Brevet FR2635237A1 — publié le 19900209

L'invention concerne un actionneur pour le réglage angulaire de premier et second rotors, qui peuvent tourner autour d'un axe commun, l'un par rapport a l'autre autour de l'axe commun. L'invention concerne plus parti- culièrement un alternateur comportant des moyens perfec- tionnés pour le réglage angulaire de ses rotors, l'un par rapport à l'autre, ainsi qu'un procédé pour l'exécution de ce réglage. L'utilisation de rotors à aimant permanent dans des génératrices a posé un problème de régulation de tension lors des variations de la charge de la génératrice. La tension de sortie d'une génératrice à aimant permanent double est réglée par un décalage en phase et hors de phase des deux rotors. Par exemple, à une charge de deux par unité, les pôles magnétiques devraient être alignés, tandis qu'à vide, les pôles devraient être déphasés de 78. Un alternateur comportant un rotor à aimant permanent double, qui est réglable en réponse a la tension de sortie, est connu d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 713 015. Comme décrit dans ce brevet, seulement un rotor est actionné par l'utilisation d'un levier produisant un mouvement de glissement forcé pour réaliser une rotation relative des rotors. Ce dispositif connu présente un frottement considérable et il exige donc une grande puissance pour vaincre l'inertie afin de régler angulairement les rotors. Un objet de l'invention est de résoudre le problème mentionné ci-dessus, affectant les actionneurs connus, pour régler angulairement les rotors a aimant permanent d'une génératrice. Un objet de l'invention est plus particulièrement de proposer un actionneur perfec- tionné pour régler angulairement les rotors a aimant permanent, un alternateur comportant cet actionneur et un procédé de réglage angulaire des positions relatives des rotors, qui exigent beaucoup moins de puissance pour vaincre l'inertie afin d'effectuer un réglage en com- paraison avec les dispositifs connus qui n'actionnent qu'un rotor durant un réglage. Ces objets et autres de l'invention sont réalisés au moyen d'un alternateur conforme à l'invention, qui comprend des moyens à stator ayant un bobinage de sortie pour la production d'une tension de sortie, des moyens a rotors à l'intérieur des moyens à stator, les moyens à rotors comprenant des premier et second rotors à aimant permanent pouvant tourner autour d'un axe commun, et des moyens destinés à régler angulairement les premier et second rotors l'un par rapport à l'autre autour de l'axe commun. Les moyens de réglage angulaire des rotors comprennent des moyens destinés à faire tourner chacun des premier et second rotors dans des sens opposés, l'un par rapport à l'autre, pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. La rotation simultanée des deux rotors dans des sens opposés sur la moitié de l'angle demandé exige beaucoup moins de puissance pour vaincre l'inertie que celle demandée pour ne faire tourner qu'un rotor de l'angle complet. Dans la forme préférée et décrite de réali- sation de l'invention, les moyens destinés à faire tourner simultanément les deux rotors font tourner chacun des rotors d'une même quantité, dans des sens opposés durant un réglage angulaire relatif. Ceci est réalisé par l'utilisa- tion d'un arbre commun d'entraînement s'étendant le long de l'axe commun des rotors pour faire tourner les premier et second rotors autour de cet axe commun. Des cannelures à billes, en hélices de pas a gauche et à droite, sont disposées entre l'arbre d'entraînement et les premier et second rotors, respectivement. Une rotation des premier et second rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre est réalisée par l'exécution d'un mouvement axial de l'arbre d'entraînement le long de l'axe commun par rapport aux rotors. Dans la forme de réalisation illustrée, des moyens sont prévus pour supporter, en leur permettant de tourner, les rotors dans des positions essentiellement fixes le long de l'axe commun et des moyens sont prévus pour déplacer axialement l'arbre d'entraînement le long de l'axe commun par rapport aux rotors afin d'effectuer un réglage angulaire de ces derniers. Dans une forme de réalisation de l'invention, les moyens destinés a déplacer axialement l'arbre d'entraînement comprennent des moyens d'entraînement hydrauliques. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, les moyens destinés a déplacer axialement l'arbre d'entraînement comprennent un moteur électrique. Dans chaque cas, l'utilisation de cannelures à billes en hélices de sens opposés, associée au mouvement axial de l'arbre unique d'entraînement, réduit le frotte- ment demandé pour le réglage angulaire des rotors et réduit donc la puissance nécessaire à l'exécution de ce réglage. Le procédé de réglage angulaire des positions relatives des premier et second rotors d'une génératrice à aimant permanent autour d'un axe commun de rotation des rotors, conforme à l'invention, consiste à faire tourner chacun des rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. Les deux rotors sont tournés simultanément dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre par l'utilisation du dispositif précité à arbre unique d'entrainement avec des cannelures à billes en hélices de pas à gauche et à droite entre les rotors respectifs et l'arbre d'entraîne- ment. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes a titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté avec coupe partielle d'un alternateur selon une première forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue à échelle agrandie de l'arbre d'entraînement destiné a faire tourner les deux rotors a aimant de la génératrice de la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 1, illustrant les cannelures hélicoidales a billes entre l'arbre d'entrainement et l'un des rotors à aimant; la figure 4 est un schéma du circuit hydrauli- que de la génératrice à aimant permanent double de la figure 1; et la figure 5 est une vue de côté d'une seconde forme d'alternateur à aimant permanent selon l'invention. En référence à présent aux dessins, un alternateur 1 à aimant permanent selon une première forme de réalisation de l'invention est illustré sur les figures 1 à 3. L'alternateur 1 comprend un stator 2 ayant un bobinage de sortie destiné à produire une tension de sortie, et un premier rotor 3 a aimant et un second rotor 4 à aimant monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur du stator 2 au moyen de paliers 5, 6, 7 et 8 portés par un bâti 9 de l'alternateur. Les rotors 3 et 4 sont conçus pour être mis en rotation à une vitesse élevée dans le même sens à l'intérieur du stator 2, autour d'un axe commun de rotation A-A pour générer un courant alternatif. Pour réguler la tension lorsque la charge de l'alternateur varie, les rotors 3 et 4 sont réglés angulairement l'un par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation A-A. Conformément à l'invention, pour minimiser la puissance demandée pour un tel réglage angulaire des rotors l'un par rapport à l'autre, les deux rotors 3 et 4 sont entraînés en rotation par un arbre commun 10 qui, luimême, est mené en rotation par un moteur convenable par l'inter- médiaire d'un engrenage approprié. Les rotors 3 et 4 sont entraînés en rotation par l'arbre 10 au moyen de cannelures hélicoidales 12 et 13 à billes. La cannelure 12 à billes est une cannelure hélicoïdale à billes de pas à gauche et la cannelure 13 est une cannelure hélicoïdale a billes de pas à droite. Les cannelures hélicoïdales à billes comprennent des gorges 14 et 15 dirigées dans des sens opposes et ménagees dans les extrémités respectives de l'arbre d'entraînement comme montré sur la figure 2. Les billes 16 des cannelures sont logées dans les gorges 14 et ainsi que dans des gorges hélicoïdales respectives 17 et 18 formées dans les manchons annulaires coopérants 19 et 20 des rotors 3 et 4, respectivement. Les cannelures hélicol- dales a billes servent a transmettre la rotation de l'arbre d'entraînement 10 aux rotors 3 et 4 pendant le fonctionne- ment de l'alternateur et, de plus, par un mouvement axial de l'arbre 10 d'entraînement suivant l'axe A-A, un réglage angulaire des rotors 3 et 4 l'un par rapport à l'autre peut être effectué, soit pendant une rotation à grande vitesse des rotors, soit pendant que les rotors sont à l'arrêt. Etant donne que les gorges 14 et 15 des extrémités respectives de l'arbre 10 d'entraînement sont de sens opposés, un mouvement axial de l'arbre 10 d'entraîne- ment suivant l'axe A-A provoque une rotation simultanée des rotors 3 et 4 dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre, d'une quantité égale. Autrement dit, chaque rotor est tourné d'une amplitude égale a la moitié de la rotation relative nécessaire entre les rotors sous l'effet d'un mouvement axial de l'arbre 10 d'entraînement. Le mouvement axial de l'arbre 10 d'entraînement est commandé hydrauliquement dans la forme de réalisation des figures 1 à 3 au moyen d'un bloc 21 a piston et cylindre. Le piston du bloc 21 est relié rigidement à l'extrémité de l'arbre 10 d'entraînement par un accouple- ment à barre 22, montré d'une façon générale sur la figure 1. Une servovanne 23 commande la position du piston du bloc à piston et cylindre, laquelle position commande, elle- même, la position axiale de l'arbre d'entraînement et la position angulaire relative des rotors. Un schéma du circuit hydraulique destiné à actionner le bloc à piston et cylindre est illustré sur la figure 4 o on voit que des pompes 24 et 25 font circuler un fluide hydraulique sous pression d'un carter 26 vers la servovanne 23 en passant par un clapet de retenue 27. Un accumulateur 28 est également prévu dans la conduite de fluide menant à la servovanne. Le circuit hydraulique peut être commandé pour réguler la tension de sortie de l'alternateur par un réglage des positions relatives des rotors 3 et 4 autour de l'axe A-A durant un fonctionnement à vitesse élevée de l'alternateur. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention telle qu'illustrée sur la figure 5, un moteur électrique 29 et une vis 30 à billes sont utilisés pour déplacer axialement l'arbre d'entrainement 10 afin de régler la position angulaire des rotors 3 et 4 l'un par rapport à l'autre autour de l'axe A-A. En particulier, le moteur 29 fait tourner la vis à billes, ce qui anime l'arbre d'entraînement d'un mouvement de va-et-vient le long de l'axe A-A. Il est apparu que l'actionneur de l'invention pour le réglage angulaire des rotors l'un par rapport à l'autre offre un frottement relativement réduit durant le réglage de la position angulaire des rotors du fait de l'utilisation de deux cannelures hélicoidales à billes, de sens opposés, qui transmettent le mouvement axial de l'arbre d'entraînement pour régler angulairement les rotors l'un par rapport à l'autre afin que chaque rotor soit tourné de la moitié du réglage angulaire nécessaire. Ceci minimise la puissance demandée pour le réglage des rotors durant le fonctionnement de l'alternateur, ce qui améliore le rendement de l'alternateur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'alternateur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il est envisagé que l'actionneur de l'invention puisse être utilisé pour effectuer le réglage angulaire de rotors l'un par rapport a l'autre dans un appareil autre qu'une génératrice. De plus, un mouvement axial de l'arbre d'entraînement peut être effectué sous l'action de moyens autres que le circuit hydraulique, le moteur électrique et la vis à billes décrits ici. REVENDICATIONS 1. Alternateur comprenant un moyen a stator (2) ayant un bobinage de sortie destiné à produire une tension de sortie, un moyen à rotors à l'intérieur du moyen à stator et comprenant des premier et second rotors magnéti- ques (3, 4) pouvant tourner autour d'un axe commun (A-A), et des moyens destinés à régler angulairement les premier et second rotors l'un par rapport à l'autre autour dudit axe commun, l'alternateur étant caractérisé en ce que les moyens de réglage angulaire comprennent des moyens destinés à faire tourner les premier et second rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à faire tourner simultanément les rotors font tourner chacun des rotors d'une même quantité, dans des sens opposés, durant un réglage angulaire relatif. 3. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à faire tourner les rotors comprennent un arbre (10) d'entraînement s'étendant le long dudit axe commun pour entraîner en rotation les premier et second rotors autour dudit axe commun. 4. Alternateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens destinés à faire tourner les rotors comprennent en outre des moyens (5, 6, 7, 8, 9) destinés à supporter, en leur permettant de tourner, les rotors dans des positions essentiellement fixes le long de l'axe commun, et des cannelures hélicoidales (12, 13) à billes, de pas à gauche et à droite, situées entre l'arbre d'entrainement et les premier et second rotors, respective- ment, pour effectuer ladite rotation des premier et second rotors dans des sens opposés lors d'un mouvement axial de l'arbre d'entraînement le long dudit axe commun par rapport aux rotors. 5. Alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés a déplacer axialement l'arbre d'entraînement le long de l'axe commun par rapport aux rotors afin d'effec- tuer un réglage angulaire des rotors. 6. Alternateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de déplacement axial comprennent des moyens d'entraînement hydrauliques (21) destinés à déplacer axialement l'arbre d'entraînement. 7. Alternateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de déplacement axial comprennent un moteur électrique (29) destiné à déplacer axialement l'arbre d'entraînement. 8. Actionneur pour régler angulairement des premier et second rotors (3, 4) qui peuvent tourner autour d'un axe commun (A-A), l'un par rapport a l'autre autour de l'axe commun, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10, 12, 13) destinés à faire tourner les premier et second rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. 9. Procédé de réglage angulaire des positions relatives de premier et second rotors (3, 4) d'une génératrice (1) à aimant permanent autour d'un axe commun (A-A) de rotation desdits rotors, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner les deux rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. 10. Procédé selon la revendication 9, carac- térisé en ce que les rotors sont tournés simultanément dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre pour effectuer un réglage angulaire relatif des rotors. 11. Procédé selon la revendication 9, carac- térisé en ce qu'il consiste en outre à entraîner en rotation les deux rotors au moyen d'un arbre d'entraînement (10) durant l'étape de réglage des positions angulaires relatives des rotors. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la rotation des deux rotors dans des sens opposés l'un par rapport à l'autre est réalisée par un mouvement axial de l'arbre d'entraînement par rapport aux rotors, des cannelures hélicoïdales (12, 13) de pas à gauche et à droite étant prévues entre l'arbre d'entraîne- ment et les premier et second rotors, respectivement, pour transformer le mouvement axial de l'arbre en lesdites rotations de sens opposés des rotors.