Brevet FR2204916A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne un corps rotatif creux, en particulier un cylindre tournant autour de son axe longitudinal et destiné à une essoreuse ou à un gyroscope entralnés par un moteur électriqus. On sait que les essoreuses ou les gyroscopes comportent un corps rotatif creux qui est mis en rotation par un dispositif d'entralnement, par exemple un moteur électrique, La vitesse périphérique maximale que peut atteindre le corps rotatif creux dépend de la rigidité du matériau constituant ce corps et de la force centrifuge agissant sur celui-ci, cette force centrifuge étant à son tour fonction de lamasse du corps. Si l'on veut atteindre une vitesse périphgrique aussi élevée que possible, il faut utiliser un matériau pour lequel le rapport O de la rigidité T et de la densité P T p prend des valeurs aussi élevées que possible. I1 existe des matériaux qui présentent un quotient T =p beaucoup plus grand que l'acier. Ces matériaux, dits renforp clés, psuvent par exemple être des composés constitués par du bore, par un fil de tungstène recouvert de bore ou par des fibres de carbone et une résine épexy. L'entraînement par un moteur électrique d'un corps rotatif tournant à vitesse élevée, peut entraîner des difficultés parce que - lors de sa mise en route, le corps rotatif creux passe par des modes de vibration qui sont introduits comme tolérances dans - un dispositif d'entraînement qui y est couplé et dont le compor tement a une influence néfaste principalement sur le rendement - l'accouplement d'un dispositif d'entraînement peut nuire à la rigidité du corps rotatif creux - l'accouplement d'un dispositif d'entraînement rend difficile le montage sur palier du corps rotatif creux - des matériaux renforcés ne sont pas utilisables en général pour un dispositif d'entraînement, de sorte que le corps rota tif creux ne peut pas être réalisé sous la forme du rotor d'un moteur électrique. L'invention a pour objet un corps rotatif creux constitué par des matériaux renforcés pouvant être entraînés à des vitesses de rotati-on élevées sans soulever les difficultés précitées. Selon l'invention, le corps rotatif creux du genre mentionné ci-dessus est remarquable en ce qu'il est intégré, c'est-à-dire qu'il comporte une matrice en matière synthétique dans laquelle sont incorporés, d'une part, des matériaux à forte rigidité et, d'autre part, des matériaux convenant à l'entraîne- ment en rotation, ledit corps formant le rotor d'un moteur électrique. En incorporant le matériau convenant pour l'entraînement en rotation dans le corps creux, il est possible d'utiliser ce corps directement comme rotor et, de ce fait, d'éliminer les difficultés que présente l'accouplem-ent. I1 est évident qu'il n'est pas absolument nécessaire d'utiliser un matériau se présentant sous la forme de fils ou de fibres ; on peut égalemnt utiliser des matériaux sous forme de plaques ou de bandes. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau à forte rigidité et/ou le matériau convenant pour l'entraînement peut être constitué par des plaques, des bandes ou des fils qui se succèdent dans un ordre déterminé. Les plaques, les bandes ou les fils peuvent dans ce cas être montés en croix. Les fils peuvent également être tissés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux matériaux, à savoir le matériau à forte rigidité et le matériau convenant pour l'entraînement, ne se trouvent simul tanémant que dans la zone d'entraînement. A l'extérieur de la zone d'entraînement, le matériau convenant pour l'entraînement n'est pas utilisé parce qu'à l'extérieur de la zone d'entraînement, d'une part cela est inutile et, d'autre part, cela peut éventuel- lement avoir une influence néfaste sur la rigidité de l'ensemble. Suivant uns autre caractéristique de l'invention, le matériau convenant pour l'entrainement peut être incorporé sous la forme de poudre. L'utilisation d'une poudre présente l'avantage que le matériau convenant pour l'entrainement peut être finement dispersé entre le matériau à forte rigidité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les matériaux sont placés dans le sens des tensions de traction qui se produisent. Un composé pour lequel les matériaux sont disposés en croix convient mieux pour combattre les modes de vibration qu'un composé qui est constitué par des fils montés en spirale. Une autre amélioration importante de la rigidité est obtenue du fait que les matériaux convenant pour l'entrai- nement sont noyés dans de la matière synthétique. Comme matières synthétiques, on peut utiliser des résines époxy parce qu'elles possèdent de bonnes qualités d'adhérence aux corps qu'elles contiennent. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau convenant pour l'entralnement présente des propriétés d'hystérésis ou des propriétés électriques ou magnétiques. I1 est particulièrement important dans ce cas que les fils soient conducteurs de l'électricité. Enfin, suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps rotatif creux est entouré par le stator d'un moteur électrique et le matériau qui forme le rotor et qui convient pour l'entraînement est disposé en correspondance avec le stator. Puur une grande dimension longitudinale du rotor, le stator peut avoir une longueur axiale notablement petite, alors que, dans ce cas également, la zone du rotor comportant le matériau convenant pour l'entraînement peut être relativement courte. Il peut cependant être avantageux de choisir le zone de rotor convenant pour l'entraînement plus longue,dans le sens axial. que le stator. La description qui va suivre en regard de la figure unique annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente un corps rotatif creux conforme à l'invention. Un corps rotatif creux 1 est constitué par un matériau très solide 3 qui peut par exemple se présenter sous la forme de fils. Ces fils peuvent être tissés et lss fils tissés peuvent à leur tour être montés en croix. On peut, bien entendu, utiliser d'autres modes de tissage. Le corps rotatif creux 1 comporte, dans la région d'une zone d'entrainement 5, un matériau convenant pour cet entrainement. Entre les fils en matériau très solide sont introduits des fils 7 conducteurs de l'électrtité ou magnétiques. il est également possible d'utiliser un matériau présentant des propriétés d'hystérésis. La zone 5 du corps rotatif creux 1 dans laquelle est placé le matériau convenant pour l'entraînement (ce matériau pouvant etre -pulvérulent) est entourée par un stator 9. Ce stator 9 entraîne le corps rotatif creux à des vitesses très élevées. Le matériau convenant pour l'entraînement peut prendre, par la façon dont il est conçu, des propriétés anisotropes d'hystérésis, magnétiques ou électriques dans le sens du champ du stator magnétique, en général donc dans le sens périphérique. Oe meme, le matériau convenant pour l-'entraSnement peut, après fabrication du corps rotatif et par un traitement thermique ou magnétique, recevoir des propriétés anisotropes magnétiques, d'hystérésis ou électriques dans le sens du champ de stator en général, donc dans le sens périphérique.. REVENDICATION5 1.- Corps rotatif creux, en particulier cylindre tournant autour de son axe longitudinal et destiné à une essoreuse ou à un gyroscope entraînés par un moteur électrique, ce corps étant caractérisé en ce qu'il est intégré, c'est-à-dire qu'il comporte une matrice en matière synthétique dans laquelle sont incorporés, d'une part, des matériaux forte rigidité et, d'autre part, des matériaux convenant à l'entraînement en rotation, ledit corps formant le rotor d'un moteur électrique. 2.- Corps rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à forte rigidité st/ou le matériau conve nant pour l'entraînement sont constitués par des plaques, des bandes ou des fils qui se succèdent dans un ordre déterminé. 3.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que le matériau à forte rigidité et le matériau convenant pour l'entraînement ne se trouvsnt simulta- nément que dans la zone d'entraînement. 4.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau convenant pour l'en- traînement est incorporé sous la forme de poudre. 5.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que les matériaux sont placés dans le sens des tensions de traction qui se produisent. 6.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les matériaux sont noyés dans une matière synthétique bien adhésive. 7,- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau très solide est constitué par du tungstènes enrobé. a.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau très solide est constitué par du carbone. 9.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau convenant pour l'entrai- nement présente des propriétés d'hystérésis ou des propriétés électriques ou magnétiques. 10.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications t à 9, caractérisé en ce qu'il est entouré par le stator d'un moteur électrique et en ce que le matériau qui forme le rotor et qui convient pour l'entraînement est disposé en correspondance avec le stator. 11.- Corps rotatif creux selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau convenant pour ltentraînement comporte par sa nature même des propriétés anisotropes d'hystérésis, magnétiques ou électriques dans le sens du champ magnétique du stator en général, c'est-à-dire dans le sens périphérique. 12. - Corps rotatif creux selon lune des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le matériau convenant pour l'entrainement reçoit, après fabrication du corps rotatif creux, des propriétés anisotropes magnétiques d'hystérésis ou électriques par un traitement thermique ou magnétique, dans le sens du champ magnétique de stator, c'est-à-dire dans le sens périphérique.