Brevet FR2556148A1 — publié le 19850607

La présente invention concerne les machines électriques spéciales et a notamment pour objet un vibrateur électromagnétique. L'invention trouve des applications dans tous les domaines où il est nécessaire de communiquer des vibrations à des organes de travail, par exemple dans l'industrie minière, l'agriculture, la métallurgie, le bâtiment, etc. Les vibrateurs électromagnétiques prennent une extension croissante sous les formes les plus diverses, mais en même temps, leur faible amplitude de vibration, la comple xité de leur construction et leurs mauvaises caractéristiques pondérales et dimensionnelles imposent des restrictions sévères à leur emploi. A la solution de ce problème ont été consacrées une série d'études théoriques et expérimentales et d'inventions. Il existe des vibrateurs électromagnétiques réalisés en deux parties dont chacune comporte un stator muni d'un enroulement à courant alternatif et un induit avec un enroulement à courant continu, les stators des deux parties étant fixes dans une carcasse et les induits étant calés sur l'arbre (cf. certificat d'auteur soviétique NO 194630 du 15.02.1966, cl. int. B65g; "Machines de transport vibromatiques " par Potouraev V.N. et al. , M., Editions "Mashinostrojenie", 1964, pp. 36 à 37; certificat d'auteur soviétique NO 930515 déposé le 16.09.1980, publié en 1982). Les induits sont décalés par rapport aux stators verticalement d'une certaine distance et horizontalement d'un certain angle, ces décalages étant à l'origine d'une force et d'un moment perturbateurs lors du fonctionnement du vibrateur. Les induits et les stators présentent une symétrie électrique aussi bien que magnétique. Cependant, les vibrateurs électromagnétiques ainsi conçus possèdent une amplitude réduite des vibrations transmises à l'organe de travail, leur réalisation est compliquée et demande beaucoup de métal, leur domaine d'application est limité aux convoyeurs vibromatiques. Il existe également un vibrateur électromagnétique doté d'un stator à quatre pâles, les enroulements d'excitation des pôles opposés étant reliés en série et l'induit possédant deux pôles saillants. L'axe longitudinal de l'induit peut être animé d'un mouvement vibratoire par rapport à l'axe transversal du stator, l'amplitude desdites vibrations étant limitée au moyen de demi-bagues logées dans l'alésage et qui prolongent les bagues de palier, et le décalage initial de l'induit vers l'une des positions extrêmes étant assuré par des ressorts (cf. brevet Grande-Bretagne NO 1461906, demandé le 1.12.1972, NO 55627/72, publié le 19.01.1977). Toutefois, le niveau de bruit d'un tel vibrateur électromagnétique est élevé et sa durée de vie est insuffisante à cause des chocs entre l'induit et les demi-bagues, de sorte que les applications desdits vibrateurs sont limitées aux trieuses de lettres de faible puissance. Il existe également un vibrateur électromagnétique comportant un stator muni de deux enroulements placés sur deux paires de pôles et un induit avec deux cales ferromagnétiques disposées symétriquement par rapport à son axe dans les deux entrefers situés aux extrémités des pôles du stator. Lorsque les enroulements sont alimentés en courant alternatif par l'intermédiaire de deux diodes, lesdites cales sont attirées a tour de rôle vers les extrémités de l'une ou l'autre paire de pôles et l'induit relié au stator par des ressorts effectue des vibrations rotatoires (brevet Grande-Bretagne NO 1524322, déposé le 23.01.1976, NO 2645/76, publié le 17.09.1978). Or les applications dudit vibrateur sont confinées dans le domaine de l'entrainement de machines d'essai de faible puissance, le vibrateur a des caractéristiques énergétiques non satisfaisantes, l'induit est d'une con ception compliquée et il est impossible d'utiliser les circuits d'alimentation polarisée connus des vibrateurs à deux temps. La présente invention vise par conséquent un vibrateur électromagnétique conçu de façon à diminuer la consommation de métal pour sa fabrication, à permettre l'utiisation de circuits d'alimentation polarisés, à améliorer sa durée de vie et à accroitre l'amplitude des vibrations, et ce, grâce à une modification de la construction de l'induit. Le but ainsi posé est atteint du fait que dans le vibrateur électromagnétique comportant un stator doté d'un enroulement à courant alternatif porté par deux paires de pôles saillants disposés symétriquement suivant une circonférence et un induit à pôles saillants dont le pas polaire est celui du stator, selon l'invention les pôles dudit induit sont décalés deux par deux d'une valeur égale à la moitié de la largeur d'un pôle et en sens contraire par rapport à l'axe de symétrie. Ainsi conçu, l'induit permet de simplifier la construction du vibrateur électromagnétique, d'en réduire le poids et l'encombrement et, partant, de réduire la consommation de métal nécessaire à sa fabrication, ainsi que d'élargir son domaine d'application. Le vibrateur conforme à l'invention est utilisable à poste fixe aussi bien que dans des installations mobiles. Grâce à la modification précitée de son induit, le vibrateur permet l'utilisation des circuits connus d'alimentation, polarisée ou non, employés pour les vibrateurs à deux temps:. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront 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 unique annexe qui représente schématiquement le vibrateur électromagnétique conforme à l'invention. Le vibrateur électromagnétique selon l'invention comporte un stator 3 fixé à l'aide de pattes de fixation 2 à un cadre 1 et dont les deux paires de pôles saillants disposés symétriquement suivant une circonférence portent un enroulement à courant alternatif constitué par deux branches connectées en parallèle et en opposition 4-1 et 4-2. Le stator 3 renferme un induit circulairement asymétrique 7 calé sur un arbre 5 à l'aide d'une clavette 6 et muni de quatre pôles saillants décalés deux par deux d'une valeur égale à la moitié de la largeur d'un pôle, et en sens con traire par rapport à l'axe de symétrie, de manière à former deux moitiés spéculaires par rapport audit axe de symétrie. Les pôles de l'induit 7 peuvent recevoir un enroulement à courant continu (non représenté) dont les bobines sont elles aussi en opposition. Le stator 3 et l'induit 7 sont reliés entre eux par des flasques-paliers (non représentés) et des éléments élastiques 8 servant, quand les enroulements du stator 3 ne sont pas alimentés, a ramener en position neutre un levier 9 solidaire de l'arbre 5. Suivant l'amplitude désirée des vibrations, l'organe de travail peut être calé soit sur l'arbre 5 du vibrateur soit sur le levier 9 à une distance adéquate de l'arbre 5. Le courant pulsé fourni par une source de courant alternatif alimente les branches en parallèle 4-1 et 4-2 à travers deux soupapes 10-1, 10-2. Le fonctionnement du vibrateur électromagnétique consiste en ce qui suit. Dans la première alternance du oourant fourni par la source d'alimentation le courant passe dans l'une (4-1) des branches en parallèle de l'enroule- ment du stator 3, et dans la seconde alternance, dans l'autre branche en parallèle (4-2). Ceci a pour effet de créer dans les deux. boucles du circuit magnétique des flux magnétiques respectifs ss -1 et ss -2. Lorsque le flux magnétique alterné pl -1 s'ajoute pendant la première alternance (de O à7t) au flux magnétique constant de l'induit 7, leur somme est par convention positive et le flux magnétique g - 2 est nul.Dans l'alternance suivante, c'est l'inverse qui se produit, ce qui engendre un moment perturbateur de signe périodiquement variable qui donne naissance à des vibrations angulaires de l'induit 7 suivant une loi harmonique, 1' une des conditions pour l'existence de ce moment perturbateur lors du fonctionnement du vibrateur étant l'asymétrie des pôles de l'induit 7 décalés deux par deux d'une valeur égale à la moitié de la largeur d'un pôleAde part et d'autre de l'axe de symétrie/de façon à former deux moitiés spéculaires par rapport audit axe de symétrie. De cette manière, la consommation réduite de métal pour la fabrication du vibrateur électromagnétique conforme à l'invention provient du fait qu'au lieu de consister en deux parties symétriques dont chacune comporte un stator avec un enroulement à courant alternatif et un induit avec un enroulement à courant continu, il n'en comprend qu'une seule, composée d'un stator symétrique et d'un induit asymétrique, ce qui a permis de remplacer du même coup le système à deux masses en un système à masse unique. L'élimination des parties se heurtant mutuellement a pour effet de prolonger la durée de vie du vibrateur, et la possibilité de fixer l'organe de travail à toute distance désirée de l'arbre de l'induit permet le réglage de l'amplitude. Un autre avantage de cette conception de l'induit est qu'elle permet la mise en place d'enroulements de polarisation sur l'induit, ce qui améliore les indices énergétiques du vibrateur. REVENDICATION Vibrateur électromagnétique comportant un stator (3) muni d'un enroulement à courant alternatif porté par deux paires de pôles saillants, disposés symétriquement suivant une circonférence, et un induit a pâles saillants (7) dont le pas polaire est celui du stator (3), caractérisé en ce que les pôles de l'induit (7) sont décalés deux par deux d'une valeur égale a la moitié de la largeur d'un pâle et en sens contraite par rapport a l'axe de symétrie.