Brevet FR2271697A1 — publié le 19751212

La présente invention a pour objet la réalisation dtun mateur électrique linéaire en particulier pour propulser un véhicule, moteur du type qui comprend une structure active cl est a' dire magnétisante et dite "inducteur" liée au véhicule et une structure passive, c1 est à dire réactive et dite induit, laquelle est fréquemment constituée par un rail fixé à une voie sur laquelle se déplace ce véhicule, et cette invention permet de réaliser un moteur linéaire qui tolère mieux les mouvements transversaux ou verticaux du véhicule ainsi que les imperfections de la voie ou du rail que les modèles connus jusqu'ici De tels moteurs connus sont décrits par exemple dans l'article intitulé '^Recherche sur les moteurs linéaires à induction aux Etats-Unis par KOtí. CHIRGWIN paru dans la revue Bulletin de l'Association Internationale du Congrés des Chemins de Fer" à la suite d'un exposé du même auteur en 1968. Cet article montre, en page 17, que pour un véhicule à grande vitesse en particulier, l'inducteur, tout en transmettant sa poussée au véhicule, doit autre guidé avec faible jeu sur le rail induit et donc avoir une liberté de mouvement impor tante par rapport âu véhicule, ce guidage pouvant astre réalisé par des galets fixés à l'inducteur et roulant sur le rail. D'autres moyens pour réaliser par rapport au véhi cule des mouvements de Itinducteur qui permettent à celui-ci de suivre d'assez près un rail induit malgré les imperfections de celui-ci et/ou malgré les mouvements tels que le roulis du véhicule sont indiqués dans le brevet français n 1.540.034 entre autres. En l'espèce ce sont des servomoteurs qui actionnent des vérins portés par le véhicule pour maintenir l'inducteur hors du contact du rail induit. Or l'inducteur est formé d'ensembles de tales d'acier empilées et entourées de bobinages en cuivre qui pèsent extrêmement lourd, d'autant plus que de toutes façons l'entrefer magnétique entre deux parties coopérantes dudit inducteur est forcément assez grand dans un moteur linéaire, car il est au moins égal à 11 épaisseur du rail induit.Par exemple pour un moteur développant une poussée de 1700 daN les inducteurs pèsent au moins 1000 kg chacun et les moyens, soit galets de roulement soit servomoteurs, nécessaires pour deplacer ces inducteurs, sont eux-mêmes lourds, fragiles et transmettent des efforts importants, soit au rail, soit au véhicule, surtout lorsque la vitesse de celui-ci est très grande L'invention permet de réduire ces efforts considérablement en fixant rigidement le/ou les inducteurs bobinés sur la structure du véhicule et se caractérise par la disposition d'un inducteur mobile intermédiaire entre chacun d'eux et l'induit. Cet inducteur mobile intermédiaire est une pièce à forte perméabilité magnétique sans bobinage et peut dextre réalisé avec une masse relativement faible dtaprès d'autres caractéristiques de l'invention qui seront explicitées plus en détail avec l'aide des figures ci-après, toute particularité nouvet e des figures et de leur description faisant donc partie de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un véhicule sur une voie avec un moteur linéaire selon llinven- tion. La figure 2 représente en coupe schématique partielle agrandie un premier mode de réalisation de llinducteur-mo- bile intermédiaire et de l'inducteur fixe adapté selon la figure 1. La figure 3 représente de même un deuxième mode de réalisation. La figure 4 représente en perspective partielle un troisième mode de réalisation des inducteurs fixes et mobiles coopérant avec un rail induit. On voit sur la figure 1 un véhicule 1 reposant sur une voie 2 par exemple par des roues telles que 3 et 4, qui peuvent aussi assurer le guidage en direction Au milieu de la voie se trouve un rail induit 5 que le véhicule enjambe en formant une sorte de voute. Dans le canal créé par cette voute sont fixés deux inducteurs 6, 6' fixés au parois latérales telles que 7, de la voute par des consoles rigidés 8,8'. Ces inducteurs 6,6' sont formés de tales magnétiques généralement minces et empilées, perpendiculaires au rail, et portant des bobinages dont on voit les têtes telles que 9,9'. Ces bobinages et ces tales sont disposés de façon connue pour créer, lorsqu'un courant électrique convenable les alimente un champ magnétique glissant dans le sens de la voie. Les inducteurs mobiles intermédiaires 10, 10', selon l'invention, sont disposés entre le rail induit et les inducteurs fixes respectivemellt o, t)', , avec lesquels ilscoopèrent selon l'un ou l'autre des modes de réalisatlorl qu'indiquent ciaprès les figures 2 et 3. loi on a représenté plus particulière- ment celui de la figure 3. Par ailleurs ces inducteurs mobiles sont reliés au véhicule par des moyens qui leur permettent des mouvement trans versaux uniquement. Ici, ces moyens sont des biellettes 11, 11' articulées d'une part au sommet 12 de la voute du véhicule 1, d'autre part à une entretoise rigide non magnétique 13 qui relie rigidement les inducteurs mobiles 10 et 1Oto Les articulations desdites biellettes ne leur permettent que des mouvements dans le plan transversal au rail induit et sont conçues pour transmettre la poussée motrice, et éventuellement le freinage. Ici, les axes des articulations sont horizontaux, mais ils pourraient aussi & re verticaux. D'autre part l'entretoise 13 et/ou les inducteurs mobiles 10 et 10' sont guidés transversalement par des moyens non figurés soit par exemple des galets ou des servomoteurs de types décrits dans les documents cités ci-dessus, soit par tout autre moyen, tel que des coussins de fluide, permettant d'éviter le contact matériel et frottement des inducteurs mobiles 10 et 10' contre le rail induit 5. On notera que l'entretoise 13 peut suffire à contenir l'attraction mutuelle des inducteurs mobiles 1 et 10'. La figure 2, qui est une coupe partielle horizon tale d'un inducteur, montre un premier mode de réalisation de sa partie fixe 6' avec bobinage 9a1 et de sa partie mobile 10', dont la face plane est au voisinage du rail induit non figuré. Cette disposition se caractérise par le fait que les encoches recevant le bobinage ont été approfondies pour former des rainures verti cales à faces parallèles telles que 14, entre lesquelles sont disposées avec faible jeu par exemple 0,5mm les faces parallèles de dents 15 qui font partie de l'inducteur mobile intermédiaire 10'. Ces dents 15 magnétiques sont reliées entre elles par des pièces non magnétiques 16 afin de réduire les fuites magnétiques longitudinales. On comprend que l'ensemble des dents 15 et des liaisons 16 qui constitue ltessentiel de l'inducteur mobile intermédiaire 10', est beaucoup plus petit et plus léger que l'inducteur fixe 6X, cette légèreté relative procurant par diminu tion de l'inertie les avantages indiqués dans le préambule, ce qui se traduit par des dispositifs de guidage moins chers et permet de diminuer le jeu entre l'inducteur mobile 10 et le rail 5, par exemple 10 mm au lieu de 20mm. On notera en outre que les dents mobiles 15 se terminent obliquement en 18 pour diminuer leur masse, et sont élargies du coté en vis à vis du rail pour se relier deux à deux tout en augmentant les surfaces magnétiques en regard au bénéfice du rendementOOn peut alléger l'inducteur 6' par des fentes 17. La figure-3 représente un deuxième mode de réalisation où les fentes 17 ci-dessus ont été réalisées plus -larges et à faces parallèles selon 17a de façon à recevoir les dents 15a. De ce fait les encoches recevant les bobinages sont limitées aux dimensions nécessaires à celui-ci et l'ensemble est moins encombrant transversalement que celui de la figure 2. En contrepartie il doit Qtre un peu plus long. On a représenté dans cette variante des dents 15a séparées les unes des autres par des intervalles à travers lesquels on voit un longeron 19 placé en-dessous et sur lequel sont maintenus lesdites dents 15a. Ce longeron est aussi visible sur la figure 1. L'entretoise 13 joue le meme rOle de maintien à la partie supérieure des dents qui constituent ici 11 inducteur mobile intermédiaire 10 ou 10'. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'entrefer tel que 20 entre l'inducteur fixe 21 ou 21' et ltinducteur mobile intermédiaire 22 ou 22' constitue bien entendu comme précédemment un espace aplati perpendiculaire à la surface active du rail induit 5. Mais il est cette fois parallèle au déplacement du véhicule, et en section 11 inducteur mobile 22 forme une fourche qui englobe un inducteur fixe 21 de forme parallélépipédique, et dont on a représenté les encoches telles que 24 avant qu'on y ait introduit les fils des bobinages. L'inducteur fixe 21 est feuilleté parallèlement au rail 5 et l'inducteur mobile 22 est feuilleté dans le sens perpendiculaire pour réduire les fuites magnétiques longitudinales.De plus, au droit des ouvertures d'encoches, on pourra séparer les tales par des intercalaires magnétiquement isolants et de préférence logés tels que 239 collés, rivés ou boulonnés aux tSlesmagnétiques. Un déplacement de l'inducteur mobile 22 en translation parallèle à l'entrefer 20, relativement à l'inducteur fixe 21 peut etre réalisé par l'ensemble des bielles rigides 25 et 26, la bielle 25 étant articulée en 28 sur l'inducteur fixe et en 27 sur l'inducteur mobile, avec pour la bielle 26 une disposition sensiblement symétrique par rapport au plan horizontal médian. Dans celui-ci on dispose une biellette de liaison 29 articulée en 30 et 31 aux bielles 25 et 26 lesquelles sont aussi longues que possible. La compatibilité des mouvements est respectéeen utilisant dans l'une au moins des articulations telles que 27 ou 28 un élément Légèrement élastique. D'autre part un accroissement de la surface de llinducteur 22 ou-22' coopérant avec le rail induit 5 permet d'améliorer le rendement du moteur électrique linéaire. Cet accroissement résulte ici des excroissances telles que 32 et 33, qui peuvent naturellement ttre limitées aux parties magnétiques- et non pas aux intercalaires 23. L'ensemble représenté par la figure 4 peut etre placé par exemple sous le véhicule à -la manière du montage indiqué sur la figure lo L'application de l'invention n1est pas limitée aux moteurs linéaires à dispcsition-symétrIque par rapport à un rail induit vertical. Dtune part ce rail pourrait aussi bien titre par exemple horizontal et les problèmes de déplacement relatif que résoud l'invention se retrouvent dans une telle disposition, du fait des mouvements verticaux du véhicule relativement à la voie. D'autre part certains moteurs linéaires comportent un seul inducteur réagissant par exemple sur un induit qui constitue une surface horizontale de la voie, et ici encore les problèmes de mouvements relatifs dans le sens perpendiculaire à cette surface peuvent etre résolus par application de ltinventionv On notera enfin que le maintien d'un entrefer très réduit entre un inducteur fixe 6 ou 21 et un inducteur mobile ou ou 22 ainsi que le guidage de celui-ci peuvent autre réalisés sans les biellettes 11 ou bielles 25, 26, par simple glissement des surfaces en regard, ce glissement pouvant titre lubrifié par tout moyen connu. REVEMDICATI ONS 1 Moteur électrique linéaire pour propulser un véhicule se déplaçant sur une voiedu type qui comprend un élément inducteur lié au véhicule et recevant le courant électrique, et un élément induit fixé à ladite voie, caractérisé par une pièce à forte perméabilité magnétique formant un inducteur mobile intermédiaire entre ledit inducteur lié et ledit induit, les surfaces en regard de 11 inducteur lié et de l'inducteur mobile étant très rapprochées l'une de l'autre et étant perpendiculaires aux surfaces en-regard de l'inducteur mobile et de l'élément induit. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inducteur lié est fixé rigidement au véhicule. 3. Moteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par une liaison cinématique de l'inducteur mobile qui lui permet relativement à l'inducteur lié un mouvement de translation parallèle à leurs surfaces en regard. 4. Moteur selon l'une des revendications précé- dentes caractérisé par un moyen créant une force sur l'inducteur mobile, perpendiculairement aux surfaces en regard de celui-ci et de l'induit pour éviter tout contact entre ces surfaces. 5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen créant une force comporte un élément lié à l'inducteur mobile et qui est guidé par une surface parallèle à ltinduit. 6. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen créant une force comporte un vérin lié au véhicule et agissant sur l'induuneteur mobile. 7. Moteur selon/des revendications précédentes, caractérisé-par un inducteur mobile qui comporte des dents magné tiquement indépendantes et dont les flancs constituent lesdites surfaces en regard de surfaces de l'inducteur lié 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites surfaces de l'inducteur lié sont des prolongements de celles des encoches de celui-ci où sont logés les bobinages où circule le courant électrique. 9. Moteur selon la revendication 7t caractérisé en ce que lesdites surfaces de l'inducteur lié sont celles d'encoches intercalées entre les encoches où sont logés les bobinages où circule le courant électrique. 10. Moteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'inducteur mobile a une forme telle que sa section dans un plan perpendiculaire au déplacement du véhicule a la forme d'une fourche qui englobe l'inducteur fixe lequel est de forme sensiblement parallélépipèdique. 1l0Meur selon l2une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que ladite liaison cinématique de l'inducteur mobile comporte des bielles articulées sur des axes parallèles aux surfaces en regard de l'inducteur mobile et de l'induit.