Brevet FR2738965A1 — publié le 19970321

La présente invention concerne une ligne pour un enroulement à courant alternatif triphasé pour un moteur linéaire, destinée à la production d'un champ magnétique d'ondes progressives, et plus particulièrement une ligne à champ d'ondes progressives pour moteurs linéaires, composée d'un conducteur métallique réalisé sous la forme d'un câble conducteur, d'une couche conductrice intérieure entourant ledit conducteur, d'une isolation disposée par dessus ceuxci, d'une couche conductrice extérieure les entourant, constituée par un matériau rendu conducteur, et d'une enveloppe en matériau isolant rendu conducteur disposée par dessus, avec une garniture métallique disposée entre la couche conductrice extérieure et l'enveloppe. De telles lignes à champ d'ondes progressives sont connues. Elles présentent, aussi bien sur le conducteur que sur la gaine isolante, une couche conductrice et, sur ladite couche conductrice extérieure, un écran composé d'une guipure en fils. L'écran sert à améliorer la conductibilité longitudinale de la couche conductrice extérieure, et il est nécessaire pour la liaison de la couche conductrice extérieure au potentiel de la terre, pour une détection de court-circuit à la terre, une localisation de défaut en cas de dommage dans la gaine isolante, pour dériver des courants de défaut, ou encore pour protéger la gaine isolante des détériorations mécaniques. Une enveloppe isolante est appliquée sur l'écran.En fonctionnement, des courants induits apparaissent dans les fils d'écran s'étendant principalement suivant la direction axiale de la ligne, l'action magnétique de ces courants induits étant antagoniste à celle du champ magnétique produit par les conducteurs, ce qui affaiblit ledit champ magnétique, et donc la puissance du moteur. Le document DE-A-3006382 décrit un enroulement de courant alternatif triphasé pour moteur linéaire, dans lequel les fils présentent, au lieu de l'écran en fils électriquement bon conducteurs et d'une enveloppe extérieure isolante, une enveloppe composée d'un matériau isolant et rendu électriquement conducteur, afin d'empêcher l'apparition de courants et de tensions élevés dans la zone de l'enveloppe du câble, ceci dans le but de réduire les pertes dues à l'action magnétique antagoniste sur l'action de champ magnétique produite par les conducteurs, et d'éviter de mettre en péril des êtres vivants, et dans lequel les fils sont reliés dans la zone des têtes de bobine de l'enroulement, donc, en raison de la conductibilité limitée de leur enveloppe, à un brin pouvant être raccordé au potentiel de la terre et composé d'un matériau bon conducteur électrique, avec de nombreux points de contact placés à intervalles courts réguliers. L'enveloppe respective rendue conductrice constitue ainsi également un écran de conductibilité électrique relativement faible, qui garantit une bonne dérivation des courants capacitifs et assure en outre que les courants produits par les tensions induites restent faibles. Le document DE-A-4022476 a également pour objet un câble électrique destiné à être utilisé comme brin de bobinage dans un enroulement de courant alternatif triphasé pour des moteurs linéaires, dans lequel, aux fins d'une détection rapide et sûre des fuites de terre avec des appareils de mesure moins sensibles, un écran métallique supplémentaire est disposé entre la couche conductrice extérieure et l'enveloppe conductrice, ledit écran étant complètement interrompu à intervalles axiaux sur toute la longueur du câble. Cet écran métallique supplémentaire permet d'augmenter la conductibilité de l'écran de câble formé par la couche conductrice extérieure et l'enveloppe conductrice dans une mesure telle qu'il puisse véhiculer des courants suffisamment forts pour assurer une détection simple et rapide d'une fuite de terre.Du fait de l'interruption complète de l'écran métallique suivant la direction axiale, la résistance longitudinale de l'écran de câble n'est cependant pas constante. Dans la zone des interruptions, elle correspond à la ligne décrite dans le document DE-A-3006382 précité, ce qui engendre des problèmes et un coût élevé pour la détection des fuites de terre. Le but de l'invention est donc de réaliser une ligne à champ d'ondes progressives pour un enroulement de courant alternatif triphasé pour moteurs linéaires du type défini au début, dans laquelle les tensions et courants induits dans l'écran de câble, qui diminuent la puissance de moteur du stator, sont faibles, dans laquelle la résistance longitudinale le long de l'axe de la ligne est homogène, et dans laquelle la détection d'une fuite de terre et la dérivation de courants de défaut peuvent être assurées de manière satisfaisante et à un coût réduit. Ce but est atteint selon l'invention avec une ligne à champ d'ondes progressives, caractérisée en ce que la garniture métallique est réalisée de manière à s'étendre suivant les directions longitudinale et circonférentielle, et en ce que la résistance d'écran produite par la garniture métallique et la couche conductrice extérieure est calculée de telle sorte que les courants de défaut peuvent facilement être détectés et que les courants longitudinaux de la ligne sont inférieurs à un niveau tolérable pour le fonctionnement d'un moteur linéaire. Grâce au dimensionnement électrique proposé pour la conductance de la garniture métallique et de la couche conductrice extérieure, les courants longitudinaux induits de la ligne sont inférieurs à un niveau tolérable pour le fonctionnement du moteur linéaire, les courants de défaut pouvant encore être détectés de façon sûre. Dans les moteurs linéaires, la ligne à champ d'ondes progressives est placée dans les encoches d'un paquet de stator. Les courants de défauts (fuite de terre) peuvent être détectés au moyen des contacts de masse placés dans les encoches, qui peuvent également être réalisés par des coques de contact métalliques spéciales. Grâce à l'invention, on peut également distinguer nettement et avec facilité les courants parasites, par exemple les courants de charge, et les courants de défaut. La résistance d'écran nécessaire de l'enveloppe extérieure est quantifiée par exemple par la mesure de la résistance, deux électrodes annulaires étant placées à la surface du fil, à une certaine distance l'une de l'autre. Dans le cas d'une ligne pour laquelle l'épaisseur de la couche conductrice extérieure est de 1,2 mm et l'épaisseur de l'enveloppe conductrice extérieure, de 2,2 mm, on peut choisir une résistance d'écran comprise entre 0,5 et 30 mQ par cm, et de préférence entre 1 et 10 mQ par cm. Le coeur de l'invention consiste à disposer une garniture métallique de dimensionnement électrique spécifique entre la couche conductrice extérieure et l'enveloppe. La garniture métallique peut être constituée par un fil fin ou une corde métallisée, et doit s'étendre suivant les directions longitudinale et circonférentielle de la ligne. On évite ainsi des courants longitudinaux induits importants, de sorte que la puissance de moteur du stator n'est pratiquement pas diminuée et, de plus, la résistance longitudinale de la couche conductrice extérieure est diminuée dans une mesure telle que, même en cas de défaillance d'un point de contact, une mise à la terre et une dérivation des courants de défaut sont assurées de manière satisfaisante. Le problème technique auquel l'invention remédie réside dans le fait que la conductibilité de la couche conductrice extérieure ne peut pas être augmentée comme on le souhaiterait. L'homme de l'art pourra maintenant, grâce aux mesures proposées, calculer correctement la conductance de la couche conductrice extérieure et de la garniture métallique. La garniture métallique peut de manière avanta geuse être un tissu fabriqué en particulier par tricotage ou tissage, dans lequel la section métallique électriquement efficace est à chaque fois sensiblement différente dans une maille dans les arêtes de maille perpendiculaires l'une à l'autre (à l'oblique et transversalement à la direction axiale de la ligne). Comme modes de réalisation particuliers, on peut envisager des tissus réalisés en forme de manchon ou de bande (avec ou sans couture) ; de préférence, la garniture métallique. sera un treillis plat mis en place sous forme de bande. Le sens des mailles de la garniture métallique est déterminé sensiblement par la position des mailles dans la garniture métallique et par le sens de mise en place (commettage) de la bande dans l'enveloppe de la ligne. Le sens de commettage détermine également la hauteur de la résistance d'écran. Le sens de commettage de la bande dépend directement des deux grandeurs géométriques que sont la largeur de la bande et le diamètre de la ligne. La corde du treillis métallique plat peut être constituée par un toron composé de plusieurs fils. D'autres garnitures métalliques présentant des mailles de ce type pourraient être produites de telle manière qu'à chaque fois deux fils s'étendant suivant la direction circonférentielle sont entrelacés avec un fil s'étendant suivant la direction longitudinale. De préférence enfin, une couche mince extérieure de l'enveloppe de la ligne peut être rendue conductrice, pour améliorer le contact à la masse. L'invention va être maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation, en référence à la figure unique du dessin annexé. La figure représente une ligne dont la structure est conforme à l'invention. Cette ligne comporte successivement un conducteur 1, une couche conductrice intérieure 2, une gaine isolante 3, une couche conductrice extérieure 4, une enveloppe 5 composée d'un matériau isolant rendu électriquement conducteur, avec une garniture métallique 6 (treillis) en forme de bande disposée entre l'enveloppe 5 et la couche conductrice 4. La garniture métallique 6 est disposée sur la couche conductrice extérieure 4. La garniture métallique 6, déroulée sous forme de bande, est placée dans la ligne de manière affleurante au bord, ou légèrement chevauchante. La figure représente schématiquement les mailles de la bande, dont les arêtes s'étendent sensiblement suivant l'axe de la ligne et perpendiculairement à cet axe.Suivant le sens de commettage et la largeur de la bande, les arêtes des mailles s'étendent plus ou moins obliquement par rapport à l'axe de la ligne. Dans l'exemple de réalisation de la figure, les arêtes des mailles s'étendent sensiblement suivant la direction circonférentielle de la ligne, et perpendiculairement à cette direction. L'arête de maille suivant la direction circonférentielle est composée de deux fils, et l'arête perpendiculaire, d'un fil. Ainsi qu'il a déjà été mentionné, la garniture métallique est réalisée de préférence sous la forme d'un treillis plat. Le toron utilisé pour sa fabrication est par exemple composé de quatre fils de cuivre électrolytique étamés, d'une épaisseur de 0,1 mm. La largeur des mailles est d'environ 5 mm. Cette configuration de la garniture métallique 6 avec une résistance longitudinale relativement importante ne peut provoquer que des courants longitudinaux insignifiants dans l'écran de câble. Par ailleurs, le tissu homogène à mailles contribue à assurer une mise à la terre et une dérivation des courants de défaut de manière tout-àfait satisfaisante. REVENDICATIONS 1. Ligne à champ d'ondes progressives pour moteurs linéaires, composée d'un conducteur métallique (1) réalisé sous la forme d'un câble conducteur, d'une couche conductrice intérieure (2) entourant ledit conducteur, d'une isolation (3) disposée par dessus ceux-ci, d'une couche conductrice extérieure (4) les entourant, constituée par un matériau rendu conducteur, et d'une enveloppe (5) en matériau isolant rendu conducteur disposée par dessus, avec une garniture métallique (6) disposée entre la couche conductrice extérieure (4) et l'enveloppe (5), caractérisée en ce que la garniture métallique (6) est réalisée de manière à s'étendre suivant les directions longitudinale et circonférentielle, et en ce que la résistance d'écran produite par la garniture métallique (6) et la couche conductrice extérieure (4) est calculée de telle sorte que les courants de défaut peuvent facilement être détectés et que les courants longitudinaux de la ligne sont inférieurs à un niveau tolérable pour le fonctionnement d'un moteur linéaire. 2. Ligne à champ d'ondes progressives selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance d'écran est comprise entre 0,5 et 30 mQ/cm. 3. Ligne à champ d'ondes progressives selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la garniture métallique (6) est composée d'un fil fin ou d'une corde métallisée. 4. Ligne à champ d'ondes progressives selon la revendication 3, caractérisée en ce que la garniture métallique (6) est un tissu présentant des mailles, dans lequel la section métallique électriquement efficace de chaque maille dans les arêtes perpendiculaires l'une à l'autre est à chaque fois sensiblement différente dans la maille, et en ce que les arêtes de maille sont obliques par rapport à l'axe de la ligne. 5. Ligne à champ d'ondes progressives selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la garniture métallique (6) est un treillis plat. 6. Ligne à champ d'ondes progressives selon la revendication 5, caractérisée en ce que le treillis plat est réalisé sous la forme d'une bande, et est disposé dans la ligne de manière affleurante ou légèrement chevauchante. 7. Ligne à champ d'ondes progressives selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fil pour la garniture métallique (6) est fabriqué à partir de cuivre électrolytique, et est étamé. 8. Ligne à champ d'ondes progressives selon l'une des revendication précédentes, caractérisée en ce qu'une couche mince extérieure de l'enveloppe (5) de la ligne est rendue conductrice pour améliorer le contact à la masse.