Brevet FR2369716A1 — publié le 19780526

L'invention concerne une structure de la partie fixe et de la partie mobile d'un système à réluctance variable. Elle concerne également les machines à déplacement linéaire ou circulaire utilisant de telles structures. Les systèmes à réluctance variable basés sur la déformation du circuit magnétique presentent l'avantage de développer des forces importantes pour des déplacements limités. Un dispositif à réluctance variable se compose essentiellement d'une partie fixe qui peut etre excitée par un enroulement et d'une partie mobile qui peut se déplacer dans le champ créé par la partie fixe. Lorsque la partie fixe est excitée, la partie mobile a tendance à se placer de telle sorte que la réluctance totale du circuit magnétique soit minimale. Un des paramètres régissant les performances du dispositif est la force attractive s'exerçant entre les deux parties. Il est donc avantageux, toutes choses étant égales par ailleurs, d'augmenter la valeur de celle-ci. La présente invention a pour but de réaliser ce résultat et concerne plus particulièrement une structure de la partie fixe présentant une perméance PxO minimale quand l'engagement de la partie mobile est nul et une perméance Pxl maximale quand l'engagement de la partie mobile atteint une certaine valeur, caractérisée en ce que les extrémités des deux parties sont usinées selon un profil dont le contour contribue à réduire la perméance PxO minimale sans que la perméance maximale Px1, se trouve sensiblement affectée. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des quatre figures jointes. Celles-ci représentent des tracés de Lehmann dont l'exploitation permet d'établir une comparaison entre une structure classique des pièces fixe et mobile et une nouvelle structure de ces pièces conforme à l'invention, ceci à deux instants donnés du fonctionnement du système : l'un correspondant à un engagement nul entre les pièces, l'autre à un engagement des deux parties,voisin de 50%. Comme cela a été dit précédemment lors de l'excitation de la partie fixe, la partie mobile à tendance a' se placer devant la partie fixe, La relation suivante connue sous le nom de relation de Picou, exprime la relation qui existe entre la force attractive F suivant l'axe x'x et, d'une x part la perméance P du circuit magnétique variant en fonction du x déplacement suivant l'axe x'x, d'autre part les ampères-tours NI qui excitent le circuit magnétique. Pour une plus grande clarté de la description, le développement qui suit se rapporte au cas où la partie mobile se déplace parallèlement à elle-même devant la partie fixe excite par un nombre -d'ampères-tours NI donnés. Dans l'hypothèse où la partie mobile se déplace, passant de la position x = xO où la réluctance est la plus élevée donc la perméance PxO la plus faible, à une position x = correspondant par exemple à un engagement de 50% où la réluctance est la plus faible et donc la perméance PKl maximale, la force moyenne pendant le déplacement a pour expression Si l'on admet que les ampères-tours NI sont maintenus constants pendant le déplacement I1 est donc nécessaire, pour augmenter cette force, en dehors de toute action sur les ampères-tours d'augmenter la perméance Pxî maximale et de réduire la perméance Px (minimale). On peut agir sur le premier terme en réduisant l'entrefer à la valeur minimale exigée par les conditions mécaniques de fonctionnement. Le second terme est produit par les flux de fuites qui, au lieu de se fermer dans l'air, empruntent le trajet magnétique offert par la partie mobile décalée. La présente invention a pour objet la réduction de ce terme sans que la perméance Pxl maximale se trouve sensiblement affectée. Pour cela une nouvelle structure a été trouvée. Il s'agit d'usiner les angles des deux parties selon un profil dont~le contour est arrondi ou chanfralAné. Des essais comparatifs montrent que les performances des dispositifs à réluctance variable comportant cette particularité sont, toutes choses étant égales par ailleurs, considérablement améliorées. Si 1'on effectue les tracés de Lehman, on peut d'ailleurs constater qu'une telle structure conduit à une réduction importante de la perméance minimale PxO sans réduction sensible de la perméance maximale Px1. I1 convient de rappeler que la méthode de Lehman consiste dans la détermination graphique du spectre isométrique du champ magnétique.Pour cela on trace au jugé une ligne équipotentie11e, puis en partant de l'extrémité de cette ligne où le tracé semble le plus sur, on subdivise les deux espaces partiels de part et d'autre de cette ligne, en carrés cur"ilignes. La perméance est proportionnelle au nombre de carrés curvilignes ainsi obtenus. Les tracés de Lehman ont été représentés pour deux positions respectives de la partie mobile par rapport à la partie fixe à savoir une première position correspondant à un engagement nul entre ces parties et une seconde position correspondant à un engagement de 50 %. Ce tracé a été réalisé pour une structure classique et pour un structure conforme à l'invention. Les figures 1 et 2 correspondent à un engagement entre les deux parties (1 et 2) nulles. La réluctance comme cela a été dit précédemment est alors la plus élevée, donc la perméance PxO est minimale. Si l'on compare le nombre de carrés curvilignes tracés sur l'une et l'autre de ces figures, on constate qu'il est très inférieur dans le cas de la figure 2 où la structure du système comporte un profil (A) conforme à l'invention. Toutes choses étant égales par ailleurs, la perméance PXO dans ce cas est donc inférieure à la perméance correspondant a une structure classique (figure 1). Une des premières conditions énoncées précédemment, qui contribue à l'amélioration des performances du système est donc réalisée. La perméance minimale PxO est donc en effet, grâce à l'invention, notablement diminuée. Les figures 3 et 4 correspondent à un engagement de la partie mobile vis-à-vis de la partie fixe de 50 %. La réluctance est alors la plus faible et la perméance Pxl la plus élevée. Si l'on compare le nombre de carrés curvilignes dans les deux cas on constate qu'il est pratiquement équivalent dans la figure 3 correspondant à une structure du système classique et dans la figure 4 correspondant à une structure conforme à l'invention. La perméance maximale Pxl est donc pratiquement équivalente et la deuxième condition à respecter pour obtenir des performances optimales est donc également respectée. En jouant sur le profil des deux parties, qu'il s'agisse d'un arrondi ou d'un chanfrein, dont on peut d'ailleurs optimiser le contour, on améliore ainsi, notablement, les performances du dispositif à réluctance variable. REVEIXDICATIONS 1. Structure de la partie fixe et de la partie mobile d'un système à réluctance variable du type présentant une perméance PxO minimale quand l'engagement entre les deux parties est nul, et une perméance Pxl maximale quand l'engagement entre les deux parties atteint une certaine valeur, caractérisée en ce que les extrémités desdites parties sont usinées suivant un profil dont le contour contribue à réduire la perméance Px minimale sans que la perméance o maximale Pxl se trouve sensiblement affectée. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit profil suit un contour arrondi. 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit profil comporte un chanfrein. 4. Moteur à réluctance variable comportant une structure des dents du stator et du rotor selon l'une des revendications précédentes.