Brevet FR2488461A1 — publié le 19820212

La présente invention concerne un moteur linéaire asynchrone, dont l'inducteur comporte un paquet inducteur constitué par plusieurs paquets de tôles à directions d'empilage différentes et entouré par plusieurs paquets de tôles dentées, disposés avec écartement et orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur, et en- tre lesquels est inséré un enroulement en anneau, et dont l'induit fixe est constitué par un rail de réaction en- tourant l'inducteur sur trois côtés au moins et compor- tant un noyau de fer dont la face interne porte une couche bonne conductrice de l'électricité, comme décrit dans le brevet DE-PS 22 64 293. Le moteur linéaire asynchrone connu, également appelé "moteur compact", comporte un inducteur entouré par un rail de réaction en U, avec un paquet de tôles en deux parties, autour duquel est disposé un enroulement en an- neau. Un paquet de tôles dentées est disposé perpendicu- lairement à l'axe longitudinal du moteur, entre les di- verses spires de l'enroulement en anneau. Le rail de réac- tion est constitué par un noyau de fer en U, dont la face interne porte une couche bonne conductrice de l'électri- cité, en aluminium par exemple. L'enroulement en anneau du moteur linéaire connu est alimenté en triphasé, de sorte que l'inducteur produit un champ glissant qui se déplace suivant l'axe longitudi- nal de l'inducteur, à la vitesse synchrone. Ce champ glis- sant est accompagné d'un flux magnétique qui, à tout ins- tant de son déplacement, circule dans un circuit magnétique qui suit la direction longitudinale dans le paquet de tôles de l'inducteur, sort de ce dernier perpendiculairement à ladite direction et traverse l'entrefer ainsi que la couche conductrice du rail de réaction, suit la direction longi- tudinale dans le noyau de fer du rail de réaction, dans le sens opposé à celui du flux dans le paquet de tôles de l'in- ducteur,puis se referme enfin par l'entrefer.Ce champ magnétique glisse à la vitesse de glissement suivant la direction longitudinale du moteur, en induisant dans la couche con- ductrice du rail de réaction des courants de Foucault qui, avec le flux magnétique, produisent les forces de propul- sion du moteur. Le paquet de tôles de l'inducteur en deux par- ties est réalisé comme suit dans le moteur linéaire connu une première partie du paquet de tôles est empilée perpen- diculairement aux branches du bras de réaction en U et une seconde partie, affleurant la première, est empilée per- pendiculairement à la culasse du rail de réaction en U. Cette direction différente d'empilage permet de produire un champ glissant, même dans la culasse du rail de réaction en U, ce qui augmente le rendement du moteur. Il est toutefois apparu que la réalisation du paquet de tôles de l'inducteur en deux parties pose des problèmes de résistance, car la rigidité de ce paquet est nettement inférieure à celle d'un paquet de tôles d'induc- teur en une seule partie. Ces problèmes de résistance cons- tituent une des raisons pour lesquelles le moteur linéaire connu n'a encore acquis aucune importance pratique. L'invention vise à améliorer la rigidité de l'in- ducteur d'un moteur linéaire asynchrone du type précité, tout en augmentant son rendement électrique. Selon une caractéristique essentielle de l'in- vention, les divers paquets de tôles sont fixés dans une armature de support en matériau amagnétique. Une conception originale du paquet de tôles de l'inducteur permet au moteur selon l'invention de satis- faire simultanément aux exigences contradictoires d'une rigidité supérieure de l'inducteur et d'un meilleur ren- dement électrique du moteur. Une armature de support en matériau amagnétique est prévue pour le paquet de tôles de l'inducteur; des paquets de tôles individuels sont logés dans les niches ouvertes, sur le pourtour de l'armature de support, et fixés sur cette dernière, par collage par exemple. On obtient ainsi pour le noyau de l'inducteur un corps composite extrêmement rigide, dont la résistance mécanique est comparable à celle d'un paquet de tôles d'in- ducteur en une seule partie. Les paquets de tôles occupant les coins de l'armature de support sont en outre consti- tués par l'assemblage de tôles repliées en équerre et dont l'orientation suitavec une bonne approximationle tracé du champ dans les coins de l'inducteur, de sorte que les pertes magnétiques par dispersion du moteur selon l'in- vention sont extrêmement faibles, ce qui améliore sensi- blement le rendement électrique, critique dans le cas des moteurs à inducteur court. Pour produire les quatre paquets de tôles occu- pant les coins de l'inducteur, il suffit de diviser en croix un paquet constitué par une bande enroulée autour d'un noyau prismatique et collée à chaque couche. Dans le cas de moteurs linéaires de puissance élevée, une chambre centrale de l'armature de support est utilisable comme canal de refroidissement, qui est reliée en circuit fermé à une source de fluide réfrigérant par des bras porteurs creux, assurant la suspension de l'in- ducteur sur un véhicule. Pour améliorer encore le rendement électrique, il est possible de replier les extrémités libres du bras de réaction en U vers les bras porteurs, ce qui donne un profil de rail en Q. Afin d'éviter la pénétration de sa- letés et d'eau de pluie dans ce profil de rail pratiquement fermé, il est possible d'incliner les bras porteurs et de fixer, sur les extrémités du rail de réaction repliées vers l'intérieur, des pièces en porte-à-faux, qui sont sensiblement parallèles aux parties inclinées des bras porteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est la coupe d'une première forme de réalisation du moteur linéaire selon l'invention, per- pendiculairement à l'axe longitudinal du moteur; et la figure 2 est la coupe d'une seconde forme de réalisation du moteur linéaire selon l'invention, perpen- diculairement à l'axe longitudinal du moteur. La forme de réalisation du moteur linéaire selon l'invention, représentée en coupe par la figure 1, comprend un inducteur 1 mobile, fixé sur un véhicule 40 par des bras porteurs 30, et un rail de réaction 50 fixe. Ce dernier entoure l'inducteur 1 de tous les côtés et presque complètement, à l'exception d'une fente 2 rela- tivement étroite, prévue sur le côté en regard du véhicule pour le passage des bras porteurs 30 et d'enroulements inducteurs non représentés. Les extrémités libres 51, 52 du rail de réaction 50, délimitant la fente 2, sont in- clinées par rapport aux branches du rail de réaction 50 sensiblement en U d'un angle a, inférieur à 90 et d'en- viron 650 dans l'exemple représenté. Le rail de réaction 50 est constitué par un noyau de fer 54 et d'une couche interne 53, bonne conduc- trice de l'électricité et prolongée sur la face externe du noyau de fer 54, dans la zone des extrémités libres 51, 52. Entre la couche conductrice 53 et l'inducteur 1 se trouve un entrefer 3 d'épaisseur constante, que le champ glissant du moteur linéaire traverse de la façon pré- cédemment décrite. L'inducteur 1 comprend un paquet 10, entouré par un enroulement en anneau non représenté et par des paquets de tôles dentées 20. Le plan principal des paquets de tôles dentées 20, disposés chacun entre deux spires de l'enroulement en anneau, est perpendiculaire au sens de déplacement du moteur linéaire, c'est-à-dire qu'il se trouve dans le plan de la figure 1. Ces paquets 20 sont constitués par des tôles dynamo, empilées dans le plan principal précité et collées de préférence. Le paquet 10 de l'inducteur est constitué par plusieurs paquets de tôles 11 à 17, qui sont logés dans une armature de support 18 en nid d'abeille, réalisée en matériau amagnétique, et reliés à cette dernière d'une façon appropriée. L'armature de support 18 comprend une chambre centrale 19, entièrement fermée et autour de la- quelle sont groupées des niches, ouvertes d'un côté et servant de logement aux paquets de tôles 11 à 17. Seule la niche située à côté de la chambre 19 n'est pas occupée, car elle est traversée par les bras porteurs 30, disposés l'un derrière l'autre dans le sens de déplacement du moteur linéaire. Les bras porteurs 30 sont creux et reliés à l'intérieur de la chambre 19, de sorte qu'un réfrigérant gazeux ou liquide peut circuler en circuit fermé dans les bras porteurs 30 et la chambre 19, et évacuer ainsi la chaleur dissipée par les paquets de tôles 11 à 17. Des plaques non représentées sont disposées sur les extrémités axiales de l'inducteur 1 et assemblées à l'aide de tirants 4 parallèles à l'axe. Les tirants 4 tra- versent de préférence les quatre coins du paquet 10 de l'inducteur. Les paquets de tôles il à 17 logés dans l'arma- ture de support 18 sont empilés de façon que leur sens d'empilage soit adapté au tracé de la partie du champ glis- sant qui traverse l'entrefer 3. En d'autres termes, le sens d'empilage de chaque paquet de tôles 11 à 17 est sensiblement perpendiculaire à la partie adjacente - base, branche ou extrémité - du profil en U ou ? du rail de réaction 50. Le sens d'empilage des paquets de tôles 11, 13, 15, 16 occupant les coins du paquet 10 de l'inducteur suit par conséquent des lignes de flexion en équerre. La production des quatre paquets de tôles 11, 13, 15, 16 s'effectue simplement en divisant en croix, et en quatre parties, une bande de tôle enroulée sur un noyau rectan- gulaire et collée à chaque couche. Les autres paquets de tôles 12, 14, 17 sont également constitués par des tôles collées les unes sur les autres, mais rectilignes. Les paquets de tôles 11 à 17 sont de préférence collés dans les niches précitées de l'armature de support 18, de sorte que le paquet 10 d'inducteur est constitué par un corps composite extrêmement rigide, dont les pertes dans le fer et de dispersion sont minimales. La seconde forme de réalisation du moteur linéaire selon l'invention, représentée schématiquement sur la figure 2, diffère de celle selon la figure 1 en ce que les bras porteurs 30 sont inclinés et que des pièces en porte-à-faux 55, 56, parallèles à la partie inclinée de chaque bras porteur 30, sont fixées sur les extrémités libres 51, 52 du rail de réaction 50. La pièce en porte-à- faux inférieure 56 peut se raccorder à un patin d'angle, reposant sur la voie du véhicule. Les pièces en porte-à- faux 55, 56 protègent le rail de réaction 50 contre la pénétration d'eau de pluie, qui est collectée par la pièce en porte-à-faux supérieure 55 et dirigée vers la voie par un larmier 57 formé sur la face inférieure de la pièce 55. Les pièces en porte-à-faux 55, 56 sont de pré- férence réalisées dans le même matériau que la couche con- ductrice 53 et peuvent être produites en une seule pièce avec cette dernière. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1. Moteur linéaire asynchrone, dont l'inducteur comporte un paquet inducteur constitué par plusieurs pa- quets de tôles à directions d'empilage différentes et entouré par plusieurs paquets de tôles dentées, disposés avec écartement et orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur, et entre lesquels est inséré un enroulement en anneau, et dont l'induit fixe est constitué par un rail de réaction entourant l'inducteur sur trois côtés au moins et comportant un noyau de fer dont la face interne porte une couche bonne conductrice de l'électri- cité, ledit moteur étant caractérisé en ce que les divers paquets de tôles (11 à 17) sont fixés dans une armature de support (18) en matériau amagnétique. 2. Moteur linéaire selon revendication 1, carac- térisé en ce que les paquets de tôles (11, 13, 15, 16) disposés dans les coins de l'armature de support (18) sont constitués par des tôles repliées en équerre, suivant le tracé du champ local, et collées entre elles. 3. Moteur linéaire selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une chambre (19), située au milieu de l'armature de support (18) et entourée par des paquets de tôles (11 à 17), est prévue pour la circulation d'un fluide réfrigérant; et des bras de fixation (30), assurant la suspension de l'inducteur sur un véhicule (40), sont creux et reliés à la chambre (19), avec formation d'un canal pour fluide réfrigérant. 4. Moteur linéaire selon revendication 3, carac- térisé en ce que les extrémités libres (51, 52) du rail de réaction (50) sont repliées vers les bras de fixation (30). 5. Moteur linéaire selon revendication 4, carac- térisé en ce que le bras de fixation (30) est incliné; et des pièces en porte-à-faux (55, 56) sont formées sur les extrémités libres repliées (51, 52) du rail de réaction (50), et sont parallèles à la partie inclinée du bras de fixation (30).