Brevet FR2284799A1 — publié le 19760409

Les Freins et Coupleurs Electro-Magnétiques a poudre sont particulièrement bien connus et employés dans l'industrie à des fins diverses, nous en rappellerons brièvement le principe. Ces matériels comportent deux parties indépendantes constituées par des Solide-s de Révolution dont les axes dont alignés, la partie intérieure (B) tournant à l'intérieur d-l'autre (A) tel que représenté sur la Figure 1. La masse extérieure (A) comporte une bobine torique noyée alimentée en courant électrique (continu ou redressé), entre (A) et (B), espace nommé entrefer, est logé une poudre magnétique inoxydable. Lors du passage du courant dans la bobine, cette poudre tendra as'orienter suivant les lignes de force du champ magnétique jusqu'à former une masse compacte qui rend progressivement (A) et (B) solidaires l'une de l'autre (avec ou sans glissement, en fonction de l'intensité d'excitation de la bobine). Dans le cas de Coupleurs, lorsque le champ magnétique cesse, la poudre est maintenue contre (A) par la force centifuge, l'élément (B) etant ainsi libéré. Les qualités des Freins et Coupleurs Electro-Magnétiques à Poudre sont essentiellement, la proportionnalité du Couple au courant, l'indépendance du Couple par rapport la Vitesse et au Glissement. D'autre part, une très faible--puissance électrique de commande suffit pour exciter ces Freins ou Coupleurs, ces matériels sont réversibles, le Coupleur ne se différenciant du Frein qué;par l'adjonction d'un Collecteur. L'on comprendra plus avantageusement le principe de construction en se reportant à la Figure 2, représentant la demi- vue en coupe d'un & in équipé dans le cas présent de son Radiateur permettant d'améliorer la capacité d'échange termique du dispositif. Nous résumons le procédé de construction en ce qui concerne les Freins. - 2 demi-Culasses en fer extra doux (01-02) assemblées par vis équidistantes enrobent une bobine inductrice surmoulée (05) dont les sorties sont ex érieurement accessibles. - 1 Rotor interne t 5) en fer extra doux est couplé par une poudre inoxydable, au champ magnétique développé par (05). - La partie active de ce Rotor est emmanchée àforce sur une piè- ce en acier à haute résistance (il) magnétiquemSent douce. - 2 Roulements (12) permettent la rotation du Rotor par rapport aux 2 demi-Culasses (01-02). Ce procédé de construction présente toutefois certains inconvénients en ce qui concerne la tenue des Roulements d'une part, et l'on constate également que le diamètre de l'arbre.por- teur n'est pas en rapport avec le Couple nominal pouvant être développé par le Frein ou le Coupleur. A titre d'exemple, un Frein ou Coupleur capable de 35 M hN est équipé de 2 Roulements 6005 ZZ et l'alésage utile du passage de l'arbre est de 17 mm. Par suite de l'emmanchement des alésages de Roulements sur la pièce à haute résistance (11) magnétiquement douce, cette pièce portant la partie active du Rotor, les Roulements sont soumis à un champ de Courants de Foucault, ce champ venant d'ailleurs se refermer par effet de proximité sur les deux demi-Culasses en fer extra doux (01-02). Par suite d'une augmentation d'échauffement anormale produite par ces Courants de Foucault, les graisses se déssèchent rapidement, les pistes bleuissent et il s'ensuit une mise hors service rapide des Roulements. D'autre part, le d'alésage de l'arbre porteur possible (17 mm) semble incompatible avec la puissance de 14 CV correspon dant approximativement au Couple de 35 MhN N à 3000 Tr/mn. Les différents éléments exposés ci-dessus montrent l'intérêt que peut présenter l'étude de perfectionnements ci-après permettant dans une première version (Figure 3) d'augmenter la section de passage de l'arbre, d'employer des Roulements de capacité plus importante, et suivant la Figure 4, bénéficiant des avantages des perfectionnements prévus à la Figure 3, permettant dans ce cas l'emploi d'arbres pleins amagnétiques d'où une augmentation sensible de la section utile de l'arbre. A titre indicatif et pour un Coupleur ou Frein de 35 M tN, le diamètre utile de l'arbre porteur passerait de 17mm (matériel non modifié) à à--+ 20mm (matériel modifié suivant Figure 3) et - 28mm pour le Matériel modifié suivant Figure 4. L'on comprendra plus facilement l'intérêt des Perfectionnements proposés en se reportant pour commencer au croquis représenté sur la Figure x, ce croquis représentant un Frein Electro-Magnétique à Poudre modifié à échelle 1/1 du type 35 Mt N. Suivant l'invention, les Perfectionnements proposés aux Freins et Coupleurs Electro-Magnétiques à Poudre consistent d'une part à conserver certaines pièces provenant du matériel de base dont les 2 demi-culasses en fer extra doux (01-02), la Bobine inductrice surmoulée (05), le Rotor interne en fer extra doux (03) et la Poudre inoxydable de remplissage de l'entrefer. La partie active du Rotor extra doux (03) est conservée et après reprise d'usinage, adaptée pour recevoir une Entretoise alésée et rainurée (10) réalisée en matériau amagnétique. Sur cette Entretoise rainurée, le Rotor actif (03) est frêté à chaud et si nécessaire maintenu par vis. Les Flasques (06-07) sont réalisés en Aluminium ou en tout autre matériau amagnétique et portent les Roulements étanches (09) emboîtés librement pour les bagues extérieures et dont le maintien en place est effectué par un joint circulaire en Loctite. L'assemblage des Flasques porte-roulements (06-07) se fait par 6 via équidistantes à têtes fraisées (SPC) représentées en (00). Ce type d'assemblage permet un démontage facile du Rotor magnétique sans désassemblage des 2 demi-culasses (01-02) et de la Bobine Torique. A titre d'exemple, pour un Frein ou Coupleur 35 MN, les Roulements employés étant du type 6006 ZZ (au lieu de 6005 ZZ) ceci conduit à une augmentation de charge dynamique possible de 31 %, d'autre part, l'alésage de passage de l'arbre porteur pourra être de 20 mm (au lieu de 8 17 mm) ce qui conduit également à une augmentation de la section d'arbre de 38 %. La possibilité d'emmanchement libre de la bague extérieure des Roulement et le blocage par un matériau plastique adapté permet de libérer totalement ces Roulements des contraintes mécaniques. L'emploi d'une Entretoise alésée et rainurée réalisée en matériau amagnétique réduit considérablement l'effet des Courants de Foucault, et met pratiquement les Roulements à l'abri de tout effet perturbateur. Le croquis représenté sur la Figure 4 consiste en une amélioration des proeédés employés quand aux Perfectionnements proposés Figure 3 et notamment par l'emploi d'un arbre plein amagnétique permettant de passer à 28 mm (maximum) la section utile de l'arbre. La Figure 4 représente comme la Figure 3 à échelle 1/1 un Frein Electro-Magnétique à Poudre modifié de 35 M hN. Les aménagements prévus suivants Figure 3 sont conservés, nous résumons ceux-ci Réemploi des demi-culasses en fer extra-doux, de la Bobine inductrice surmoulée. Réutilisation après usinage de la partie active du Rotor en fer extra-doux. Réemploi de la poudre inoxydable de remplissage de l'entrefer. Emploi de 2 Flasques réalisés en Aluminium ou en tout autre matériau amagnétique portant des Roulements étanches (6006 ZZ) emboîtés librement dans leurs logements. Maintien de la cage extérieure des Roulements par un matériau plastique adapté. Seule l'Entretoise amagnétique rainurée (10) est remplacée par un arbre amagnétique (20) dont la partie utile pour l'accouplement peut être par exemple usinée à - 24 mm, permettant ainsi un gain de section utile de 44 % par rapport à la section de l'arbre porteur suivant Figure 3. - 28 mm, permettant ainsi un gain de section utile de 96 % par rapport à la section de l'arbre porteur suivant Figure 3. L'assemblage de l'arbre amagnétique sur la partie active du Rotor s'effectue de la même manière que prévu sur la Figure 3. Identiquement, la protection contre l'effet des Courants de Foucault et la mise à l'abri de tout effet perturbateur est maintenue. La réalisation suivant Figure 4 consiste donc à conserver l'avantage des Perfectionnements suivant Figure 3 mais permet également un gain de section important de l'arbre porteur et une réalisation plus économique. Il est rappelé que les Perfectionnements décrits et concernants les Freins sont identiques à ceux pouvant être obtenus avec les Coupleurs qui consistent en l'adjonction d'un Collecteur permettant d'effectuer une amenée dynamique du courant d'excitation de la Bobine Torique. REVENDICATIONS 1. Perfectionnements apportés aux Freins et Coupleurs Electro-Magnétiques à poudre, à bobine torique logée dans le rotor externe qui tout en conservant les pièces essentielles des matériels de base déjà connus (demi-culasses, bobine torique, rotor interne) caractérisé en ce que une entretoise, supportant le rotor interne est faite en matière amagnétique afin de sortir les roulements qui la supportent du champ perturbateur provoqué par les Courants de Foucault. 2. Dispositif suivant la Revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise amagnétique alésée et rainurée est de forme et d'alésage supérieurs aux matériels existants ayant un Couple identique. 3. Dispositif suivant les Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les roulements ont un alésage intérieur le plus grand possible. 4. Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ces roulements sont montés dans des flasques en matériau amagnétique, ces roulements étant extérieurement démontables, et où la bague extérieure de ces roulements est maintenue en place par un joint en matériau plastique approprié. 5. Dispositif suivant l'une des Revendications I à 4, caractérisé en ce que le montage des roulements est tel qu'il permet un remplacement de ceux-ci sans avoir à désassembler l'ensem- des desdeux demi-culasses et de la bobine torique. 6. Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'entretoise amagnétique est remplacée par un arbre plein amagnétique, permettant une prise d'accouplement directe, cet arbre pouvant être alors de section supérieure à celui qui peut être monté à l'intérieur d'une entretoise amagnétique alésée et rainurée. 7. Dispositif suivant la Revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre plein amagnétique peut être à deux prises d'accouplement opposées.