette force pertubatrice seraient:

son amplitude Fp est proportionnelle à la vi-

tesse de rotation du rotor et à l'excentrement e du rotor, c'est-à-dire à la distance séparant l'axe z-z de l'axe Z-Z de sorte que l'on peut écrire Fp = X e Le facteur de proportionnalité X est variable

d'un modèle à l'autre de roue cinétique et dé-

pend des jeux mécaniques, de la verticalité de l'axe Z-Z, mais est une caractéristique de la

roue cinétique correspondante.

c

sa direction est orthogonale à celle de l'ex-

centrement du rotor par rapport au stator; son sens est déterminé par le sens de rotation du rotor o

Sur la figure 2, on a représenté un système d'axes rec-

tangulaires ox, oy, dont l'origine O se trouve sur

l'axe Z-Z, le plan xoy étant orthogonal audit axe Z-Z.

A un instant donné, l'axe z-z du rotor est excentré de l'axe Z-Z de la quantité e et se trouve en R sur la

portion de spirale S, qu'il parcourt à la vitesse v.

Cet axe +z-z est soumis à l'action de la force pertuba-

trice Fp à laquelle s'oppose la force d'amortissement Fa de la rotation du rotor La force Fp est, comme mentionnée ci-dessus, orthogonale à OR et de même sens que ? La force Fa est colinéaire au vecteur vitesse v, mais de sens opposé De plu, l'axe x-x subit l'action de la force de rappel Fr exercée par les paliers magnétiques 11-13 et 12-14 et dont

l'amplitude est proportionnelle à l'excentrement e.

En appelant O l'angle entre les vecteurs Ox et OR, i, le vecteur directeur de OR et j, le vecteur directeur de Fp, on peut écrire: _ p= = e j Fa = -f v, f étant constant et correspondant au coefficient de frottement appliqué au rotor,

Fr = k e i, k étant constant et représenta-

tif de la raideur radiale des paliers magnétiques. A partir de ce système de forces, on peut écrire, en faisant intervenir la masse m du rotor, les équations du mouvement du rotor, qui sont: m = k e cos ( e + T) + X N e cos(e + N)-f x m = k e sin( e +) + e sin(e + W)-f c'est-à-dire m = k e cos O X 2 e sin e f m = k e sin + X 52 e cos e f En tenant compte du fait que x = e cos e et y = e sin O On obtient le système m + f x + k x = XP y m y + f + k y XQ x La résolution de ce système d'équations différentiel- les, avec application du critère de ROUTH, montre que la rotation du rotor est stable si: ( 1) ___ X Ravec 2 = k ow T m L'inégalité ( 1) montre que, pour une roue cinétique donnée (c'est-à-dire pour une valeur de A déterminée), on ne peut assurer la stabilité de la rotation du rotor à une vitesse Q donnée, qu'en agissant dans le sens de l'augmentation, sur le paramètre f et/ou sur le paramètre w T.

Augmenter le paramètre f consiste à équiper la roue ci-

nétique d'un amortisseur radial, actif ou passif Un

tel amortisseur doit généralement multiplier l'amortis-

sement naturel au moins par 10 pour obtenir la stabili-

té Il en résulte que, sous sa forme passive, c'est-à-

dire constituée d'aimants permanents, un tel amortis-

seur nécessite beaucoup d'aimants et est donc volumi-

neux Des essais expérimentaux ont montré une améliora-

tion consécutive à l'implantation d'un tel amortisseur

passif; cependant, cette amélioration se fait au dé-

triment de la masse de l'ensemble et, de plus, à cause des dispersions de fabrication, l'amortisseur passif

doit être ajusté pour chacune des roues cinétiques.

Quoi qu'il en soit, sur la figure 1, on a prévu deux amortisseurs passifs 20, constitués d'un disque de cuivre 41 lié au stator et associé à deux couronnes magnétiques 42 et 43 solidaires du rotor On pourrait également prévoir un amortisseur actif, associé à un capteur 21 et engendrant une force d'amortissement en fonction de la mesure de la vitesse radiale du rotor donnée par le capteur 21 Un tel amortisseur actif, décrit dans le brevet français N 081 15831 mentionné cidessus, donne toute satisfaction Cependant, il présente l'inconvénient de nécessiter au moins une chaîne d'asservissement augmentant le coût de la roue cinétique De plus, en cas de panne de ladite chaîne d'asservissement, la divergence spiralée du rotor n'est

plus contrôlée.

* On remarquera que le critère<w correspond à la pulsa-

tion de translation radiale Si l'on envisage (comme indiqué ci-dessus) d'augmenter cette pulsation d'un facteur de 10, il faut multiplier le rapport k, c'est-à-dire, la raideur radiale k, par 100, ce qui m est rédhibitoire Par ailleurs, l'augmentation de la raideur des paliers, c'est-à-dire de leur efficacité, se traduirait en retour par une augmentation la tendance à la divergence du rotor en rotation, puisque les pertes par courants de Foucault augmenteraient dans

les paliers magnétiques.

Aussi, la présente invention a pour objet de résoudre le problème de la divergence spiralée du rotor par une

autre voie que les deux possibles décrites ci-dessus.

Pour cela, selon l'invention, on prévoit un système permettant de donner à la raideur radiale du rotor par rapport au stator une caractéristique d'anisotropie, cette raideur ayant une valeur différente selon au

moins une direction On crée alors une-raidèur diffé-

rentielle au niveau des champs magnétiques participant au centrage radial. Dans le mode de réalisation de ce système montré par les figures 1 et 3, on a monté un anneau de ferrite 22,

sur le prolongement 5 a de petit diamètre, reliant l'ar-

bre 5 au système de butée à paliers 7-9, de façon que

ledit anneau 22 soit concentrique et solidaire en rota-

tion du rotor RO Par ailleurs, on a solidarisé du sta-

tor ST, au niveau de l'anneau de ferrite 22, deux ai-

mants permanents 23 et 24, diamétralement opposés, de façon que le flux desdits aimants se referme par ledit

anneau 22 On crée ainsi, le long de l'axe U-U sur le-

quel sont disposés les aimants 23 et 24, une raideur négative se soustrayant de la raideur des paliers 11-13

et 12-14.

Cette modification de raideur suivant l'axe radial U-U

permet de découpler les phénomènes vibratoires appa-

raissant parallèlement audit axe U-U et à l'axe V-V orthogonal et coplanaire à U-U), de sorte que l'on

supprime l'apparition de l'instabilité divergente.

Bien entendu, si au lieu d'abaisser la raideur radiale le long de l'axe UU, on l'augmentait, on obtiendrait

le même résultat avantageux.

Afin de minimiser les pertes magnétiques en rotation il est avantageux d'utiliser, pour l'anneau 22, des ferrites ou des tôles à faibles pertes De plus, i eet égard, il est intéressant de donner à l'anneau 12 le diamètre le plus faible possible: c'est pourquoi cet anneau est monté sur le prolongement 5 a plutôt que sur

l'arbre 5 lui-même.

Les figures 1 à 3 concernent le cas o l'arbre du rotor RO est plein Dans certains cas, comme indiqué dans les brevets antérieurs mentionnés cidessus, l'arbre du ro-

tor peut être creux et il est alors traversé par un ar-

bre fixe Sur la figure 4, on a représenté une telle

structure, en coupe équivalant à la figure 3, perfec-

tionnée selon l'invention Dans l'arbre creux 25 du ro-

tor, on a fixé un anneau de ferrite 6, de façon que celui-ci soit solidaire en rotation dudit rotor De 4 plus, sur l'arbre fixe intérieur 27, on a fixé deux

aimants 28 et 29 diamétralement opposés Comme précé-

demment, les aimants-28 et 29 déterminent un axe U-U de raideur amoindrie et un axe V-V, orthogonal, de raideur normale. Pour mettre en oeuvre la présente invention, on peut

également agir directement sur les paliers magnéti-

ques, comme cela est montré sur les figures 5 à 8.

Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, on a profilé les couronnes 13 et 14 des paliers, liées au stator ST, de façon que ces couronnes présentent deux

zones 30 et 31 diamétralement opposées de grande épais-

seur et deux zones 32 et 33 diamétralement opposées de petite épaisseur Les couronnes 11 et 12 des paliers

liés au rotor restent de révolution.

Ainsi, l'induction en regard des zones 32 et 33 est plus petite qu'en regard des zones 30 et 31, de sorte

qu'il en résulte une répartition alternative de l'in-

duction dans l'entrefer, ce qui donne aux couples de paliers la caractéristique de raideur désirée Grace à cette configuration, on détermine ainsi une direction

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selon laquelle la raideur radiale est maximale, la direction orthogonale étant le siège d'une raideur minimale.

Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, un ef-

fet semblable est obtenu, non pas en modifiant alterna- tivement le profil des parties 13 et 14 du stator, mais

en agissant sur la hauteur des aimants entre deux an-

neaux 34 et 35 délimitant celles-ci Ainsi, on obtient deux zones 36 et 37 diamétralement opposées, de grande

induction et deux zones 38 et 39 de petite induction.

En variante, dans le dispositif de la figure 9, on a

prévu des shunts magnétiques 40, disposés sur deux qua-

drants opposés des couronnes 13 et 14, constituant les parties des paliers magnétiques liées au stator ST On comprend que l'on obtient ainsi de façon semblable,

pour les paliers magnétiques, un axe U-U de faible rai-

deur radiale et un axe orthogonal V-V de raideur radia-

le inchangée.

Sur la figure 10, on a représenté un mode de réalisa-

tion de la présente invention faisant intervenir le ou les amortisseurs passifs 20 mentionnés ci-dessus Ces amortisseurs, de type connu, comportent un disque de cuivre 41 (lié au stator) disposé entre deux couronnes aimantées 42 et 43 (liées au rotor) Le dispositif 41 G

est le siège de courants de Foucault, qui sont à l'ori-

gine de l'amortissement souhaité.

Comme on peut le voir sur les figures 10 et 11, dans deux quadrants opposés, on a prévu des incrustations

magnétiques 44, susceptibles de coopérer avec les cou-

ronnes aimantées 42 et 43 On obtient ainsi un axe

U'-U' de raideur radiale renforcée (passant par la bis-

sectrice des quadrants comportant les incrustations ma-

gnétiques 44) et un axe V-V de raideur radiale inchangée

(orthogonal à l'axe U'-U').

Dans le mode de réalisation du disque 41 montré par la

figure 12, les incrustations magnétiques 44 sont re-

liées les unes aux autres par de larges plages magnéti-

ques 45 disposés dans les deux autres quadrants, de sor-

te que l'on obtient un axe V-V de plus faible raideur

radiale (passant par la bissectrice des quadrants conte- nant les plages 45) et un axe V'-V' de plus grande rai-

deur radiale (passant par la bissectrice des quadrants contenant les incrustations 44) Cette variante a pour

but de diminuer les pertes électromagnétiques éventuel-

les pouvant se développer dans la pièce représentée sur

la figure 11.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Agencement de roue cinétique comprenant un stator (ST) et un rotor (RO) , des paliers magnétiques ( 11-13, 12-14) formés de parties coopérantes ( 13,14 et 11,12)

respectivement liées au stator et au rotor pour suspen-

dre magnétiquement le rotor par rapport au stator, des paliers mécaniques ( 7,8) pour permettre au stator de supporter le rotor lorsque celui-ci n'est pas suspendu magnétiquement, un volant d'inertie ( 4) constituant une partie du rotor, et des moyens ( 15,16,17) permettant de contrôler le long-de l'axe de rotation Z-Z défini par le stator la position axiale du rotor par rapport au stator, caractérisé en ce qu'il comporte un système magnétique ( 22,23,24) permettant de donner à la raideur radiale'du rotor par rapport au stator, dans au moins une direction radiale fixe, une valeur différente de celle que présente ladite raideur radiale dans les autres

directions radiales.

2. Agencement de roue cinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système magnétique ( 22,23,24)

est rapports sous la forme d'une unité indépendante.

3. Agencement de roue cinétique-selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système magnétique modifie et/ou est incorporé à des éléments magnétiques dudit agencement.

4. Agencement de roue cinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système magnétique ( 22,23,24)

modifie la raideur radiale du rotor par rapport au sta-

tor selon une unique direction radiale fixe U-U, cette raideur radiale ayant une valeur égale pour toutes les

autres directions radiales.

5. Agencement de roue cinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système magnétique impose à la raideur radiale du rotor une variation autour de l'axe de rotation de celui-ci, de façon que ladite raideur prenne une valeur maximale et une valeur minimale dans

deux directions radiales différentes.

6 Agencement de roue cinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système magnétique augmente la raideur du rotor, dans au moins ladite direction radiale fixe,

7 Agencement de roue cinétique selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que ledit système magnétique diminue

la raideur du rotor, dans au moins ladite direction ra-

diale fixe.

8 Agencement de roue cinétique selon les revenaica-

tions 2, 4 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un anneau

de matière magnétique ( 22,26) lié au rotor (ou au sta-

tor) et, d'autre part, deux aimants permanents ( 23,24-27,29) liés au stator (ou au rotor) et disposés

sur un mgme diamètre U-U dudit anneau ( 22-26), symétri-

quement par rapport à l'axe de rotation Z-Z du rotor,

de façon à former des entrefers avec ledit anneau.

9. Agencement de roue cinétique selon les revendica-

tions 3 et 5, caractérisé en ce que la partie annulaire ( 13,14) au moins dtun palier magnétique liée au stator est prévue pour engendrer une induction dont l'amplitude passe par

un maximum en deux points diamétralement opposés de la-

dite partie de palier magnétique et par un minimum eh deux autres points diamétralement opposés de celle-ci, les points de maximun d'induction se trouvant sur une direction radiale différente de celle sur laquelle se

trouvent les points de minimum d'induction.

10. Agencement de roue cinétique selon les

revendications 3 et 5, comportant un amortisseur 20 du

mouvement du rotor par rapport au stator, pourvu d'un disque 41 électriquement conducteur lié au stator et disposé entre deux couronnes aimantées ( 42,43) liées au rotor, caractérisé en ce que ledit disque ( 41) lié au stator comporte, dans deux quadrants opposés, des moyens magnétiques ( 44) susceptibles de coopérer avec lesdites

couronnes aimantées ( 42,45).