Brevet FR2445058A1 — publié le 19800718

La présente invention concerne les constructions mécaniques, en particulier les freins électromagnétiques à armature massive, dont le principe de fonctionnement est basé sur les courants tourbillonnaires, et a notamment pour obJet un frein électromagnétique à refroidissement en particulier à l'eau, qui peut être utilisé, par exemple, pour l'essai de différents moteurs de machines de transport, de réducteurs et d'embrayages hydrauliques. On connait un frein électromagndtique à refroidisse ment à l'eau, dans le stator duquel sont montés d'une façon mobile un rotor avec dents polaires et une bobine d'excitation disposée sur un anneau comportant des trous, tandis que dans les couvercles du stator sont réalisés des collecteurs de forme toroïdale recevant le liquide de refroidissement et ayant des fentes annulaires pour l'in- troduction dans le collecteur du liquide arrivant de l'entrefer entre le stator et le rotor, et des fenêtres exécutées dans la partie inférieure des collecteurs et servant à évacuer le liquide de refroidissement. Dans ce frein électromagnétique connu, le liquide de refroidissement pénètre dans l'entrefer entre le stator et le rotor en passant par la cavité de la bobine d'excitation et par les trous de anneau qui se trouvent audessus de la partie centrale des dents polaires du rotor. Sous l'action de la force centrifuge développée par les dents polaires du rotor il se crée une pression contraire au courant de liquide de refroidissement venant de la cavité de lå bobine d'excitation, ce qui n'assure pas l'amenée forcée du courant de liquide dans ledit entrefer. En outre, il n'assure pas l'amenée forcée subséquente du liquide frigorifique de l'entrefer dans les collecteurs. Pour élever l'efficacité de l'évacuation de la chaleur des canaux annulaires complexes sont ménagés dans la zone du stator qui est adjacente à l'entrefer pour assurer une circulation supplémentaire du liquide de refroidissement. La présente invention a donc pour but de créer un frein électromagnétique à refroidissement à l'eau, dans lequel une nouvelle conception des éléments disposés sur le traJet du liquide de refroidissement permettrait d'assurer l'amenée forcée dudit liquide aux endroits d'échange de chaleur pour élever l'efficacité de ce dernier, de réduire la résistance hydraulique à son écoulement et de simplifier la construction de l'ensemble du système de refroidissement. Ce but est atteint du fait que le frein électromagnétique à refroidissement notamment àl'eau, du type dans le stator duquel sont montés d'une façon mobile un rotor à dents polaires et une bobine d'excitation disposée sur un anneau comportant des trous, tandis que dans les couvercles du stator sont réalisés des collecteurs de forme toroïdale recevant le liquide de refroidissement et ayant des fentes annulaires l'introduction dans le collecteur du liquide arrivant de l'entrefer entre le stator et le rotor et des fentes prévues dans la partie inférieure desdits collecteurs et destinées à l'évacuation du liquide de refroidissement, est caractérisé selon l'invention, en ce que chaque dent polaire du rotor comporte un creux exécuté dans sa partie centrale se trouvant au-dessous de l'anneau percé de trous, tandis que la partie périphérique de ladite dent possède une saillie s'engageant dans la cavité des collecteurs, dont le bord intérieur est réalisé sous forme d'un bec déflecteur au voisinage duquel entre le rotor et le stator, est ménagé un joint à labyrinthe. Un tel mode de réalisation des éléments disposés sur le traJet du liquide de refroidissement permet de simplifier la construction de l'ensemble du système de refroidissement et assure en outre l'amenée forcée du liquide aux endroits d'échange de chaleur et réduit la résistance hydraulique à son écoulement, tout cela contribuant en définitive à une amélioration 'de l'efficacité de l'échange de chaleur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin non limitatif annexé qui représente une vue en coupe du frein conforme à l'invention. Le frein électromagnétique à refroidissement à l'eau comprend un stator 1 fermé des deux côtés par des couvercles 2, monté d'une façon équilibrée sur un bêti 4 à l'aide de paliers 3. Un rotor 7 à dents polaires 8 formant avec le stator 1 un entrefer S est monté à l'intérieur du stator 1 sur un arbre 5 par l'intermédiaire de paliers 6. Dans la partie médiane du stator 1 est disposée une bobine d'excitation 9 placée sur un anneau 10 percé de trous radiaux 11. Dans la partie supérieure du stator I sont disposées des cavités 12 de réception de l'eau, communiquant avec une cavité 13 dans laquelle se trouve la bobine d'excitation 9. Dans les couvercles 2 du stator 1 sont prévus des collecteurs 14 ayant une forme toroïdale à ouverture annulaire orientée vers le rotor 1.Le bord intérieur des collecteurs 14 est réalisé sous forme d'un bec déflecteur 15. Entre le rotor 7 et le stator 1, à proximité du bec déflecteur 15, est monté un joint à labyrinthe 16. Dans la partie inférieure des collecteurs 14 sont réalisées des fenêtres 17 pour l'évacuation du liquide de refroidissement vers un carter 18. Chaque dent polaire 8 comporte un creux 19 dans sa partie centrale se trouvant au-dessous de i'anneau 10 percé de trous 11. La partie périphérique de chaque dent polaire 8 pos sède une saillie 20 situe dans la cavité des collecteurs 14. Le frein électromagnétique à refroidissement à l'eau fonctionne de la manière suivante. Le liquide de refroidissement arrive dans les cavités de réception d'eau 12, baigne la bobine d'excitation 9 et pénètre dans la cavité existant entre le stator 1 et le rotor 7 à travers les trous radiaux 11 percés dans l'anneau 10. Etant donné que dans la partie centrale des dents polaires 8 se trouvent des creux 19. Le liquide de refroi sement n'est pas rejeté dans le sens inverse lors de la rotation. Ensuite le liquide de refroidissement sous l'effet d'une pression ou charge extérieure H d'environ kgf/cm2, arrive dans l'entrefer g , y est pulvérisé, puis est rejeté par les dents 8 vers leur périphérie et arrive sous forme d'un écoulement turbulent dans les collecteurs 14 suivant les sections X , 9 DI , Eoù 3 est le diamètre intérieur du stator 1 et 13 est une constante.Il se crée alors entre les dents 8 du rotor 7 et le stator I une couche d'air intermédiaire accrue gr ce au creux 19 et provoquant une réduction sensible de la résistance hydraulique à l'écoulement du liquide de refroidissement. La projection forcée du liquide frigorifique dans les collecteurs 14 est favoriséepar les saillies 20 de la partie périphérique des dents polaires 8 du rotor 7 s'engageant dans la cavité des collecteurs 14 et créant lors de la rotation du rotor 7 un effet centrifuge. Les becs déflecteurs 15 des collecteurs 14 dirigent sur les saillies 20 des dents polaires 8 en rotation du rotor 7 le liquide de refroidissement tendant à revenir dans la cavité du rotor 7. Le liquide rejeté dans les collecteurs 14 s'écoule à travers les fenêtres 17 vers le carter 18 et ensuite dans la canalisation d'évacuation. Le joint à labyrinthe 16 interdit la pénétration du liquide dans la zone des paliers 6 du rotor 7. Les dimensions de l'entrefer # ont une grande importance pour le fonctionnement du système de refroidissement. Ordinairement, compte tenu des paramètres électro magnétiques, l'entrefer # est choisi aussi petit que possible. Cependant, dans le cas de grandes charges spécifiques, l'entrefer # choisi sur la base des paramètres électro- magnétiques peut se révéler insuffisant pour assurer le passage de la quantité nécessaire de liquide de refroidissement. Le frein électromagnétique proposé permet-d'augmenter l'entrefer gjusqu'à une valeur déterminée en fonction de la section 9t 3 # nécessaire pour assurer l'évacuation de chaleur requise quitte à augmenter dans une mesure correspondante la force magnétisante du circuit magnétique du frein électromagnétique. Pour faciliter l'introduction du liquide dans l'en- trefer g , les extrémités des dents polaires 8 à proximité du creux 19 présentent une inclinaison vers les faces du rotor 7. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, -elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. REVEND ICATI ON Frein magnétique à refroidissement notamment à l'eau, du type comprenant un stator dans lequel sont montés d'une façon mobile un rotor à dents polaires et une bobine d'excitation disposée sur un anneau percé de trous, et des couvercles de stator dans lesquels sont ménagés des collecteurs de forme toroïdale recevant le liquide de refroidissement et comportant des fentes annulaires pour l'introduction dans lesdits collecteurs dudit liquide arrivant de l'entrefer entre le stator et le rotor, et des fenêtres réalisées dans la partie iniérieure desdits collecteurs et destinées à l'évacuation du liquide de refroidissement, caractérisé en ce que chaque dent polaire du rotor comporte un creux exécuté dans sa partie centrale se trouvant au-dessous de l'anneau percé de trous, tandis qu'à la partie périphérique de ladite dent est prévue une saillie s'engageant dans la cavité des collecteurs et que le bord intérieur de ceuxci est réalisé sous forme d'un bec déflecteur au voisinage duquel entre le rotor et le stator, est ménagé un joint à labyrinthe.