Brevet FR2283573A1 — publié le 19760326

La présente Invention est relative à la réalisation de Moto-Variateurs, pouvant être asservis par un Dispositif extérieur (non décrit dans l'Invention) permettant de travailler à Vitesse affichée ou à Couple affiché, et réalisé d'une part par un Moteur 'Asynchrone à Rotor à Cage, associé à un élément de Frein Eleetro Magnétique à Poudre modifié en Coupleur. Pour une meilleure compréhension de l'invention, nous rappelons les caractéristiques connues des éléments mis en oeuvre et relevons celles de ces caractéristiques présentant un intérêt particulier pour la réalisation de T'Invention. Les Moteurs asynchrones bi ou triphasés, à Rotor à Cage existent en différentes hauteurs d'axe normalisées, ces hauteurs d'axe déterminant une gamme de puissances. Ils peuvent être démarrés en direct, le Rotor à Cage ayant toutefois un appel de courant très important en cas de démarrage en charge. Ces Moteurs sont habituellement construits en version Une Vitesse -(3000 - 1500 - 1000 - 750 Tm.) mais existent également en version Deux Vitesses dans une série appelée "pour usage général" à pôles commutables (2/4 pôles et 4/8 pôles). I1 est à remarquer que d'une manière systématique et dans la série "pour usage général", la puissance disponible sur l'arbre en GV (grande vitesse) est toujours la double de celle disponible en PV (petite vitesse) ce qui donne un Couple PV (petite vitesse) identique au Couple GV (grande vitesse). La caråctéristique ci-dessus est particulièrement intéressante pour réaliser des ensembles Moto-Variateurs dans la mesure où le Dispositif de collplage employé a une courbe Couple sensiblement linéaire par rapport à l'intensité d'excitation. Le Frein Electro-Magnétique à poudre est bien connu dans l'industrie, au collecteur près il est identique de par sa conception au Coupleur et nous croyons utile d'en rappeler le principe. Un solide de révolution extérieur comportant une bobine d'excitation dénommée "bobine torique1, est assemblé sur un solide de révolution intérieur, cet assemblage étant réalisé par 2 roulements à billes, le rotor intérieur étant muni d'une bague alésée tourbillonnant sur les 2 roulements et permettant la mise en place d'une prise d'accouplement mécanique. Les rotors intérieurs et extérieurs sont réalisés en matériau magnétiquement doux, un entrefer ménagé entre les 2 pièces est par tiellement comblé par une charge de poudre magnétique. Lors da passage de Courant continu ou redressé dans la bobine torique, la poudre tend à s'orienter selon les lignes de force du champ magnétique jusqu'à former une masse plus ou moins compacte, ceci en fonction de l'intensité du courant d'excitation la compacité de cette masse tendant à solidariser les deux éléments. I1 est d'autre part connu que ces Dispositifs sont limités par le glissement relatif et qu'il est utile de munir l'élé- ment extérieur d'un refroidisseur. Ces Freins ou Coupleurs Electro-Magnétiques à poudre ont l'avantage de-présenter une caractéristique Couple/Vitesse sensiblement horizontale, et une caractéristique Couple/Courant proportionnelle. Les éléments remarquables concernant d'une part les Moteurs asynchrones à Rotor à cage et plus particulièrement celles concernant les Moteurs deux Vitesses et d'autre part les caractéristiques exposées concernant les Freins et Coupleurs Electro Magnétiques à poudre, il sera utile pour une meilleure compréhension de l'invention de se reporter à la Planche unique annexée. L'Invention à donc pour objet la réalisation de Moto Variateurs à Coupleurs Electro-Magnétiques à poudre pouvant être asservis en Vitesse ou en Couple (ces Dispositifs d'asservissement n'étant pas décrit dans l'invention). Suivant l'invention et tel que décrit sur la Planche unique, un Moteur à Rotor à Cage du type Pattes/Bride (01) est assemblé sur un socle (02), partiellement évidé au niveau du passage du radiateur du Coupleur, ceci pour améliorer l'échange termique dû au glissement. Un Flasque arrière (03) solidaire de la Bride du Moteur et un Flasque avant (04) solidaire du Socle. réalisent par l'entretoise centrale (05) l'ossature rigide dans laquelle s'articuleront les différents éléments constituant le Variateur de Vitesse. Suivant l'invention, l'arbre du Moteur porte un Moyeu aileté dont la partie décrochée arrière est d'une part alésée et rainurée pour s'emmancher sur cet arbre, et d'autre part est garnie d'un Collecteur permettant l'amenée du courant au Frein Electro-Magnétique à poudre, converti ainsi en Coupleur, l'amenée de courant au collecteur se faisant par des balais isolés. La partie avant de ce Moyeu aileté (06) est alésée pour recevoir par emboitement dur un élément de Frein Electro-Magnétique à poudre (07) converti en Coupleur par l'adjonction du collecteur extérieur. Les ailettes du Moyeu aileté (06), largement calculées sont percées au niveau inférieur d'une série de trous concentriques qui permettent d'annuler l'effet de cavitation propre à ce type radiateur. Un arbre mené (08) est relié par un accouplement élastique (09) à un arbre de sortie (10) destiné à être accouplé avec l'appareil à entraîner à vitesse variable. Le mode de montage ainsi décrit pallie par l'utilisation d'une part de l'accouplement élastique (09) et d'autre part par le guidage assuré aux 2 roulements indépendants (11) de forte capacité montés et guidés dans un nez (12) solidaire du Flasque avant (04), à la transmission anormale d'efforts radiaux ou axiaux à l'arbre (08) du coupleur Electro-Magnétique à poudre et évite que les roulements du coupleur ne soient soumis à la répercussion d'efforts radiaux ou axiaux, ces efforts étant en fait encaissés par la partie flexible de l'accouplement (09). De ce fait, la durée de vie des roulements du coupleur sera maximale, et le procédé permettra également un rattrapage facile des déports axiaux ou transversaux dûs au montage du Flasque avant. Le fonctionnement du Dispositif est le suivant - Le Moteur d'entraînement (à Une ou de préférence Deux vitesses) est mis en service à vide de manière à diminuer l'appel de courant dû au démarrage, le Rotor extérieur du coupleur est de ce fait entraîné. - La bobine d'excitation du coupleur étant progressivement alimentée en courant continu, l'arbre mené (08) sera entraîné pour atteindre la valeur affichée en vitesse ou en couple dans un dispositif de commande ne faisant pas partie de la présente invention. - L'accouplement élastique (09) entrainera l'arbre de sortie (10) à une vitesse synchronisée avec celle de l'arbre (08), l'arbre de sortie (10) pourra admettre de par son guidage par des roulements à forte capacité des efforts axiaux et radiaux, ainsi que des efforts de torsion très importants. Complémentairement, ces Moto-Variateurs à Coupleurs Electro-Magnétiques à poudre pourront être asservis en vitesse, en couple ou en puissance par l'adjonction de prises d'informations appropriées, des exemples types étant décrits ci-dessous. Asservissement vitesse par une prise d'information réalisée par un disque perforé (13) solidaire du demi-manchon extérieur d'accouplement (09), et se déplaçant devant un détecteur de proximité (14) fournissant un train d'impulsions Dronortionnel à la vitesse de rotation de l'arbre. Asservissement puissance pouvant être réalisé par un dispositif de contrôle wattmétrique, monté dans le circuit.d'ali- mentation alternatif du Moteur employé. Asservissement couple réalisé à partir d'un contrôle à I constant du courant d'excitation de la bobine torique du coupleur. Les trois procédés ci-dessus étant donnés uniquement à titre d'exemples et font état de perfectionnements de fonctionnement possibles des Moto-Variateurs à Coupleurs Electro-Magnétiques à poudre. Les avantages essentiels du Dispositif suivant l'invention sont les suivants... Dispositif constituant un ensemble complet, cohérent et compact, susceptible de fonctionner sur un réseau alternatif standard. Dispositif permettant d'avoir un refroidissement optimal du Coupleur augmentant le rendement habituel de celui-ci. Arbre de sortie monté de telle sorte que le Coupleur est protégé des efforts anormaux, axiaux ou radiaux en provenance de 1' organe entrainé. Dispositif pouvant être asservi en vitesse, en couple, en puissance par des prises d'information, et commandé par des organes électroniques d'asservissement affichés ou programmés, ces organes ne faisant pas partie du descriptif de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositifs permettant la réalisation de MOTO- VARIATEURS A COUPLEURS ELECTRO-MAGNETIQUES A POUDRE caractérisé en ce que chacun d'eux est constitué par la combinaison d'un Moteur asynchrone à une ou plusieurs vitesses, tournant en régime permanent, d'un coupleur Electro-Magnétique à poudre directement entrainé par l'arbre moteur et pouvant être asservi en vitesse, en couple, en puissance par des prises d'information, commandées par des organes electroniques d'asservissement, affichés ou programmés, ces organes d'asservissement ne faisant pas partie des organes de l'invention. 2. Dispositif suivant la Revendication 1 caractérisé en ce que le coup leur est réalisé par un Frein Electro-Magnétique à poudre emmanché à force dans un moyeu aileté directement solidaire du bout d'arbre du Moteur, ce Frein étant utilisé en coupleur par l'adjonction d'un collecteur monté à la partie arrière du moyeu aileté. 3. Dispositif suivant la Revendication 2 caractérisé en ce que les ailettes du moyeu sont percées à la partie basse d'orifices concentriques équidistants, ceci afin d'éliminer les phénomènes de cavitation propres à ce type de radiateur. 4. Dispositif suivant la revendication 1 où la prise de mouvement du Coupleur Electro-Magnétique à poudre est réalisée par un arbre de transmission se terminant par un demi-manchon permettant un accouplement élastique. 5. Dispositif suivant la Revendication 4 où le second demi-manchon d'accouplement, permettant un accouplement- élastique, est solidaire d'une ligne de transmission dont- le guidage est assuré par deux roulements indépendants de forte capacité, montés et guidés dans un nez solidaire du Flasque avant. 6. Dispositif suivant la Revendication 1 où le Moteur d'entrainement sera choisi de préférence dans une gamme à deux vitesses à couplage dahlander du type 2/4 pôles ou 4/8 pôles, à caracteristique couple constant. 7. Dispositif suivant la Revendication 1 où l'asservissement vitesse par exemple pourra être réalisé par un moyen connu comprenant un détecteur de proximité dont le fonctionnement est conditionné par la rotation d'un disque à trou, assurant à ce même détecteur l'envoi d'impulsions proportionnelles à la vitesse de rotation de la ligne de tansmission. 8. Dispositif suivant la Revendication 1 pouvant être également asservi en couple, en puissance par des moyens complémentaires d'asservissement permettant un affichage, une programmation, ces dispositifs d'affichage ou de programmation, les organes d'asservissement faisant partie de moyens déjà connus.