Brevet FR2007143A1 — publié le 19700102

" 1 " 2007143 la présente invention se rapporte à un outil à entraînement électrique, présentant un comportement de marche tel que la vitesse de rotation sous charge ne soit que de peu inférieure à la vitesèe de marche à vide. 5 Des outils élastiques de ce genre présentent d'abord le grand avantage, par rapport aux outils électriques usuels, que l'outil monté peut être utilisé presque avec sa vitesse de rotation maximale admissible. En conséquence, ces outils ont un fonctionnement très économique, ce qui est particulièrement impor-10 tant par exemple pour des outils de meulage manuels entraînés électriquement» En outre, ils se distinguent par des risques d'accidents considérablement plus réduits, car leur vitesse de rotation à vide est plus faible que celle des outils électriques usuels avec moteur à circuit principal sans limitation de nombre de tours. 15 les outils électriques connus/à vitesse de rota tion, sous charge élevée^, sont équipés avec Tin redresseur et un moteur à excitation permanente. Ils se distinguent des outils électriques usuels par les avantages mentionnés plus haut, mais ils présentent également d'importants défants. le champ d'armature qui, 200en cas de surcharge, croît considérablement, forme, avec le champ principal constant produit par les aimants permanents, un champ résultant qui est décalé en rotation, par rapport à la zone géométriquement neutre/d'un angle plus ou moins grand suivant la charge en question, ce qui influence défavorablement aussi bien la commuta-25 tion que le couple. Il en est de même pour le comportement au démarrage des outils électriques à excitation permanente connus. Dans les outils électriques usuels, alimentés avec du courant alternatif et entraînés par un moteur série, le champ principal et le champ d'armatures se modifient par contre dans 30 la même mesure. Il en résulte que le champ résultant, et ainsi également la zone neutre, sont modifiés dans leur position angulaire et en conséquence, ces outils électriques usuels présentent un comportement élastique, ce qui concerne la sécurité d'allure sans surcha-ge élevée et une bonne commutation dans tous les états de surchar-35 ge. lia présente invention a pour but de réaliser un outil électrique qui possède les avantages, mentionnés dans l'introduction d'une vitesse de rotation élevée sous charge, sans cependant souffrir des inconvénients des outils connus de ce genre. 40 L'invention a pour objet un outil à1 entraînement 69 13466 - 2 - 2007143 électrique -caractérisé par ce que le'moteur d'entraînement- est un moteur série alimenté en courant alternatif, équipé' avec une installation de régulation de nombre dfe tours. De préférence, le moteur est constitué de telle 5 sorte qu'il fournisse le couple maximal pour un nombre de tours sous charge plus élevé que dans les outils usuels. Des outils conformes à l'invention sont représentés à titre d'exemple non limitatifs sur les figures ci-jointes dans lesquelles î • 10 - la figure 1 est une vue d'un outil électrique du genre décrit, dont le nombre de tours est réglé au moyen d'un contacteur à force centrifuge % - là figure 2 est un outil électrique dont le nombre de tours est réglé au moyen d'une génératrice de courant 15 entraînée par l'arbre du rotor et un élément électronique de connexion, qui fonctionne avec une commande à découpage de phases et pouvant notamment contenir uh ou plusieurs thyristors j - la figure 3 est un outil dont le nombre de tours est réglé par une résistance dépendant de la tension qui 20 est montée en série avec le rotor î - la figure 4 est un out il électrique dont le nombre de tours est réglé par une résistance dépendant de la tension, qui est montée en parallèle avec le rotor j - la figure 5 montre l'allure de variation du 25 nombre de tours en fonction de la puissance fournie par des outils électriques montés conformément aux figures 3 et 4. Comme il a été mentionné plus haut, la caractéristique principale d'un outil électrique conforme à l'invention réside dans la présence d'une installation de régulation, dû 30 nombre de trous, qui est adjointe au moteur série servant de moteur d'entraînement. Cette installation s'oppose à ce que, lors de l'état de décharge, le nombre de tours du rotor né s'acôrois-se au delà de la valeur de vitesse admise, qui est nettement plus élevée que dans les outils usuels, 35 Dans ce but, le nombre de tours peut "être réglé par une grandeur de réglage influencée mécaniquement par lé nombre de tours, et par l'intermédiaire d'un contacteur à force centrifuge 11. Pour réaliser l'extinction d'étincelles à la paire de contacts 12, il est prévu alors une résistance dépendant de la tension 13, 40 dont la valeur de résistance décroît lorsque la tension croît, 69 13466 et des condensateurs 14. Dans une telle disposition, le courant est coupé et fermé à nouveau, dans une succession rapide, aussitôt que l'outil électrique est déchargé, de sorte que le nombre de tours à l'état déchargé reste limité à la valeur maximale désirée. 5 On peut également utiliser la résistance au déplacement d'air d'un volant à ailettes rotatif, entraîné par le moteur, par exemple monté sur l'arbre du rotor, notamment dans le cas d'outils éLectriques très petits, pour la régulation du nainbre de tours. Dans ce cas, la partie de l'énergie électrique ali-10 mentée, qui accroîtrait le nombre de tours de manière exagérée est transformée en chaleur de l'air. Un tel volant à ailettes peut être;réalisé avec une surface de résistance à l'air fixe, mais il peut également posséder une surface de résistance à l'air qui croît, lorsque la vitesse de rotation augmente. En vue d'économiser 15 un tel volant à air spécialeb de diminuer ainsi le coût d ' installation, et l'encombrement, on peut également constituer le ventilateur du moteur lui-même comme un volant de ce genre# En dehors de la force centrifuge et de la résistance, à l'écoulement de 1 'air,, on peut aussi utiliser des grandeurs 20 de réglagè électriques qui sont insérées dans un régulateur de nombre de tours approprié. C'est ainsi qu'une génératrice de courant, entraînée par le moteur d'entraînement, par exemple une génératrice tachymétrique 15, peut commander un élément de connexion électronique 16 qui influence la tension appliquée au moteur. 25 La tension peut être utilisée comme grandeur de réglage pour la régulation du nombre de tours, en connectant, en série avec le rotor 18 du moteur d'entraînement, une résistance 17 dépendant de la tension, dont la valeur de résistance décroît lorsque la tension croît. Dans cette disposition, une charge du 30 moteur d ' entraînement a pour effet un prélèvement de courant accru du moteur et une tension accrue à la résistance, de sorte que sa valeur de résistance décroit et que le moteur a davantage de courant à sa disposition, lors d'une décharge du moteur, ce prélèvement de courant décroît, la tension à la résistance décroît, de 35 sorte que sa valeur de résistance croît, et que l'amenée de courant, au moteur est diminuée et que le nombre de tours se règle à une valeur maximale de marche à vide qui est voisine du nombre de tours sous charge. Il est également possible de monter^ en parallèle 40 avec le rotor de moteur 18,une résistance 17 dépendante de la ten- 69 13466 - 4 - 2007143 aion, Dans ce cas, la tension dépendant du nombre de tours du ro-toi} agit sur cette résistance de shunt dans un sens tel, que, lors d'une décharge et de la prise de courant plus réduite qui en résulte, la tension croissante au rotor provoque une diminution de 5 la valeur de résistance de la résistance de shunt, laquelle a pour effet un prélèvement de courant de l'enroulement de champ, accru par rapport au courant de rotor, d'où, résulte une diminution du. nombre de tours du moteur. Il est également possible: d'utiliser en combi-10 naison des installations mécaniques et électriques de commande. Un contacteur à force centrifuge peut ainsi commander une installation de commande à action électrique, par exemple en connectant le courant de commande d'un thyristor, lequel, de son côté, commande le courant de travail du moteur d'entraînement. 15 La sécurité d'un outil électrique du genre décrit peut être augmentée en provoyant, en plus de l'installation de régulation du nombre de tours 19» un dispositif de sécurité qui limite ce nombre de tours. Ce dernier dispositif peut être constitué de telle manière que, lors d'un dépassement du nombre de 20 tours maximal autorisé, il sépare 18 outil électrique du résôau. Il peut également, sans interrompre le courant, agir d'autre manière pour empêcher que le nombre de tours ne devienne trop élevé. Par exemple, il est possible de prévoir un contg.cteur^qui est actionné par le courant d'air de refroidissement du moteur d'en-25 traînemait et qui coupe le circuit de connexion du moteur lorsqu' est dépassée une valeur de pression statique prédéterminée. Comme sécurité, on peut ainsi prévoir un contacteur à force centrifuge, qui sépare le moteur d'entraînement du réseau lors du dépassement du nombre de tours maximal autorisé. 30 Pour cela, on peut prévoir, sur un contacteur à force centrifuge, qui sert déjà à la régulation du nombre de tours, une seconde paire de contacts qui fonctionne comme sécurité h coupure. On peut également envisager un volant, à ailettes, comme dispositif de sécurité supplémentaire de limitation du nombre 35 de tours, volant dont la surfaee de résistance à l'air croît rapidement lors d'un dépassement du domaine de nombre de tours autorisé, et qui, par le freinage brusque de l'outil électrique qui en résulte, attire l'attention de l'utilisateur sur le fait que la régulation de nombre de tours ne fonctionne plus librement. Le ventilateur 40 du moteur d'entraînement lui-même peut être constitué dans ce sens® 69 13466 En outre, il est possible de disposer un relais^ dans lequel est insérée une grandeur de réglage électrique, et qui assure en conséquence une connexion qui limite le nombre .de tours. Dans tel dispositif de sécurité purement électrique, le relais 5 peut être commandé par exemple par la répartition de la tension entre champ et roto^ qui se modifie avec le nombre de tours. Une génératrice de courant^entraînée par le moteur de 1*outil électrique peut également être prévue pour agir sur le relais. On a constaté en outre qu'il était avantageux 10 que la puissance électrique à transmettre par chaque lamelle de commutateur soit choisie plus faible qu'il n'est usuel, par une augmentation du nombre de rainures du rotor. Sont particulièrement favorables, des nombres de rainures qui correspondent à un rapport entre le diamètre du rotor et le nombre de rainures, qui soit 15 égal au maximum à 2,9 et soit de préférence inférieur à 2,5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir.d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 13466 ■» 6 — 2007143 10 15 20 25 30 35 40 REVENDICATIONS 1°/ Outil à entraînement électrique présentant un comportement de marche tel que la vitesse de rotation sous charge ne soit que peu inférieure à la vitesse de-marche à vide, avec un moteur à circuit principal, alimenté avec du courant alternatif^ comme moteur d'entraînement, outil caractérisé par une installation de régulation du nombre de tours adjointé au moteur d1entraînement. 2°/ Outil suivant la revendication 15 caractérisé .par ce que le moteur d'entraînement est constitué de telle manière qu'il fournisse le couple maximal sous charge pour une vitesse:.de rotation supérieure à celle usuellement admise. 3°/ Outil suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par ce que la régulation du nombre de tours est assurée au moyen d'un contacteur à force centrifuge. 4°/ Outil suivant lâ revendication 1, caracté-risé-=par ce que, pour assurer 1-'extinction- d'étincelles à la paire de ballets du contacteur à force centrifuges il est préva une résistance, dépendante de la tension, et au moins Un condensateur. 5°/ Outil suivant la revendication 1 ou la rëvencLLOcrtion 2, caractérisé par un volant à ailettes^ dont la surface de résistance, à l'air peut s'accroître lors d'un'nombre de- tours croissant. 6°/ Outil suivant la: revendication 5> caractérisé par ce que le ventilateur du moteur d'entraînement est en outre ..constitué comme volant à ailettes dont la surfacè de résistance-à l'air peut s'accroître lors dlun nombre dé tours croissant. • ' : . 7°/ Outil -suivant la-revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par un -régulateur de nombre àe tours/ dans ..lequel peut être- inséré au-moins une grandeur ' de ■ réglage" ' électrique. / ; : v : - • . • 8°/ Outil suivant la revendication 7, caractérisé par ce que le régulateur de nombre de tours comprend une génératrice de courant, entraînée par le rotor du moteur d ' entraînement. et un organe de connexion électronique. • • * . 9°/ Outil suivant la revendication 7, caractérisé par un régulateur de nombre de tours^ constitué par une résistance dépendant de la tension dont la valeur de résistance décroît ! 69 13466 lorsque la tension croit, et qui est montée en série avec le rotor du moteur d'entraînement, 10°/ Outil suivant la revendication 7, caractérisé par un régulateur de nombre de tours, comprenant une 5 résistance dépendant de la tension dont la valeur de résistance décroît lorsque la tension croît, et qui est montée en parallèle avec le rotor du moteur d'entraînement. 11 °/ Outil suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par ce que, pour une régulation du 10 nombre de tours, est prévue une installation constituée par un contacteur à force centrifuge, qui met en circuit me installation de commande à action électrique. 12°/ Outil suivant la revendication t1, caractérisé par ce que, derrière le contacteur à force centrifuge, est 15 disposé un thyristor, dont le courant de commande est connecté par le contacteur à force centrifuge et quiy de son côté, commande le courant de travail du moteur d'entraînement. 13°/ Outil suivant la revendication 12, caractérisé par ce que, en supplément à 1*installation de régulation 20 de nombre de tours, est prévue une installation limitant le nombre de tours. 14°/ Outil suivant la revendication 13, caractérisé par une installation supplémentaire sous la forme d'un contacteur, qui est actionné par la pression statique du courant 25 d'air de refroidissement, et qui peut couper le circuit d'alimentation du moteur d'entraînement. 15°/ Outil suivant la revendication 13, caractérisé par ce que l'installation supplémentaire se compose d'un contacteur à force centrifuge, qui sépare le moteur d'entraînement 30 du réseau lors d'un nombre de tours trop élevé. 16°/ Outil suivant la revendication 15, caractérisé par ce que l'installation supplémentaire se compose d'une seconde paire de contacts d'un contacteur à force centrifuge, conforme à la revendication 3. 35 17°/ Outil suivant les revendications 1 à 4, et 7 à 12, caractérisé par une installation supplémentaire limitant le nombre de tours, ayant la forme d'un volant à ailettes, dont la surface de résistance à l'air s'accroît rapidement lors d'un dépassement du nombre de tours maximal prédéterminé. 69 13466 - s - 2007143 18°/ Outil suivant l'une de,s revendications 1 à 4 et 7 à 12, caractérisé par ce que le ventilateur du moteur d1entraînement est constitué en outre comme un volant à ailettes qui, comme installation de limitation du nombre de tours, a une surface 5 de résistance à l'air qui augmente rapidement lors d'un dépassement du nombre de tours maximal prévu* 19°/ Outil suivant la revendication 13, caractérisé par un relais dans lequel est insérée une grandeur électrique de réglage, et qui réalise une connexion pour limiter le nombre 10 de tours. 20°/ Outil suivant la revendication 19, caractérisé par ce que le relais est commandé par la répartition de tension entre champ et rotor qui se modifie avec le nombre de tours. 15 21°/ Outil suivant la revendication 19, caracté risé par une génératrice de courant, entraînée par le moteur d'entraînement pour agir sur le relais. 22°/ Outil suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par ce que le rapport entre le diamètre 20.. et le nombre de rainures du rotor est .égal au maximun à 2,9 et àe préférence inférieure à 2S5.