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VIBRATEUR ELECTRIQUE ¯4,ROTOR EXCENTRE.
La présente invention est relative à un vibrateur électrique ro- tatif qui peut être utilisé dans tous les cas où des masses excentrées sus- ceptibles d'être mises en rotation peuvent servir à engendrer les vibrations voulues, et son but principal est d'établir un vibrateur avec un petit nom- bre de parties mobiles et n'ayant pas de paliers d'un type qui puisse ê- tre facilement endommagé par les vibrations.
Il est déjà connu de monter des masses excentrées directement sur l'arbre d'un moteur électrique lequel, pendant la rotation dudit ar- bre, produit des vibrations ayant une fréquence correspondant à la révo- lution de l'arbre- Dans les réalisations de ce genre, cependant, les pa- liers de l'arbre sont soumis à des'efforts considérables et la fréquence de la vibration ne peut être réglée que par le changement de l'enroulement du moteur, de sorte qu'une vitesse de rotation différente est communiquée à l'arbre Les vibrateurs du genre susdit sont généralement équipés avec des moteurs asynchrones court-circuités.
Une autre méthode que l'on peut envisager pour la construction d'un vibrateur rotatif consiste à faire actionner, par l'arbre du moteur, un pendule conique qui tourne autour de l'arbre et dont l'extrémité libre revêt la forme-d'un corps susceptible d'être mis en rotation prévu poux coopérer, avec une surface de révolution qui est circulaire en relation avec le mouvement du pendule, de sorte que l'extrémité libre de celui-ci est a- menée à accomplir un mouvement de rotation planétaire avec lequel, d'après le rapport entre les dimensions du corps susceptible d'être mis en rotation et la surface de révolution, peut être effectué un déplacement du centre de gravité plus rapide ou plus lent que celui dû à la rotation du pendule conique lui-même,
-c'est-à-dire la vitesse du moteur- Bien que le type de
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vibrateur rotatif mentionné en dernier permette de façon appropriée le réglage de la fréquence de vibration sans nécessiter de changements dans le moteur, et puisse être employé avec avantage dans les vibrateurs du ty- pe "à immersion" ou dans les vibrateurs dits à tige ou à pelle, par exem- ple, la construction est moins appropriée dans certains cas par suite de l'extension relativement grande dans le sens axial et de la difficulté d'ob- tenir des paliers convenables pour l'extrémité immobile du pendule conique.
La présente invention est basée sur l'observation du fait qu'un rotor électriquement conducteur, de préférence feuilleté, qui est disposé excentriquement dans un champ électro-magnétique tournant, tel que le sta- tor d'un moteur asynchrone triphasé, recevra un mouvement de rotation au- tour de son propre arbre, qui également possède un degré d'excentricité re- lativement élevé. Le rotor doit donc être convenablement établi par rapport au champ électromagnétique tournant, de manière qu'il soit influencé par tous les champs de force engendrés, et par conséquent être disposé de tel- le sorte que l'axe de rotation du champ magnétique le traverse et ne passe pas à son extérieur.
Si'le rotor est monté dans le champ magnétique de tel- le façon que son axe de rotation, c'est-à-dire son axe central, soit sus- ceptible de se déplacer librement autour de l'axe de rotation du champ magné- tique, comme conséquence du fait que, une surface tournante prévue sur le rotor concentriquement à l'arbre dudit rotor est capable de rouler sur un chemin de roulement plus grand ou plus petit concentrique à l'axe de rota- tion du champ magnétique développant une force de frottement de contact considérable, un déplacement angulaire du centre de gravité du rotor autour de l'axe de rotation du champ magnétique pourra être produit à une vitesse différente de celle de la vitesse de rotation du champ magnétique.
Ainsi, un mode de construction d'un vibrateur comme sus-décrit ne présente pas seulement l'avantage d'éliminer le problème concernant le montage concentrique de masses excentrées susceptibles d'être mises en ro- tation dans des roulements à billes ou analogues, mais encore de permettre la modification facile de la fréquence de vibration par le changement de la surface tournante ou du chemin de roulement, grâce à quoi les dimensions du vibrateur peuvent encore être maintenues faibles. Il est donc possible, avec ce dispositif, de modifier la fréquence de vibration dans le sens de l'augmentation ou de la diminution, aussi bien que la maintenir telle quelle si on le trouve souhaitable.
Le montage du rotor peut de préférence être mis en oeuvre d'une manière telle que le stator, dans lequel le champ magnétique est engendré, porte des arbres en saillie sur ses plaques d'extrémité, auquel cas le rotor est construit, au moins à ses extrémités, sous forme d'un manchon ou d'un tube qui est porté par les arbres à chacune des plaques d'extremite. Le cen- tre de gravité du rotor sera alors déplacé autour de l'axe du champ magné- tique à une vitesse différente de celle de la vitesse de rotation dudit champ magnétique.
Ou bien encore, le rotor peut comporter à ses extrémités des arbres avec paliers à dépassement qui pénètrent dans des trous de diamè- tre plus grand prévus dans les plaques d'extrémité du stator, grâce à quoi le centre de gravité du rotor se déplacera autour de l'axe du champ magneti- que à une vitesse plus élevée ou plus faible, à volonté, selon les condi- tions concernant les diamètres.
Afin de permettre au rotor d'accomplir le mouvement planétaire voulu autour de l'axe de rotation du champ magnétique, il est necessaire, comme déjà mentionné, que la force de frottement de contact soit considéra- ble entre les deux surfaces qui roulent l'une sur l'autre, afin que le ro- tor n'ait pas tendance à glisser. Cette force de frottement peut être obte- nue en choisissant une pression superficielle appropriée entre les surfaces de contact, ou bien en prévoyant des saillies entre les surfaces de roule- ment, revêtant de préférence la forme de dents, qui coopèrent en guidant le rotor par rapport au stator.
Une tendance du rotor à le déviation, qui pour- rait naître par suite de la forme de construction des arbres avec paliers dépassant du rotor, peut être aussi éliminée par une réalisation convenable,
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telle que l'extension axiale de ces dents, et la tendance à la déviation peut être également contre-battue en munissant le rotor de disques con- centriques .ou analogues qui font saillie hors de sa périphérie ou sont disposés autour-dès'extrémités d'arbre, ces disques glissant dans'des rai- nures annulaires correspondantes pratiquées dans le stator. Le même but peut être atteint avec la disposition inverse, dans laquelle des disques' annulaires prévus.. sur l'intérieur du stator pénètrent dans des rainures annulairescorrespondantes pratiquées dans le rotor..
Dans les formes de construction-dû vibrateur dans lesquelles le stator est disposé radialement autour du rotor, un entrefer relative- ment grand existera naturellement en quelque'point entre le- rotor et le stator, et, de plus, avec un vibrateur de grande puissance, les dimensions seront relativement grandes dans la direction radiale, ce qui peut être nuisible dans certains cas. Afin d'éviter cela, le vibrateur peut être con- struit, selon l'invention, de telle sorte que le stator puisse être logé axialement par rapport au rotor, au lieu de l'être péripheriquement, d'où l'on peut voir qu'il en résultera ainsi un entrefer constant et plus petit et des dimensions plus.faibles dans le sens radial.
Il est clair que le rotor peut être construit de façon appro- priée d'un point de vue électrique, et en principe sous forme de rotor en cage d'écureuil, d'où resulte le rendement maximum.
Dans le dessin annexé, on a représente à titre d'exemple deux modes de réalisation de l'appareil mettant en oeuvre le principe de l'in- vention sous forme schématique, et un mode de réalisation sous forme plus pratique. Les figures 1 et 2 sont des coupes transversale et axiale respecti- vement à travers un mode de réalisation de l'appareil représenté schémati- quement, les figures 3 et 4 sont des coupes transversale et axiale à travers un autre mode-de réalisation de 1'appareil représenté schematiquement, et la figure'j est une coupe axiale à travers un mode de réalisation pratique d'une forme de construction établie comme vibrateur "à immersion!!.
Lés figures 1-4 représentent le stator 1 du vibrateur qui por- te les enroulements, non représentés, pour engendrer le champ tournant con- centrique au stator.
Dans les figures 1 et 2, le rotor 2 est construit sous la forme d'une bague ou d'un manchon tubulaire ayant un trou central 3 relativement grand, dans lequel pénètrent des extrémités d'arbre à chaque extrémité du rotor et montés sur les plaques d'extrémité j du stator le de telle façon qu'elles soient concentriques au champ magnétique. Si on le désire, les ex- trémités d'arbre 4 peuvent, bien entendu, être remplacees par un arbre con- tinu allant d'un bout à l'autre, sans que cela affecte la façon dont le vi- brateur opère. Le rotor 2 peut comporter sur se. périphérie des disques annu- laires 6 ou analogues, qui tournent dans des rainures annulaires correspon- dantes 7 pratiquées dans le stator et empêchent la déviation du rotor 2 dans le champ magnétique.
Selon le mode de réalisation représenté sur les fi- gures 1 et 2, pourvu qu'il y ait une force de frottement de contact suffi- sante entre le rotor 2 et les extrémités d'arbre 4, le rotor roulera sur la périphérie desextrémités d'arbre et son centre de gravité tournera autour de l'axe de rotation du champ magnétique à une vitesse différente de celle du champ magnétique lui-même, ce par quoi-seront engendrées des vibrations ayant une fréquence plus élevée que celle produite par la rotation du champ magnétique.
Selon les figures.3 et 4, le rotor 2 est construit sous la forme d'un cylindre plein dont les extrémités ont des extrémités d'arbre 3' concentri- quesà l'axe du cylindre et qui, pendant la rotation du rotor, rouleront sur des chemins de roulement concentriques à l'axe de rotation du champ magnéti- que, dans des- creux 4' prévus dans les' plaques d'extrémités 5' du stator. A- fin d'augmenter la force de frottement de 'contact entre les extrémités d'ar- bre 3' et les chemins de roulement des creux 4', les surfaces coopérantes de ceux-ci comportent des dents 8 et 9 engrenant les unes avec les autres, ce
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qui aide également au guidage du rotor.
Dans le vibrateur représenté figure 5, le stator est fait de deux parties 10 et 11 qui sont sensiblement semblables et entourent un noyau feuilleté annulaire à enroulements 12 et 13 pour courant alterna- tif triphasé, de telle sorte que les parties 10 et 11 du stator peuvent coopérer et engendrer entre elles un champ électro=magnétique tournant, étant donné'qu'elles sont disposées coaxialement et à une certaine distan- ce l'une de l'autre, ainsi qu'il est représenté sur le dessin. Les noyaux annulaires des parties du stator peuvent être établis de façon appropriée au moyen de tôles pour transformateurs enroulées en spirale, de sorte que les surfaces de tôles dans toutes les spires sont disposées axialement par rapport au noyau annulaire.
Dans le type de vibrateur ci-représenté, les enroulements 12,13 peuvent être construits de sorte que, d'une façon ap- propriée, les lignes de force magnétiques dans le champ magnétique soient dirigées sensiblement axialement à travers l'espace 14 existant entre les parties du stator, et un rotor 15 est monté dans cet espace 14, lequel ro- tor consiste en un corps annulaire ou en forme de manchon feuilleté en spirale, semblable au noyau des parties du stator. Les spires feuilletées dans le rotor sont court-circuitées par des barres de court-circuitage 16 interconnectées intérieurement et extérieurement par des bagues de court- circuitage 17 et 18 prévues à chaque extrémité du rotor 15.
De plus, le rotor 15 est entouré périphériquement'par un manchon 19 comportant deux sur- faces de roulement 20 légèrement coniques formant un angle l'une avec l'au- tre dans la direction axiale. Lesdites surfaces 20 sont prévues pour coopé- rer avec des chemins de roulement 21 coniques correspondants, établis à l'in- térieur d'un manchon de roulement 22 qui entoure l'espace 14 et est concen- trique à l'axe de rotation du champ électro-magnétique engendré entre les deux parties du stator, le diamètre intérieur dudit manchon étant plus grand hors-tout que le diamètre correspondant du rotor 15 avec son manchon 19.
Les surfaces de roulement 28 du rotor et les chemins de roulement 21 du man- chon sont établis de façon à coopérer au guidage du rotor en produisant une force de frottement considérable. Toutes les parties du vibrateur sont ren- fermées dans un carter 23, lequel, dans l'exemple actuel, comporte une ex- trémité hémisphérique ou pointe 24. Les parties du stator peuvent être in- terconnectées électriquement au moyen des conducteurs 25 qui peuvent soit être disposés dans les rainures externes ou internes prévues sur le manchon de roulement 22,soit,passer à travers le trou central 26 du rotor en forme de manchon.
Comme déjà mentionné, lorsque les parties 10, 11 du stator sont alimentées en courant électrique par les.enroulements 12,13, un champ magnétique tournant dirigé axialement est engendré dans l'espace 14, qui tend à communiquer au rotor un mouvement de rotation autour de son propre axe de rotation et de l'arbre du manchon de roulement 22 et à accomplir ainsi un mouvement planétaire qui engendre des vibrations d'une autre fré- quence que celle produite par la vitesse de rotation du champ magnétique, cette fréquence étant déterminée par le rapport entre le diamètre des sur- faces de roulement du rotor et le diamètre correspondant des chemins de roulement du manchon de roulement 22.
Le mode de construction du vibrateur représenté sur la figure 5 offre les mêmes avantages que les dispositifs représentés sur les figures 1-4, mais il possède l'avantage supplémentaire que l'entrefer entre le rotor et le stator (parties du stator) peut être maintenu faible et constant, et encore un autre avantage, à savoir que les dimensions radiales peuvent ê- tre plus petites que celles des autres modes de construction.
Cela à son tour est accompagné du fait que l'on peut obtenir une puissance plus élevée avec un poids non changé et les mêmes rapports dimensionnels entre le rotor et le stator que dans les constructions précédentes, et également que le vibrateur peut être construit sous la forme d'un appareil dont les dimen- sions doivent être faibles dans la direction radiale, comme c'est le cas pour les vibrateurs à tige ou à pelle pour béton, par exemple.
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La précédente description rendra clairs les principes géné- raux de l'invention.-Dans son application'pratique, il y a naturellement un certain nombre d'autres détails, formes de construction et dispositifs qui sont généralement connus ou.facilement compris. En outre, au lieu d'ê- tre construit en deux parties, ainsi qu'il a été décrit en relation avec la figure 5, le stator peut consister en une seule partie montée sur une extrémité du rotor, grâce à quoi les lignes de force magnétiques émanant du stator suivront un chemin en arc à travers le rotor. Dans ce cas, cepn- dant, il faut prévoir des dispositifs pour empêcher que le rotor ne soit attiré contre le stator.
Selon un autre mode de construction, la surface de roulement du rotor peut également consister en une surface intérieure comprenant un tube traversant le centre du rotor, ce par quoi le chemin de roulement correspondant est constitué de préférence par un boulon traver- sant de part en part et la surface de roulement, .comme dans les modes de construction décrits, peut être divisée en un certain nombre de bagues.
Le chemin de roulement, qu'il soit construit sous la forme d'un boulon central ou d'un manchon extérieur comme dans la figure 5, sera de préfé- rence construit de façon à être capable de guider le vibrateur. Cela peut être obtenu au moyen de saillies, rainures ou analogues, ou, comme indiqué sur le dessin, au moyen de chemins de roulement coniques qui peuvent natu- rellement être divisés en un certain nombre et présenter une conicité oppo- sée à celle figurée sur le dessin.
On comprendra facilement que la fréquence du vibrateur peut ê- tre aisément modifiée dans tous les cas par le changement des chemins de roulement ou par quelque autre modification des organes correspondants qui guident le mouvement planétaire du rotor. Il va également de soi que l'on peut mettre en oeuvre un certain nombre de modes de réalisation ou de for- mes de construction différentes sans sortir du principe de l'invention, ni du champ qu'elle embrasse. Les exemples donnés ne sont aucunement limita- tifs de l'idée inventive ; c'est ainsi qu'il est naturellement possible de faire tourner le stator tandis que le rotor est maintenu immobile.