Brevet FR2293820A1 — publié le 19760702

La présente invention est relative à la réalisation de Moto-variateurs à Coupleurs à courants de Foucault , équipés de une prise d'information tachymétrique , permettant de les faire travailler à Vitesse constante affichée ou programmée Pour une meilleure compréhension de l'Invention nous en rappélerons les éléments connus mis en oeuvre , et plus particuliéceux présentants un caractére de novation Les moteurs asynchrones bi ou triphasés , a rotor à cage existent en différentes hauteurs d'axes normalisées , ces hauteurs d'axes déterminant une gamme de puissances , ils peuvent étre mis en service en direct , toutefois lorsqu'ils sont en charge l'appel de courant de démarrage devient trés important Ces moteurs sont habituellemeht construits en version une vitesse ( 3.000- 1500 - IOOO - 750 T/minute ) mais existent également en version deux vitesses, dans une série à poles commutables ( 2/4 et 4/8 pâles ) dénommée n pour usage général n il est à remarquer que dans cette derniére série les puissances disponibles en grande vitesse ( GV ) sont toujours le double de celles disponibles en petite vitesse ( PV ) , les niveaux de Couple PV et GV sont donc identiques La caractéristique ci-dessus est donc particuliérement intéréssante pour réaliser des variateurs de Vitesse à condition de pouvoir disposer de Coupleurs à courbes couple sensiblement linéaire pour un niveau d'excitation électrique donné Les coupleurs électromagétiques à poudre possédent cette caractéristique Couple sensiblement linéaire , mais le fait d'avoir la bobine torique d'excitation dans le Rotor externe , limite serieusement les possibilités d'évacuation thermique et de glissement. Les Coupleurs à courants de Foucault habituels ont une courbe Couple diminuant trés rapidemént avec la vitesse et ceci explique pourquoi nous avons du innover en la matiére.. Pour une meilleure compréhension de l'invention l'on se reportera avantageusement à la Planche unique annéxée ........ Suivant l'invention un Moteur à rotor à cage (OI) est assemblé sur un socle (o2) évidé au niveau-du passage des ailettes coupleur afin de favoriser l'échange thermique , et combiné avec un flasque arriére solidaire de la bride du moteur (03) et un flasque avant (13) solidaire du socle réalisent par l'entretoise centrale (04) l'ossature rigide dans laquelle s'articuleront les éléments-constituant le Moto-variateur de vitesse Suivant l'invention , l'arbre du Moteur porte un moyeu à ailettes dont la partie décrochée arriére.est alésée et rainurée pour s'emmancher sur cet arbre ou elle est maintenue par 2 vis pointeau , ce moyeu ailetté ( réalisé en aluminium ) est percé à la base de l'ailettage d'une série de trous concentriques qui permettent d'annuler l'effet de cavitation propre à ce type de radiateur tournant La partie intérieure du moyeu ailetté est évidée pour recevoir le Freina rotor Homopolaire età double générateur de courants de Foucault La réalisation d'un rotor Homopolaire est bien connue est peut étre obtenue a partir d'une masse en fer extra-doux (20) parfaitement cylindrée et alésée , dans laquelle est ménagé le logement circulaire -(19) recevant l'isolation et le bobinage de 1' excitation homopolaire , ce bobinage sera de préférence réalisé en aluminium anodisé et sera raccordé sur le collecteur (09) éxtérieur au roulement (07) par un passage noyé dans l'arbre amagnétique de forte capacité (I7) porté par les roulements (22/I7) le roulement (I7) étant par ailleurs solidaire du flasque amagnétique (08) et venant ainsi refermer par emboitement ajusté l'alésage intérieur du moyeu ailetté (05). Il est d'autre part connu que un tel rotor homopolaire tournant sur son arbre va développer des courants de Foucault dans une masse extérieure indentée mais parfaitement concentrique par rapport au rotor , il est également connu que si cette masse inden tée est en fer extra-doux , le couple produit sera inversement proportionnel à la vitesse et que d'autre part si cette masse inden tée est en cuivre le couple produit sera sensiblement proportionnel a la vitesse . Il est rappelé que nous cherchons à produire un couple résultant par courants de Foucault indépendant de la vitesse pour une valeur donnée d'excitation électrique du rotor homopolaire. Pour ce faire la couronne double devant générer les courants de Foucault est constituée par un assemblage par soudage de 2 couronnes , l'une (I8) étant en cuivre écroui , l'autre ( 21 étant en fer doux ou extra-doux . Les indentures , dont le nombre sera fonction de la vitesse maximale demandée seront sorties par un fraisage , dont la longueur sera égale à la largeur du circuit d'excitation du rotor homopolaire , et ou aprés finition de la mise aux cotes intérieures et extérieures l'emboitement dans la partie usinée du moyeu ailetté s'effectuera à la presse L' arbre mené en matériau amagnétique (I7) se termine par un demi-manchon d'accouplement(I6) dont une bague élastique (I5) transmet le mouvement de rotation à un second demi-manchon opposé mais symétrique , entrainant l'arbre menant (I2) destiné à étre accouplé avec l'appareil devant étre entrainé à vitesse variable ou asservie , pour ce faire le demi-manchon (I4) est équipé d'un disque perforé (IO) tournant devant un détecteur de proximité CII) délivrant une information proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre , ce dispositif pouvant d'ailleurs étre remplacé par une autre source d'information vitesse , générateur de Hall manipulé par un moyeu amagnétique équipé d'aimants permanents D'autre part l'arbre (I2) sera guidé par un nez (23) solidaire du flasque avant (I3) et tourillonera à l'intérieur de 2 roulements largements calculés (24 & 5) De ce fait , le procédé employé permettra un rattrapage facile des déports axiaux ou transversaux dus au montage du flasque avant, tout en mettant l'arbre amagnétique (I7) à l'abri des contraintes mécaniques anormales La mise en service de l'ensemble s'effectuera comme suit -Le moteur d'entrainenement de l'ensemble ( à une ou de préférence deux vitesses ) sera mis en service à vide pour limiter l'appel de courant dûau démarrage. -La bobine homopolaire d'exeitation du coupleur à courants de Foucault sera progressivement alimentée en courant continu ,l'arbre mené prenant alors sa vitesse en fonction de la valeur affichée en vitesse sur le coffret de commande déja connu,mais ne faisant pas partie du descriptif de l'invention. -L'accouplement élastique entrainera l'arbre de sortie à une vitesse synchronisée ,et fournira l'information tachymétrique nécéssaire à l'asservissement vitesse de l'ensemble. Complémentairement, ces Moto-Variateurs à Coupleurs Electro-Magnétiques à Courants de Foucault pourront etre asservis en Vitesse, en Couple ou en Puissance par l'adjonction de prises d'informations appropriées dont certains types sont décrits cidessous. - Asservissement Vitesse par une prise d'informations réalisée par un disque perforé (10) solidaire du demi-manchon d'accouplement (14) et se déplaçant devant un détecteur de proximité (11), ce détecteur fournissant un train d'impulsions proportionnel à la vitesse de rotation de l'arbre, il est toutefois fait remarquer que d'autres dispositifs peuvent etre employés et entre autres, ceux à générateurs de Hall commandés par un rotor amagnétique à aimants permanents, solidaire du demi-manchon d'accouplement (14). - Asservissement puissance pouvant être réalisé par un dispositif de contrôle wattmétrique monté dans le circuit d'alimentation alternatif du moteur employé. - Asservissement Couple réalisé à partir d'un contrôle à I constant corrigé du courant d'excitation de la bobine homopolaire du Coupleur Electro-Magnétique à courants de Foucault. Les trois procédés ci-dessus sont donnés uniquement à titre d'exemples et font état de perfectionnements possibles. Les avantages-essentiels du Dispositif suivant l'Invention sont les suivants... . Ensemble complet, cohérent et compact susceptible de fonctionner sur- un réseau alternatif standard. Dispositif permettant d'avoir un refroidissement optimal du Coupleur Electro-Magnétique à courants de Foucault, en plaçant le générateur double de courants de Foucault directement dans la zone de refroidissement optimal du moyeu ailetté. 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'informations, et commandé par des organes électroniques d'asservissement affichés ou programmés, ces organes dont une partie est déjà connue (asservissement vitesse avec transfert automatique PV/GV - Petite Vitesse/Gande Vitesse) ne faisant pas partie du descriptif de 1 t Invention. REVENDICATIONS 1. Dispositifs permettant la réalisation de Moto Variateurs à Coupleurs Electro-Magnétiques à courants de Foucault caractérisés en ce que chacun d'eux est constitué par la combinaison d'un Moteur Asynchrone (à une ou plusieurs vitesses) tournant en régime permanent au glissement près, associé à un Coupleur Electro-Magnétique à courants de Foucault directement entrainé par l'arbre moteur et pouvant être asservi en Vitesse, en Couple, en Puissance par des prises d'informations ou de mesures, ces prises commandant des organes électroniques d'asservissement, affichés ou programmés, lesdits organes dont certains sont bien connus ne faisant pas partie des Revendications de l'invention. 2. Dispositif suivant la Revendication i caractérisé en ce que le Coupleur Electro-Magnétique à courants de Foucault est du type à rotor homopolaire, dont la bobine d'excitation est exécutée en aluminium anodisé et est sortie sur un collecteur double extérieur au rotor. Où d'autre part, le générateur double de courants de Foucault est constitué pour une moitié par un matériau ayant un couple inversement proportionnel à la vitesse de rotation du rotor, l'autre moitié étant constituée par un matériau ayant un couple proportionnel à cette même vitesse de rotation, la somme de ces couples pour une excitation donnée étant égale à une constante indépendante de la Vitesse de rotation. Ces deux demi-générateurs mécaniquement assemblés, et inventés d'encoches permettant la génération de courants de Foucault sont emmanchés à force dans un moyeu ailetté directement solidaire de l'arbre du moteur. 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 tournant. 4. Dispositif suivant les Revendications 1 et 2 où le rotor homopolaire du Coupleur Electro-Magnétique à courants de Foucault est monté sur un arbre amagnétique, guidé par deux roulements solidaires du moyeu ailetté et où après passage dans un collecteur double, cet arbre se termine sur un demi-manchon permettant un accouplement élastique. 5. Dispositif suivant la Revendication 4 où.le second demi-manchon d'accouplement- élastique est solidaire d'une ligne de transmission dont le guidage est assuré par deux roulements indépendants de forte capacité, montés dans un nez solidaire du flasque avant. 6. Dispositif suivant la Revendication t où l'asservissement vitesse par exemple pourra être réalisé par un moyen connu comprenant un dét-ecteur de proximité dont le fonctionnement est conditionné par la rotation d'un disque à trous, assurant à ce même détecteur le déclenchement d'impulsions proportionnelles à la vitesse de rotation de la ligne de tansmission. 7. Dispositif suivant la Revendication 1 où le moteur d'entrainement peut être à une Vitesse mais sera de préférence choisi dans une gamme à deux Vitesses à couplage Dahlander du type 2/4 pôles ou 4/8 pôles à caractéristiques de couple = constantes. 8. Dispositif suivant la Revendication 7 où dans le cas diemploi de Moteurs à 1 vitesse, l'asservissement vitesse est réalisé par un ensemble de commande déjà connu, et où dans le cas d'emploi de Moteurs à 2 vitesses, le transfert automatique d'une vitesse à l'autre et vice-versa est réalisé à partir d'un dispositif de transfert PV/GV (Petite VitesseiGrande Vitesse) à détection tachymétrique de fonctionnement, cet ensemble de commande étant également connu.