Brevet FR2239360A1 — publié le 19750228

La présente inventit,n concerne un véhicule à sustentation megnatique comportant un dispositif de sustentation et portant une charge sur un rail de sustentation ferromagnétique, ainsi qutun dispositif d'entraînement électromagnétique On connaît déjà des véhicules à sustentation magnétique eomportant.des moyens formés par des pôles magnétiques qui se repoussent (coussins magnétiques) ou des pôles magnétiques qui s'attirent . Dans ce dernier cas, la charge est accrochée au champ magnétique formé par un electro- aimant à courant continu . Le rail de support est en fer et il forme l'induit des électro-aimants à courant continu,portant la charge,c'est-à-dire le véhicule .Le dispositif présente toutefois l'inconvénient qu'au cours du déplacement, on a des pertes par courant de Foucault dans le rail de support et ces pertes augmentant rapidement en fonction de l'augmentation de la vitesse Pour entratner de tels véhicules à sustentation magnétique, on utilise généralement des moteurs linéaires qui se composent de deux moitiés de bùbinage polyphasées, en regard,avec interposition d'un rail de poussée .Dans le cas d'un montage symétrique, les deux efforts d'attraction dans les deux entrefers se composent La présente invention a pour but de créer un véhicule à sustentation magnétique de type connu, pour l'améliorer et le rendre plus économique, notamment pour permettre des vitesses plus grandes dans les mêmes conditions d'économie A cet effet, l'invention concerne un véhicule å sustentation magnétique du type ci-dessus caractérisé en ce que le dispositif de support et le dispositif d'entrainement sont formés en commun par un dispositif électromagnétique à courant polyphasé,et notamment un dispositif électromagnétIque triphasé, qui joue à la fois le rôle de dispositif de sustentation et celui de moteur linéaire De cette façon, en plus de la simplification constructive par réductIon du système magnétique de t-rois aimants à un seul, on réduit de façon notable les pertes par courant de Foucault dans le rail de sustentation, pertes qui,actuellement1nterdisent les vitesses élevées ou les rendent non économiques- . Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention le véhicule à sustentation magnétique est caractérisé en ce que la force d'attraction du dispositif de sustentation se règle par le réglage du courant électrique d'aiman .tation du dispositif électromagnétique à courant polyphasé. De tels dispositifs de régulation élect-roniques sont déjà utilisés sur les dispositifs de sustentation du type connu, à ltél.ectro-aimants à courant continu; ces dispositifs de régulation donnaient de bons résultats et peuvent également se transposer avantageu-sement sur la présente invention Pour commander la vitesse de déplacement, on règle la fréquence du courant polyphasé, en partant de préférence de zéro et en la modifiant en continu . De cette façon, on arrive à un fonctionnement avec très peu de pertes et sans heurt . Par ailleurs, on peut simplifier considérablement le montage de commande, si la fréquence du courant polyphasé se règle à partir d'une valeur supérieure à zéro et cela uniquement par paliers .Dans beaucoup de cas d'applicationsg une telle commande est suffisante, ce qui permet d'utilisear ces avantages économiques La présente invention sera decrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schéma- tiquement un véhicule à sustentation magnétique,à la figure la, le passage du flux dans l'entrefer étant représenté à la figure lb et la forme magnétique résultante etant représentée à la figure lo - la figure 2 est un schéma électriquedu véhicule à sustentation magnétique A la figure 1, le rail de sustentation porte la réference 10. Ce rail est fixé à un support 11 de forme quelconque .Un dispositif magnétique 13,a courant alternatif, est prévu sous le rail de sustentation, pour maintenir un entrefer 12 . Le dispositif 13 porte la charge P qui. dans le cas présent est la cabine du véhicule La longueur d'tune paire de pôles non représentée, du dsrositif magnétique à courant alternatif porte la référence 1 . Dans le premier diagramme,sous le dispositif magnétique, on a représenté le flux F dans l'entrefer . Dans le diagramme en-dessous, on a représenté la force magnétique K dans l.'entrefer du dispositif magnétique .La référence L représentera la longueur totale du dispositif magnétique A la figure 2, on a représenté un schéma de principe du véhicule à sustentation magnétique . Le moteur linéaire 14 est formé par un aimant à courant alternatif triphasé et par le rail de support . Le moteur linéaire 14 est relié,par les conducteurs de phase R,S,T, à un redresseur ou inverseur électronique 15 qui reçoit, par exemple,l'énergie par un contact glissant, cette énergie étant fournie par une source représentée par la flèche I6 . Pour l'alimentation, on pourrait également utiliser un groupe formé par un générateur et une turbine ou un moteur diesel et se trouvant embarqués dans le véhicule .Le redresseur ou l'inverseur I5 est, en outre,relié au dispositif de commande de fréquence I7 et au capteur d'entrefer I8 Le montage fonctionne comme suit A la place du montage connu utilisé jusqu'à présent, les aimants,à courant continu, de sustentation, sont remplacés par un dispositif magnétique à courant triphasé 13, dont l'intensité se règle électroniquement, comme dans les dispo- sitifs de sustentation à aimants à courant redressé . La fréquence se règle à partir de zéro . Pour une fréquence nulle et à ltarret, on obtient un flux F dans l'entrefer, entre le dispositif électromagnétique à courant triphasé et le rail de support, comme cela est représenté à- la figure lb, et une force électromagnétique correspondant à la figure 1c .Le rail de support 10 fonctionne comme le rotor d'un moteur,l'aimant bobiné, triphasé, 13 fonctionne comme le stator d'un moteur à couranttriphasé. Suivant l'invention on a ainsi un électro-aimant triphasé à la place del'électro-aimant, à courant continu ,de sustentation, des installations connues L'intensité du courant alimentant l'électro-aimant triphasé est réglée par un moyen électronique, comme cela est connu dans les électro-aimants à courant continu. Le flux magnétique dans 11 entrefer dépend de l'intensité traversant les électro-aimants ainsi que la force magnétique . Pour maintenir constant ltentrefer avec des charges variables, il faut varier l'intensité . Ce réglage se fait à l'aide du capteur d'entrefer I8 qui agit sur un circuit de régulation rapide, pour que la partie bobinée 13 du moteur linéaire ne se rapproche ou ne s'écarte pas du rail de support .10. Lors de la fréquence nulle et a l'arrêt, on arrive à un flux selon la figure lb et à une force magnétique selon la figure 1c si lton ne considère qu'une paire de pôles parmi les averses paires réparties suivant la longueur du moteur . La charge fixée à la partie bobinée, du dispositif électromagnétique à courant triphasé 13 , et caractérisée par la flèche P,c'est-à-dire le poids du véhicule en sustentation, dépend ainsi champ magnétique et cela alternativement des pôles nords et des tôles suds, lorsqu'on considère la surface inférieure du rail de support .Pour une fréquence supérieure à zéro, ces pôles se déplacent le long de la partie bobinée du dispositif -électromagnétique à champ tournant 13, avec une vitesse déterminée . Si,en même temps, la partie bobinée se déplace, c'est-à-dire le disppositif électromagnétique à courant triphasé 13, avec la même vitesse et dans la direction opposée, les pôles sont immobiles par rapport au rail de sustentation IO comme s'il s'agissait d'aimants permanents . Il s'agit là du fonctionnement synchrone pour un moteur triphasé .La fonction de sustentation est pleinement efficace mais1 dans le rail de sustentation IO, on n'a aucune perte par courant de Foucault indépendamment de la perte due au rendement qui existe dans la tete du moteur sur le rail Le dispositif électromagnétique à courant triphasé 13 forme avec le rail de sustentation 10, en maintenant un entrefer constant, et avec le dispositif de commande de fréquence I7, un moteur linéaire complet convenant'à la fois pour la marche avant et pour la marche arrière; de plus, cet ensemble présente également des caractéristiques de freinage si les circuits électroniques sont prévus à cet' effet .On ,créé la force d'entranement pour le véhicule lorsque la vitesse de déplacement n'est pas synchrone, c'est-à-dire que la force d'entraînement dépend directement du glissement comme pour un moteur à courant triphasé et pour un moteur linéaire non porteur; toutefois, cette force de démarrage est couplée de façon considérablement plus sûre que dans un moteur linéaire non porteur, du fait du courant d'excitation constant .Le glissement nécessaire pour l'entraînement entraîne les pertes par courant de Foucault du moteur linéaire dans la partie fixe qui,dans le cas présent, est le rail sus-tentation 10 Dans la théorie, le convertisseur inverseur électronique 15 fournit un courant continu au repos du véhicule, c'èst-à-dire que,dans la phase R, on a l'amplitude totale d'un courant qui passe chaque fois par moitié dans les deux phases S et T . Cela maintient en sustentation le véhicule qui est immobile . Lors de l'accélération du véhicule, on passe en courant triphasé dont la fréquence augmente; toutefois, dans ee cas, une variation continue de la fréquence serait une condition idéale .Pour simplifier le montage, on peut également modifier la.fréquence par-paliers et aussi supprimer la fréquence nulle . De toute façon lorsque le véhicule est à l'arret, il s'appuie sur des organes de support qui existent sur tous les véhicules à sustentation magnétique, pour des raisons de sécurité L'avantage principal de l'utilisa-- tion d'un électro-aimant à courant polyphasé est que l'absence pratiquement complète de-courants de Foucault permet d'arriver à des vitesses extrement élevées et de façon particulièrement économique . - De cette façon, le véhicule flotte ainsi dans une certaine mesure sur des pôles fixes du rail de sustentation 10 . En outre, la suppression d'un dispositif électromagnétique à courant continu, distinct, simplifie la contruction Bien entendu, l'invention ntest pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté1 à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes sans pour cela sortir du cadre de l'invention REVENDICATIONS 10) Véhicule à sustentation magnétique comportant un dispositif de sustentation et portant une charge sur un rail de sustentation ferromagnétique , ainsi qu'un dispositif d'entraînement électromagnétique, véhicule caractérisé en ce que le dispositif de support et le dispositif d'entraînement sont formés en commun par un dispositif é-lectromagnétique à courant polyphasé. et notamment un dispositif électromagnétique triphasé (13), qui joue à la fois le rôle de dispositif de sustentation et celui de moteur linéaire 20) Véhicule à sustentation magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force d'attraction du dispositif de sustentation se règle par le réglage du courant électrique d'aimantation du dispositif électromagnétique à courant polyphasé (13) 30) Véhicule à sustentation magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fréquence de courant polyphasé est réglable à partir de zéro, de préférence de façon continue 4 ) Véhicule à sustentation magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractériséen ce que la fréquence du courant polyphasé est réglable par paliers, à partir d'une valeur supérieure à zéro