Brevet FR2518688A1 — publié le 19830624

-La présente invention se rapporte à un dispositif réducteur de vitesse et de multiplication. de couple. Les réducteurs mécaniques connus permettent une réduction de vitesse à puissance pratiquement constante et le rendement de ce type de dispositifs peut être supérieur à 0,9. Ces dispositifs fiables, dont on augmente les performances par des lubrifications sophistiquées ou des taillages particuliers de dents, présentent certains désavantages et, en particulier, le fait d'être d'un encombrement important (dimensionnement de toute la puissance sur une Seule dent) d'être bruyant et d'être le siège de vibrations nuisibles. Les réducteurs électrotechnique$ connus présentent l'avantage d'être silencieux et d'offrir des possibilités de réglage aisées (vitesse variable). Cependant, les rapports de réduction sont souvent limités par les rendements et le dimensionnement de ce type de dispositifs reste important. Enfin, il faut noter que le couple de l'arbre de sortie est au maximum celui de l'arbre d'entrée; donc, pour augmenter le couple de sortie il faut faire-un apport dé puissance externe au détriment du rendement. La présente invention vise un dispositif réducteur de vitesse et de multiplication de couple faisant appel àu. principe de la réluctance variable. Selon l'invention une variation de flux est créée au niveau de l'arbre d'entrée de sorte qu'un rotor de sortie la subisse. Le dispositif selon l'invention se caractérise, plus particulièrement, en ce qu'il comprend, suivant une disposition concentrique, trois éléments essentiels : - un rotor intérieur, - une pièce fixe annulaire intermédiaire, - et un rotor extérieur, un entrefer étant ménagé entre le rotor intérieur et la pièce fixe et un autre entrefer étant ménagé entre ladite pièce fixe et le rotor extérieur, des moyens de flux étant prévus pour créer un circuit de flux magnétique au sein desdits trois éléments mis en relation.de variation de réluctance suivant des positionnements en phase. et des décalages de position, ledit rotor extérieur tendant à se mettre. en phase avec la pièce intermédiaire fixe chaque fois qu'il est en présence dtun flux maximum et une réduction de vitesse entre ledit rotor intérieur et ledit rotor ex térieur se produisant dans le-rapport du nombre des moyens de flux du rotor extérieur et du nombre des moyens de flux du rotor intérieur. Les moyens de flux du circuit de flux magnétique comprennent des pôles magnétiques d'une part et des "pôles" saillants de cheminement de lignes de force d'autre part. Les pôles magnétiques peuvent être des pôles non apparents faisant appel à de simples conducteurs. Les pôles magnétiques peuvent être des pôles appa- rents constitués par des pôles saillants à enroulements inducteurs. D'autres caractéristiques et avantages de la pré sente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation de face d'une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention comprenant des pôles magnétiques non apparents; - la figure 2 est une représentation plane, partiélle et schématique de cette forme de réalisation; - la figure 3 est une représentation plane, partielle et schématique d'une autre forme de réalisation comprenant des pôles magnétiques apparents; les figures 4 et 5 sont des vues en perspective, partielles, avec arrachements, de dispositifs selon l.'inven- tion constitués par une disposition accolée et décalée de. plusieurs systèmes unitaires identiques à pôles magnétiques apparents. - la figure 6 est un schéma représentant une élec tronique de pilotage. Un dispositif réducteur de vitesse et de multipli cation de couple tel que représenté sur les dessins annexés, selon deux formes de réalisation générales, possibles, de l'invention comprend, essentiellement, depuis le centre vers I'extérleur, et suivant une disposition concentrique, un rotor intérieur (1), une pièce fixe annulaire intermédiaire (2) et un rotor extérieur (3). Un entrefer (el) est réalisé entre le rotor intérieur et la pièce fixe (2) et un autre entrefer (e2) existe entre ladite pièce fixe (2) et le rotor extérieur (3). Des moyens sont prévus pour créer des pôles magnétiques non apparents ou apparents selon que l'on fait appel à des conducteurs ou à des pôles saillants à courant de magnétisation, et d'autres "pôles" saillants mais ceux-là de simple cheminement de lignes de force magnétique sont prévus. Lesdits pôles magnétiques non apparents ou apparents et lesdits pôles de cheminement sont mis en relation de variation de réluctance suivant des positionnements en phase et des décalages de position. Dans la forme de réalisation représentée aux.figures 1 et 2 le rotor intérieur (1) comprend des conducteurs (4) produisant des pôles magnétiques non apparents autour de la surface dudit rotor. La pièce annulaire fixe intermédiaire (2) comprend également des conducteurs (5). Le rotor intérieur (1) est mis en mouvement par toute source motrice non représentée et engendre, par l'intermédiaire d'un champ magnétique tournant, des variations de flux au niveau de la pièce fixe (2) et durotor extérieur (3). Lesdites variations de flux peuvent être modulées par une alimentation de conducteurs (5) situés dans la pièce fixe (2). La variation de flux engendre dans les deux entrefers (el) et (e2), au niveau de pôles saillants (6) prévus à la périphérie externe de la pièce fixe (2) et de pôles saillants de cheminement (7) prévus à la périphérie interne du rotor extérieur (3-), des variations de réluctance. Des isolations adéquates (2A) sont prévues entre groupes de conducteurs (5) afin d'avoir un rendement optimal. Les pôles magnétiques saillants (6) de la pièce intermédiaire fixe (2) et les pôles saillants de cheminement (7) du rotor extérieur se trouvent donc dans le même entrefer (e2). Si les pôles- du rotor intérieur (1) et de la pièce intermédiaire fixe (2) sont en phase (flux magnétique maximum) et que les pôles de ladite pièce intermédiaire et du rotor extérieur (3).sont décalés, ledit rotor extérieur est soumis à une force de manière à venir se positionner dans un cas tel, qutil présente une réluctance minimale aux lignes de flux. Il y a donc un mouvement du rotor extérieur (3) la composante tangentielle de ladite force produisant un couple sur ce.rotor. Un choix judicieux -de la forme des pôles et du rapport creux et ple permet de faire varier la densité de force transmise par les rotors et donc de créer une variation de couple pour une même variation de flux. Lorsque le rotor intérieur (1) et la pièce intermédiaire fixe (2) sont complètement décalés, le circuit magnétique présente une forte réluctance et le rotor extérieur (3) est soumis à un flux minimum. Le rotor extérieur (3) tend à se mettre en phase avec la pièce intermédiaire fixe (2) chaque fois qu'il est en présence d'un flux maximum. Pour une même variation de flux les rotors (1) et (2) effectuent un pas polaire et leur rotation est plus ou moins grande en fonction de leur nombre de pôles. En prenant l'exemple de deux pôles sur le rotor intérieur (1) et de huit pôles sur le rotor extérieur- (3) on a, pour une période de flux, une rotation de 1800 pour le rotor (1) et une rotation de 450 pour le rotor (3). Pour cette période de flux, l'angle de rotatiOn entre le rotor (1) et le rotor (3) diminue de quatre fois. On obtient donc une réduction de vitesse dans un rapport de quatre. Le nombre de pôles sur la pièce intermédiaire fixe (2) est le même que celui des ples sur le rotor extérieur (3). Une variation du rapport de réduction de vitesse peut être obtenue par une-modification de la variation de flux magnétique. Cette modification peut être envisagée par l'injection d'un courant de pilotage soit~au niveau des con inducteurs (4) du rotor intérieur (1) soit au niveau des conducteurs (5) de la pièce intermédiaire annulaire fixe (2)-.-Ce pilotage électrique peut être réalisé par une électronique (8) (Fig. 6) comprenant une source à frequence fixe (9), un moyen logique de commande (10) à une ou plusieurs consignes avec microprocesseur ou microcalculateur et une électronique d'alimentation en puissance (11). On comprend que le sens de rotation du rotor extérieur (3)- peut varier par rapport à une position d'arrêt. L'injection du courant de pilotage au niveau des conducteurs (4) et/ou des conducteurs (5) permet d'obtenir une position d' arrêt par annulation de flux au niveau de la pièce fixe (2), voire même une rotation variable, en sens inverse, du rotor extérieur (3), par rapport au rotor intérieur (1), par modulation des courants d'alimentation des conducteurs (4) et (5). Dans la forme de réalisation représentée à la figure 3 le rotor intérieur (1) est pourvu de pôles saillants (4A).et la pièce annulaire intermédiaire fixe (2) est pourvue de pôles saillants (5A) à enroulements inducteurs (12). En variante les pôles (4A) sont pourvus d'enroulements inducteurs (12). Dans les deux formes de réalisation selon les figures 1 et 2, d'une part et la figure 3 d'autre part, l'angle de décalage e entre le rotor extérieur (3) et la pièce intermédiaire fixe (2) permet la rotation dudit rotor extérieur lorsque le flux est maximum. - Dan-s la forme de réalisation de la figure 3 les enrou lements inducteurs (12) reçoivent soit le courant de pilotage soit le courant continu d'alimentation des enroulements inducteurs (12) Chaque système unitaire, soit selon la forme de réalisation des figures 1 et 2, soit selon la forme de réalisation de la figure 3, est multiplié suivant une disposition accolée et décalée de plusieurs systèmes unitaires identiques. Dans la Variante représentée à la figure 4 le décalage s'obère sur les rotors t1) et (3) des systèmes unitaires accolés, les pièces fixes (2) se prolongeant entre les rotors sans décalage entre elles. Dans la variante représentée à la figure 5 le décalage s'opère sur les pièces fixes (2) et les rotors (1) et (3) se prolongent de part et d'autre de ces pièces fixes, sans décalage entre eux. Dans les deux cas des isolations adéquates (i) sont prévues entre les systèmes unitaires identiques accolés. Une cloison d'étanchéité perméable au flux mågné- tique est disposée soit entre le rotor intérieur (1) et ia pièce fixe (2), soit entre la pièce fixe (2) et le rotor extérieur - (3). Il est bien entendu, enfin, que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Dispositif réducteur de vitesse et de multiplication de couple caracterisé en ce qu'il comprend, suivant une disposition concentrique, trois éléments essentiels un rotor intérieur (1) une pièce fixe annulaire intermédiaire (2) et un rotor extérieur (3) un entrefer (el) étant ménagé entre le rotor intérieur et la pièce fixe et un entrefer (e2) étant ménagé entre ladite pièce fixe et le rotor extérieur, des moyens de flux (4, 5, 6, 7) étant prévus pour créer un circuit de flux magnétique au sein desdits trois éléments mis en relation de variation de réluctance suivant des posi-. tionnements en phase et des décalages de position, ledit rotor extérieur tendant à se mettre en phase avec la pièce intermédiaire fixe chaque fois qu il est en présence dtun flux maximum et une réduction de vitesse entre ledit rotor intérieur et ledit rotor extérieur se produisant dans le rapport du.nombre des moyens de flux du rotor extérieur et du nombre des moyens de flux du rotor intérieur. 2. Disposition selon la revendication 1 > caractérisé en ce que les moyens de flux du circuit de flux magnétique comprennent des pôles magnétiques d'une part et des pôles saillants de cheminement de lignesde force (7) sur la périphérie interne du rotor extérieur (3) d'autre part. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pôles magnétiques sont des pôles non apparents faisant appel à des conducteurs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pales magnétiques sont des pôles apparents constitués par des pôles saillants à enroulements inducteurs. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendu' cations 1 à 4, caractérisé en ce que la périphérie externe de la pièce annulaire intermédiaire fixe (2) rentre des pôles saillants magnétiques (6) qui se trouvent en présence des pôles saillants de cheminement (7) du rotor extérieur (3) dans le même entrefer (e2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé en ce que le rotor intérieur (1) comprend de-s conducteurs (4) produisant des pôles magné- tiques non apparents autour de sa surface. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce annulaire fixe intermédiaire (2) comprend également des conducteurs (5), le mouvement du flux magnétique engendré par le rotor intérieur par rapport auxdits con ducteurs (5) produisant la magnétisation des pôles saillants (6) prévus la périphérie externe de la pièce intermédiaire fixe (2). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor intérieur (1) comprend des pôles saillants de cheminement de lignes de force. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor intérieur (1) comprend des pôles saillants à enroulements inducteurs. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4 à 9j caractérisé en ce que les pôles saillants magnétiques (6) de la pièce annulaire intermédiaire-fixe (2) comprennent des enroulements inducteurs (12). 11. Dispositif selon llune quelconque des revendications l à 10, caractérisé en ce qu'une variation du rapport de réduction est obtenue par une modification de la variation dè flux magnétique. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un courant de pilotage permet cette modification. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications Il et 12, caractérisé en ce qu'une électronique (8) réalise le pilotage. 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'électronique (8) comprend une source à fréquence fixe (9) un moyen logique de commande (10) à une ou plusieurs consignes -avec microprocesseur ou microcalculåteur et une électronique d'alimentation en puissance (11). 15. Dispositif.selon l'une quelconque des revendications 6, 7 et 11 à 14, caractérisé en ce que le courant de pilotage est injecté au niveau des conducteurs (4)-du rotor intérieur (1) et/ou des conducteuis (5) de la pièce intermédiaire fixe (2). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que les enroulements in ducteurs -(inducteurs (12) du rotor intérieur (1)- et inducteurs (12) de la pièce intermédiaire- fixe (2) reçoivent le courant de pilotage-ou le courant continu d'alimentation. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisé en ce qu'il est constitué par une disposition accolée et décalée de plusieurs systèmes unitaires identiques. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le décalage s'opère sur les rotors (1) et (3) des systèmes unitaires accolés, les pièces fixes (2) se-prolongeant entre les rotors sans décalage entre elles. 18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le décalage s'opère sur les pièces fixes -(2) et les rotors (1) et (3) se prolongent de part et d'autre de ces pièces fixes, sans décalage entre eux. 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'une cloison d'étanchéité perméable au flux magnétique est disposée soit entre le rotor intérieur (1) et la pièce fixe (2), soit entre la pièce fixe (2) et le rotor extérieur (3).