Brevet FR2152992A1 — publié le 19730427

La présente invention concerne des moteurs d'induction linéaires. Un moteur d'induction linéaire selon l'invention comprend un élément primaire, ayant un noyau de matière magnétique, et un élément secondaire, disposés l'un en face de l'autre de façon à pouvoir se déplacer l'un relativement à l'autre dans le sens longitudinal et séparés l'un de l'autre par un entrefer, la face de travail de l'élément primaire comportant deux zones symétrique- ment disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal du dit élément, lequel comporte aussi des conducteurs bobinés sur ledit noyau et disposés de façon à produire, lorsqu ils sont parcourus par un courant alternatif, un champ glissant de force magnétomotrice dans chacune des dites zones, avec une première composante qui se déplace parallèlement à la direction du mouvement relatif entre les deux éléments et une seconde composante qui se déplace perpendiculairement à cette direction,les composantes parallèles des deux zones ee déplaçant dans le même sens et la composante perpendiculaire dans une des zones se déplaçant en sens contraire de la composante perpendiculaire danS?'autre zone, ledit élément secondaire étant formé d'une matière conductrice du courant électrique et les deux éléments, primaire et secondaire, étant agencés de façon à fournir, en combinaison, une pluralité de parcours à faible réluctance pour le passage du flux de travail, la partie de chaque parccurs à faible réluctance qui se trouve dans l'élément primaire étant contenue dans un. plan transversal à la direction du mouvement relatif longitudinal, et chaque parcours à faible réluctance traversant la matière conductrice de l'élément secondaire dans des zones de celle-ci qui permettent aux courants éléctriques de circuler à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal. Les deux zones symétriques ont de préférence la même surface, de sorte que les composants transversales du champ glissant des forces magnétomotrices produit par les dites zones lorsque le primaire se trouve dGns l'alignement du secondaire ont une même grandet=. Dans une forme d'exécution du moteur selon l'invention, les enroulements sont en forme de "galettes" du type Gramme et les parties des conducteurs bobinés qui traversent la face de travail du noyau sont en forme de V et disposées symétriquement part et d'autre du plan qui sépare les deux zones et les parties de retour de ces conducteurs s'étendent directement en travers de la face arrière du noyau, entre les extrémités des branche du V. De. toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce moteur linéaire Fig. 1 est une vue en plan d'une partie de la face de travail de l'élément primaire d'un moteur d'induction linéaire triphasé selon llinvention a Fig. 2 est une vue en coupe suivant II - II de fig,l Fig. 3 est une vue en perspective du primaire d'une autre forme d'exécution du moteur selon l'invention Fig. 4 est une vue en plan d'une partie de la face de travail de l'élément primaire d'une autre variante de réalisation du moteur selon l'invention Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'un élément secondaire apte à être utilisé avec l'un ou l'autre des éléments secondaires des fig. 1 à 4. Dans les figures, la flèche Â indique le sens désiré du déplacement du secondaire relativement au primaire. Les fig. 1 et 2 représentent l'élément primaire d'un moteur d'induction linéaire selon l'invention. lie noyau du primaire est constitué par une série d'empilages séparés de tôles transversales de matière magnétique, tels que l'empilage 10, chacun d'eux comportant en son milieu une encoche orientée dans le sens longitudinal du primaire. lie bobinage est constitué par deux séries d'enroulements en galettes de type Gramme, parallèles entre eux dans chaque série et inclinés sus'axe directeur du mouvement relatif.L'angle d'inclinaison des enroulements d'une série est égal à celui des enroulements de l'autre série mais les sens d'inclinaison sont opposés. Â l'exception des enroulements immédiatement adjacentes aux extrémités du moteur, chaque enroulement passe entre des empilages dgt81es adjacentes à l'encoche centrale 12, puis en travers d'une des deux zones de la face de travail du noyau, en traversant quatre empilages, passe ensuite autour du bord extérieur du noyau et revient en traversant la face du noyau opposée à la face de travail, parallèlement à son parcours en travers de la face de travail. Les parties d'enroulement qui traversent la face de travail sont logées dans des encoches 14 afin de maintenir à un minimum l'entrefer entre le primaire et le secondaire. Les enroulements qui se trouvent près des extrémités du noyau, tels que celui 16, ont une longueur réduite, comme on peut le voir. En cours de fonctionnement, les enroulements étant alimentés en courant alternatif triphasé, comme le montre la fig. 1, chaque moitié longitudinale du primaire produit un champ magnétique glissant ayant une première composante orientée dans la direction de la flêche Â et une seconde composante orientée versl'extérieur. Si la largeur du conducteur du secondaire n'est pas supérieure à celle du noyau du primaire, les deux composantes de champ qui sont orientées vers l'extérieur produisent des forces qui sont égales et de sens contraires à la condition que le primaire et le secondaire soient alignés symétriquement l'un sur l'autre.Si le primaire est décalé vers la droite par rapport au secondaire, c'est-A-dire si son noyau dépasse le bord de la plaque de réac tion du secondaire sur le c8té droit, une plus grande surface la moitié longitudinale gauche du primaire se trouvera en face de la plaqae de réaction et, par conséquent, la force dirigée vers l'extérieur produite par cette moitié longitudinale gauche sera supérieure à celle produite par la moitié longitudinale droite et la résultante de ces deux forces tendra à ramener le primaire vers le centre et à le réaligner ainsi sur le secondaire. On a donc un alignement automatique du primaire sur le secondai re. L'élément primaire représenté à la fig. 3 est, poupl'essen- tiel, similaire à celui qui vient d'être décrit en référence aux fig. 1 et 2, le noyau étant aussi constitué par une série d'empilage 20 de tales magnétiques transversales et les parties des enroulements qui traversent une des deux zones de la face de travail étant inclinées sur la direction de déplacement relatif indiquée par la flèche Â suivant le même angle que celles qui traversent l'autre zone, mais dans le sens opposé. Dans ce cas, cependant, les empilages 20 de tôles magnétiques ne présentent pas d'encoche centrale et, abstraction faite des encoches 24 dans lesquelles sont logés les enroulements, les tales ont une forme rectangulaire. lies enroulements de l'élément primaire représenté à la fig. 3 diffèrent de ceux de l'élément décrit en référence aux fig. 1 et 2 à deux égards : premièrement, chaque enroulement s'étend sur toute la largeur de la face de travail et, en second lieu, les parties de retour des conducteurs bobinés sont orientées perpendiculairement au sens de déplacement relatif et non parallèlement aux parties actives correspondantes sur la face de travail. ta première de ces différences a pour effet d'éliminer du milieu du noyau les deux séries des parties de conducteurs orientées perpendiculairement à la face contenant les ples, et la seconde a pour effet de raccourcir le trajet de retour des conducteurs bobinés sur la face arrière du noyau, ce qui diminue les fuites de flux. Le fonctionnement du moteur représenté à la fig. 3 est similaire à celui du moteur décris en référence aux fig. 1 et 2. La fig. 4 représente une autre variante de réalisation du moteur selon l'invention, dans laquelle le noyau du primaire est constitué par un empilage continu 30 de tôles transversales de matière magnétique, empilage qui présente sur ses deux flancs une série d'encoche j2, les encoches ménagées sur un flanc étant alignées sur celles correspondantes ménagées sur l'autre flanc. Le bobinage se présente sous la forme de deux séries d'enroulements i4 de type Gramme, parallèles entre eux dans chaque série, et inclinés suivant un ahgle de 450 sur la direction désirée du déplacement relatif (indiquée par la flèche A), le sens d'inclinaison des enroulements d'une série étant opposé à celui des enroulements de l'autre série. Chaque enroulement s'étend depuis le fond d'une encoche, sur un flanc du noyau, jusqu'au flanc opposé, en dehors des encoches. La configuration générale ainsi obtenue correspond donc à celle qu'on obtiendrait en faisant se chevaucher, par glissement en direction de l'axe longitudinal, les deux zones longitudinales du primaire représenté à la fig. 1. La zone centrale, où les roulements se croisent, produit un champ magnétique glissant orienté suivant la flèche t. Les deux zones latérales,. depuis les fonds d'encoches jusqu'aux bords longitudi naux du noyau, produisent des champs respectifs dont chacun a une composante orientée vers l'extérieur, ce qui donne une force résultante d'auto-alignement analogue à celle décrite en référence à la fig. 1. La fig. 5 représente un élément secondaire apte à être utilisé avec n'importe lequel des élémeE d tt 5esentés aux fig. 1 à 4. Il est constitué par une plaque de réaction qui se présente sous-la forme d'une t81e 56 d'aluminium appliquée contre un noyau 38 formé de tôles magnétiques transversales. La double flèche C indique la largeur minimale que doit avoir le noyau d'élément primaire avec lequel le secondaire est utilisé pour obtenir un bon effet de stabilisation. On peut voir que cette largeur est la même que celle de la tôle 36. Chacune des formes d'exécution du moteur selon l'invention peut avoir les enroulements disposés dans des encoches ménagées sur la face de travail de l'élément primaire, coma gfig. 1,2 et 3, ou disposés très près de la surface du primaire, comme à la fig. 4. On peut construire des moteurs d'induction linéaires à deux inducteurs placés de part et d'autre dê l'induit, en utilisant l'une ou l'autre forme d'exécution d'élément primaire selon l'invention. L'invention s 'applique aussi aux moteurs d'induction linéaires à un seul inducteur, mais, dans ce cas, des dispositifs de démarrage à part doivent être prévus. Les moteurs d'induction linéaires selon l'invention conviennent particulièrement bien aux systèmes de transport à vitesse élevée, tels que ceux utilisant des véhicules sur voie, à effet de sol. Revendications I.- Moteur d'induction linéaire comprenant un élément primaire, avec un noyau de matière pagnétique, et un élément secondaire, disposés l'un en face de l'autre de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement l'un relativement à l'autre et séparés l'un de l'autre par un entrefer, l'élément primaire comportant un bobinage formé sur ledit noyau,l'élément secondaire comportant une matière conductrice du courant électrique, les deux éléments , primaire et secondaire, étant disposés de façon à fournir, en combinaison, une pluralité de parcours à faible réluctande pour l'écoulement du flux de travail, la partie de chaque parcours à faible réluctance qui se trouve dans l'élément primaire étant contenue dans un plan transversal à la direction du déplacement relatif, caractérisé en ce que la face de travail de l'élément primaire comprend deux zones disposées symétriquegent de part et d'autre de l'axe longitudinal du dit élément et en ce que les enroulements sont disposés de façon à créer, lorsqu'ils sont parcourus par un courant alternatif triphasé, un champ glissant de forces magnétomotrices dans chaque zone, orienté dans un plan parallèle à l'entrefer et ayant une première composante orientée parallèlement à la direction du déplacement relatif et une seconde composante orientée perpendiculairement à cette direction, les composantes parallèles des deux zones étant de mbme sens tandis que la composante perpendiculaire du champ d'une zone est de sens opposé à celui de la composante perpendiculaire du champ de l'autre zone, et chaque parcours à faible réluctance traversant la matière conductrice de courant électrique dans des régions de celle-ci où les courants électriques peuvent circuler à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal. 2.- Moteur d'induction linéaire selon la revendication 1. caractérisé en ce que l'élément primaire comporte une pluralité d'empilages de tôles transversales et en ce que chaque zone comporte des enroulements séparés de type Gramme, qui traversent obliquement la face de travail de 1' élément primaire et ont une de leurs extrémités disposée entre des empilages adjacents de t6les. 3.- Moteur d'induction linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seule série d'enroulements s'étend en travers des deux zones, les parties des conducteurs bobinés qui s'éten en en travers de la face de travail de l'élément primaire étant en forme de V et disposées symétriquement par rapport au plan qui sépare les deux zones, et en ce que les parties de re tour des conducteurs bobinés s'étendent directement entre les extrémités des branches du V, en travers de la face du primaire opposée à sa face de travail. Moteur d'induction linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément primaire comporte une troisième zone disposée entre les deux zones précitées, traversée par les enroulements obliques de ces deux zones, de sorte que le champ glissant résultant de forces magnétomotrices dans la troisième zone est orienté uniquement parallèlement à la direction du mouvement relatif entre le primaire et le secondaire.