Brevet FR2214192A1 — publié le 19740809

ï,a présente invention concerne les moteurs électriques asSnchrones triphasés destinés à entrainer des machines rotatives à forte inertie due à la grande dimension des pièces en mouvement Dans les dispositifs class-iques,le moteur électrique entraine la machine d'axe à axe pâr l'intermédiaire de transmission qui assure,en même temps que le transfert de la puissance fournie par le moteur,l'adaptation du rapport des vitesses.Cette transmission peut ètre assurée par la moyen d'arbres,de plateaux ou man chons d'accouplement,de boites de vitesses ou de chainesavoire meme par des courroies ou des croisillons de cardans.Tous ces 3SA moyens comportent souvent des servitudes d'alignement, itencombrernentwd'entretien,de perte de vitesse parfois,et diminuent toujours le rendement de l'ensemble. Jamais ils ne suppriment le fait qu'une force produite sur le petit diamètre d'un rotor de moteur classique doit ètre utilisée souvent à la périphérie d'un volant de grand diamètre. Cette invention se propose de supprimer tous ces inconvénients en faisant un moteur qui fait corps avec la machine et produit,dans beaucoup de cas,la force électrodynamique tout près de son point d'utilisation, supprimant ainsi la nécessité d'utiliser une transmission. Iàe moteur est constitué par un socle plat (1) permettant une fixation facile du moteur sur la machine même ou sur un tube faisant office de fourreau pour un zabre de cette machine. Ce socle porte toujours le stator du moteur (2) et son axe qui peut être fixe (3) ou guidé en rotation dans le fourreau solidaire du socle.I,e stator est annulaire ett feuilleté,constitué soit de ron delles soit de secteurs de couronne en tôle magnétique empilées. Une joue (4) plate ou convexe,solidaire d'un moyeu (5) à plateau porte deux rotors annulaires concentriques situés,l'lln (6) à l'intérieur,l'autre (7) à l'extérieur du stator,avec des entrefer aussi réduits que possible.Ces deux rotors sont le siège d'un cou ple électromagnétique l'un et l'autre,et de même orientation,si bien que le couple résultant est la somme des deux couples.Cette disposition permet donc de réduire la longueur du moteur,tout en reportant,gràce au rotor extérieur, le point d'application de la force électrodynamique le plus loin possible du centre,augmentant ainsi la poussée périphérique du moteur bobinage est cons titué par des éléments de bobinage ou sections disposées suivant le rayon du stator,logées dans des encoches disposées régulièrement et-en nombre égal à la périphérie et à l'intéreur du stator.Cette disposition permet de réaliser,avec un nombre suffisant d'encoches,donc de sections,toute une gamme de couplages autorisant un éventail étendu de vitesses de fonctionnement à vide.Ces couplages peuvent ètre faits une fois pour toutes au stade de la fabrication ou bien en cours d'utilisation, même en utilisant des coLmutateurs.De plus, les sections n'ayant aucun contact entre elles,on peut plus facilement réaliser leur isolation(chacune ne supportant qu'use fraction de la tension d'alimentation)soit avec des vernis classiques,soit en les enrobant de- matières -plastiques appropriées.Ajoutons qu'en cas de détérioration d'une section,on peut la remplacer sans toucher aux autres.Enfin,puisque le nombre de spires nécessaires pour le bobinage d'un même moteur n'est pas identique suivant qu'on désire: un nombre de piles ou un autre,on peut toujours utiliser non une ou plusieurs sections en fonction du nombre de spires toal qu'on veut obtenit par pô1e.Est-il nécessaire de dire aussi que ce genre de bobinage requiert moins de cuivre parce que les conducteurs sont "actifs"-sur trois cotés au moins,-et que une bonne isolation autorise le fonctionnement: en iaersion. te stator est maintenu fermement assez éloigné du socle pour permettre le passage des fils du bobinage-par des tiges et entre toises en matériau non magnétique et isolées électriquement des tôles du stator et de la masse du socle.Dans le cas de machines de grand diamètre,le stator peut ètre réduit à un secteur de couronne sur lequel sera concentré tout le bobinage;la vitesse -de rotation dépend alors de la longueur du vecteur et du nombre de sections du::bobinage.Les peuvent ètre feuilletés avec cage dtécureuilQu- massifs-,-avec ou sans-matériau conducteur (cuivre,laiton,aluminium,etc)au coté de l'entrefer.Ils sont ton- jpurs annulaires,et le rotor extérieur peut servir a porter des outils,lames (articulées ou non) chaines,marteaux ete,ou entrait ner un mobile-,courroie,bande,cable ou autres. .Les caractéristiques de couple et de glissement étant dillérents selon outil s'agit de rotors a cage d'écureuil ou de rotors massifs,on peut ootenir une grande variete de caractéristiques de fonctionnement compte tenu du fait qu'an peut nantir un même moteur cie deux rotors différents,par exemple un "cage d'écureuil"et un "inassîf" me refroidissement des parties actives est réalisé par le déplacement d'air produit par un ventilateur constitué par des entretoises plates situées entre l'un des rotors et la joue qui le porte.La largeur de ces entretoises est à peu près égale à l'épaisseur du bobinage et elles sont disposées de façon que leur grand axe soit parallèle à un rayon du stator.Elles peuvent aussi ètre inclinée dans le sens convenable pour obtenir davantage d'efficacité lorsque le moteur aura toujours le même sens de rot'ation.0n ne place ces pales que sur un seul rotor de façon que ou bien l'air soit aspiré a l'intérieur au rotor interieur et refoulé entre les deux entrefers,ou bien qu'il soit aspiré dans les entrefers et refoulé à l'extérieur du rotor extérieur. e Tout cet ensable constitue donc une association de solutions classiquessusceptible d'ètre utilisé chaque fois qu'un problème se pose pour l'entrainement d'une machine de grande dimension et de forte inertie,d'autant plus qu'il devient très facilement un ralentisseur à courants de Foucault si on injecte du courant continu dans une de ses phases.Il trouve sa place par exemple dans des volants de scie à ruban, des ponceuses à bande, des machines de tranfert de matériaux (bandes .transporteuses),ou des pièces (chaines de tranfert),ou de personnes (téléphériques, remonte-pente et autres),pour des essoreuses et machines centrifuges.On peut également le monter sur des machines mobiles de chantier ou~entreprises (administratives,privées,agrieoles ou autres?.ieux encore,il peut devenir lui-meme machine mobile s-i l'énergie électrique lui est fourni-e par un alternateur monté sur un engin avec moteur à combustion interneCun tracteur par exemple) -Dans ce cas,il devient l'élément de base d'outils-rotatifscomme les faucheuses à disque,les broyeurs$ de toutes sortes,ensileuee ses et autres outils agricoles (scies à émonder émousseuses etc; ; (La-liste est loin d'être limitative).Dans ce cas paru--iculier,on peut dire qu'en supprimant les transmissions rigides,on peut protéger efficacement des pièces fragiles comme les disques d'embrayage des prises de force sur les tracteurs,tout en permettant de placer la machine,non plus dérrière,mais devant le tracteur, ce qui est souvent plus rationnel et presque toujours plus confortable pour le conducteur du tracteur.Dans le meme-ordre d'idée,onpourrait peut être utiliser ce moteur comme roue motrid'un véhicule ntilitaire ou de tourisme,avec possibilité de rendre motrices toutes les roues de ce véhicule,l'énergie électrique étant fournie par un alternateur entraîné par le moteur à combustion interne classique du véhicule. ; ;nfin-,pour l'enseigne- lient technique,dans le cadre du maternel aidactique,on peut réaliser,dans un moyeu de frein de voiture par exemple,ou autrement, un moteur triphase,facilement démontable (roulements "timken") de capable montrer aux éléves,le processus du bobinage dit "à pôles alternés",et tous les couplages à réaliser pour obtenir des vitesses diflérentes à partir d'un même stator portant un certain nombre d'encoches,aussi bien que la création d'un "champ tournant à partir de courants triphasés,et la mise en évidence de l'action des courants de Boucault dans un ralentisseur pouvant servir de frein (en alimentant une partie du bobinage en courant continu.) REVENDICATONS. 1 Dispositif à induction, de forme plate,sans limitation de diamètre,capably de fonctionner comme un moteur asynchrone triphasé susceptible de s'adapter à toutes les conditions de fonctionnement des machines de grande dimension et de forte inertie, ou comme ralentisseur à courants de Foucault pour ces mêmes machines,caractérisé par le fait qu'on peut adapter sa forme,sa vitesse de rotation et son couple aux conditions d'utilisation de la machine à entrainer ou à freiner. 2 Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait qu'il possède un stator annulaire portant des éléments de bobinage disposés suivant le r'ayon,permettant des couplages,permanants ou temporaires,qui confèrent au moteur des vitesses différentes suivant les couplages,ou un couple de freinag ge par courants'de Soucault quand on les alimente en courant continu. 3 Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait outil possède deux rotors annulaires,lTun étant extérieur,l'autre intérieur au stator,fixés sur une même joue et dont les couples (moteurs ou de freinage) -s'aoutent pour donner le couple total résultant. 4 Dispositif selon revendication 1 Caractérisé par le fait que la puissance mécanique (motrice ou de freinage) peut ètre recueillie a la péripnérie ou en bout de la partie tournante ou,dans certains cas,sur l'arbre du moteur. 5 Dispositif selon revendication 2 Caractérisé par le fait que le stator,toujours feuilleté,et ordinairement annulaire,peut,dans le cas de grands diamètres,ètre réduit à une section de couronne,ou d'anneau portan-t tout le bobinage 6 Dispositif selon revendication 2 caractérisé par le fait que le stator est maintenu (écarté) du socle par des tiges et entretoises qui ne conduisent ni le magnétisme ni le courant électrique. 7 Dispositif selon revendication 3 Caractérisé par le fait que les rotors peuvent ètre ou feuilletés avec cage d'écureuil ou massifs,avec ou sans pellicule de matériau conducteur (cuivre,laiton,aluminium ets.) du coté de l'entrefer et déordant de part et d'autre du dit rotor. 8 Dispositif selon revendication 3 Caractérise par le fait que sur un même Loteur,on peut placer deux rotors de type différent. 9 dispositif selon revendication 5 Lun des deux rotors est fixé directement à la joue mobile,et l'autre,par l'intermédiaire d' entretoises,radiales- ou inclinées formant les ailettes du ventilateur pour assurer le- refroidis- sement des parties actives d l'appareil 10 Dispositif selon revendication 4 Caractéris-é par le fait que le moyeu peut ètre ou bien "fou" sur un axe fixe (liaison par roulements "timken" ou autre)ou bien calé sur un axe tournant quidé par roulements ou paliers dans un fourreau solidaire da socle du moteur.