Frein à courants de Foucault. L'invention est. relative à un frein à cou rants de Foucault dont le rotor, qui tourne entre deux groupes de pièces polaires dispo sées dans des plans perpendiculaires à l'arbre à freiner, est. constitué par deux disques soli daires de l'arbre et écartés l'un de l'autre, des ouvertures ménagées dans ces disques au voi- sina#,
-e de l'arbre permettant à un courant < l'air de traverser radialement l'espace entre les disques. Ce courant d'air a pour but de produire un refroidissement énergique au moins du rotor lui-méme et de préférence éalement de l'arbre, des paliers d'arbre et (les pièces polaires avec leurs bobines. En effet, lorsqu'on alimente en courant lesdites pièces polaires, on engendre, dans le rotor, des courants de Poucault qui freinent le rotor, ce qui est L'effet recherché et qui, en même temps, réchauffent. le rotor, ce qui rend néces saire son refroidissement.
Le frein, selon l'invention, est caractérisé par le fait. que les disques qui constituent le rotor sont munis, à leur périphérie, d'oreilles qui font saillie vers l'espace se trouvant entre ces disques et qui sont fixées les unes aux autres.
Le dessin annexé représente, à titre (['exemple, une forme d'exécution du frein faisant l'objet de l'invention.
La fi-. 1 en est une coupe axiale.
La fig. 2 montre dans sa moitié supérieure la face A de l'un des disques et dans sa moitié inférieure la face B de ce disque. La fig. 3 montre le disque représe la fig. 2, en coupe selon la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en plan sur une partie de la périphérie du disque représenté par les fig. 2 et 3.
Les fig. 5 et 6 sont des vues analogues aux fig. 2 et. 3, d'une variante de disque.
La fig. 7 montre en élévation la moitié de l'un des ventilateurs fixés sur les plateaux d'accouplement qui sont montés aux extré mités de l'arbre du frein.
Un frein électrique sert à ralentir, par exemple, le mouvement d'un véhicule tel qu'un camion, un car, etc., d'une grue, d'un appareil de sondage minier, etc.
Le frein représenté comprend, d'une part, un inducteur ayant des pièces polaires et., d'autre part, un induit dans lequel sont engendrés, par suite d'un mouvement relatif entre l'inducteur et l'induit, des courants die Foucault ou des courants analogues. L'induit est relié à l'organe à freiner de façon qu'il\ tourne par rapport à l'inducteur qui ne tourne pas. L'indLiit tournant est appelé, dans ce qui suit, le rotor du frein.
L'inducteur comporte deux groupes de pièces polaires 1, munies de bobines et fixées dans une carcasse, de préférence en métal magnétique, constituée par deux flasques 2 se. trouvant de part et d'autre du rotor et sup portant les paliers 3 de l'arbre 4 ,du rotor qui, de cette façon, tourne, lors de la rotation de cet arbre, entre les pièces polaires 1 de l'in ducteur, qui, elles, ne tournent pas, étant donné que la carcasse '' est fixée au châssis du dispositif (camion, etc.) comportant le frein en question.
Lorsque les bobines des pièces polaires sont traversées par un courant électrique, le flux magnétique ainsi obtenu engendre dans le rotor des courants de Foucault ou des cou rants analogues qui provoquent, à la fois, un effet de freinage sur le rotor et le réchauffe ment de ce dernier.
En ce qui concerne le rotor lui-même, il est constitué de deux disques 5a et 5b, solidaires de l'arbre 4 et écartés l'un de l'autre, des ouvertures 6a et 6b, séparées entre elles par des bras 1.4u, 11b, étant ménagées dans ces disques au voisinage de l'arbre 4, afin de per mettre à un courant. d'air de traverser ra dialement l'espace entre les disques. Le nom bre des ouvertures et des bras les séparant est, de préférence, un nombre impair, par exemple égal à cinq.
Afin de les relier entre eux, à la péri phérie du rotor, les disques 5a et 5b sont mu nis, à leur périphérie, d'oreilles 7a, 7b qui font saillie vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'espace se trouvant entre les disques 5a et 5b. La saillie formée par chacune de ces oreilles correspond à la moitié de la distance entre les disques 5a. et 5b, de sorte que les oreilles des deux disques qui se trouvent en face l'une de l'autre se touchent le long de surfaces planes 8a, 8b. On ménage dans ces oreilles des trous à. travers lesquels on fait passer des boulons 9 ou des moyens analogues à l'aide desquels on applique fermement. les oreilles 7a, 7b les unes contre les autres.
En outre, on prolonge les oreilles 7a, 7 b suffisamment vers l'extérieur pour que les bou lons 9, servant à relier les disques entre eux, se trouvent. à une distance radiale, de l'axe de l'arbre, supérieure d'un montant tel au rayon du cylindre géométrique enveloppant les épanouissements l' des pièces polaires que ces boulons se trouvent, pratiquement en dehors du champ magnétique produit pai ces pièces polaires.
De cette faon, les boulons ne se trouvent pas seulement à l'intérieur d*un courant (L'air de refroidissement énergique, mais se trouvent également en dehors des par ties du rotor soumises à un échauffement im portant dû aux courants c1e Foucault.
Enfin, il est encore à. noter que leur lon gueur, grâce à la forme des oreilles susmen- tionnées, est, très réduite, ce qui a pour effet (lue leur dilatation, déjà en principe négli geable en raison de leur disposition en dehors du champ magnétique et (le leur refroidisse ment. intense, ne peut avoir aucun effet pra tique sur le serrage qu'ils produisent, même si leur température augmentait légèrement.
Pour donner aux disques 5a, 5b une grande rigidité, leur face interne comporte des nervures 10a: et 10b qui vont de la péri phérie des disques jusqu'à leur moyeu 5' ou 5'b, la partie voisine du moyeu de ces ner vures s'étendant le loir- des bras 1.1a ou 11b,
de sorte que ceux-ci constituent une espèce de prolongement des nervures entre le moyeu 5'(G ou 5'b et le disque proprement. dit 5a ou 5b.
En outre, la. partie supérieure de ces ner vures continue au-delà de la périphérie du disque correspondant pour former des ailettes 11a, 11b qui débordent la surface extérieure des disques 5a ou 5b et même une partie des pièces polaires et de leurs bobines, ainsi que cela. est représenté par la fig. 1.
Les disques 5a et 5b à l'intérieur desquels sont engendrés des courants de Foucault et (lui sont soumis à. une température relative ment élevée se trouvent raidis par les ner vures et les ailettes et soumis à un refroidisse ment intense par les courants d'air, ils con servent ainsi leur rigidité.
Pour augmenter encore les surfaces de refroidissement ainsi que l'effet ventilateur, on intercale, entre les nervures 10(c et 10b, des nervures 10a' et lob' dont les extrémités inté rieures s'arrêtent au niveau de la périphérie des ouvertures 6a ou 6b, tandis que leurs extrémités extérieures sont prolongées égale ment par des ailettes périphériques débor dantes 71a ou 11b.
On donne aux nervures 10a, 10b, 10a' et 7.0b' des deux disques constituant le rotor à double disque nue longueur axiale et une dis- position telles que ces nervures s'intercalent mutuellement lorsque les deux disques sont montés sur l'arbre -1.
On réunit les ailettes périphériques 11a, 1.1b avec les oreilles 7, de façon que chaque groupe comportant une ailette et une oreille eonstitue un élément an--ulaire, ce qui a pour effet que les ailettes exercent un effet direct (le refroidissement sur ces oreilles.
En ce qui concerne les nervures 10!r, <B><I>lob,</I></B> 10(r.' et l00', elles peuvent être radiales et rec tilignes (voir fig.2 à .1) ou avoir une forme courbe (voir fig. 5 et 6) pour mieux s'adapter à la forme des filets d'air qui, sous l'effet de ventilateur du rotor, traversent l'espace entre les disques 5a, 5b. Dans ce dernier cas,
les ailettes 11a et llb prévues à la périphérie des disques ont une inclinaison correspondant à celle des extrémités des nervures 10a, 10b, l (1(c' et lob'.
Bien entendu, il faut avoir soin de laisser communiquer librement avec l'air extérieur la périphérie du rotor pour que les courants d'air de refroidissement puissent s'échapper librement dans l'air ambiant.
('es courants d'air rentrent dans l'intérieur du frein par exemple par des ouvertures nié- nagées dans les flasques ? au voisinage des paliers 3 ou, selon les dessins, par des ouver- tures 12 prévues à la. périphérie des flasques ?. Dans ce dernier cas, on prévoit des cloisons intermédiaires 13. Par conséquent, L'air s'écoule d'abord dans une direction allant de l'extérieur vers l'intérieur, en refroidissant les bobines des pièces polaires.
Ensuite, cet air subit, au voisinage de l'arbre 4, un changement de direction pour arriver à la partie centrale des disques 5a et 5b du rotor.
Une partie de cet air rentre à cet endroit, en traversant les ouvertures 6c(. et 6b, dans l'espace qui se trouve entre les deux disques et traverse cet espace dans une direction allant de l'intérieur vers l'extérieur, tandis qu'une autre partie de cet air s'écoule en allant également de l'intérieur vers l'exté rieur, le long des surfaces extérieures des disques 5a. et. 5b. La direction générale des courants d'air est indiquée par des flèches clans la.
figA. Les flasques latéraux \? sont munis de rebords ajourés 18, de sorte que chaque flasque avec son rebord forme un genre de coupe, et on relie entre eux les deux flasques qui se trouvent de part et d'autre du rotor par des boulons 19 de longueur relative ment. réduite qui sont fixés au bord 18a des- dits rebords 18 (voir fig.1). Les ouvertures prévues dans chacun des rebords 18 forment deux groupes disposés de part et d'autre d'une couronne l.8b reliée par des bras<B>18e</B> et 18d.
respectivement aux flasques \? et aux bords libres 18a des rebords 18. On utilise la. couronne. 18b pour y fixer le bord extérieur de la cloison 13 correspondante, tandis que le bord intérieur de cette cloison est. fixé au flasque correspondant à l'aide de pièces d'écartement 20 et. de boulons 21.
De cette fa çon, les ouvertures se trouvant entre la cou ronne 7.8b et le flasque ? constituent les ouver tures d'entrée d'air de refroidissement 12, tandis que les ouvertures situées entre la, cou ronne 18b et le bord 18c laissent sortir l'air de refroidissement vers l'extérieur, après que cet air a léché les parties à refroidir du frein.
On munit. les flasques 2 sur leur face exté rieure d'ailettes 22 à contour fermé et concen triques à l'arbre qui, d'une part, augmen tent la. surface de refroidissement de ces flas ques et, d'autre part, favorisent le passage du flux magnétique à. travers ces flasques.
Enfin, on a. encore recours à des ventila teurs 2ô aux extrémités opposées de l'arbre 4, extrémités qui dépassent, vers l'extérieur, les paliers de cet arbre, ces ventilateurs soufflant de l'air sur les paliers 3 et sur les surfaces extérieures des flasques 2.
Dans la. fig. 1, on n'a. représenté qu'un seul ventilateur disposé sur l'une des extré mités de l'arbre 4, suais il est évident que l'autre extrémité doit également porter un tel ventilateur. On monte ces ventilateurs 23 sur les plateaux d'accouplement 24 fixés directe ment sur les extrémités de l'arbre 4.
Ces ventilateurs 23 sont. constitués par une paroi en forme de coupe solidaire d'un moyeu 25 et dans le fond de laquelle sont ménagées les ouvertures d'entrée d'air 26. De plus, à l'intérieur de la paroi 23 sont prévues des nervures 27 jouant le rôle de pales de venti lateur et ayant la. forme angulaire indiquée Dar la,<U>fi-.</U> J., grâce à laquelle elles peuvent, s'étendre axialement sur une partie de la lon gueur des paliers 3.
Eddy current brake. The invention is. relating to an eddy current brake whose rotor, which rotates between two groups of pole pieces arranged in planes perpendicular to the shaft to be braked, is. consisting of two solid disks of the shaft and spaced apart from each other, openings made in these disks to the neighbor #,
-e of the shaft allowing a current <air to pass radially through the space between the discs. The purpose of this air current is to produce an energetic cooling at least of the rotor itself and preferably also of the shaft, of the shaft bearings and (the pole pieces with their coils. Indeed, when power is supplied by running said pole pieces, Poucault currents are generated in the rotor which slow down the rotor, which is the desired effect and which, at the same time, heats up the rotor, which makes it necessary to cool it.
The brake, according to the invention, is characterized by the fact. that the discs which constitute the rotor are provided, at their periphery, with ears which project towards the space located between these discs and which are fixed to one another.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the brake forming the subject of the invention.
The fi-. 1 is an axial section.
Fig. 2 shows in its upper half the face A of one of the discs and in its lower half the face B of this disc. Fig. 3 shows the disc shown in FIG. 2, in section along line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 is a plan view of part of the periphery of the disc shown in FIGS. 2 and 3.
Figs. 5 and 6 are views similar to FIGS. 2 and. 3, of a disk variant.
Fig. 7 shows in elevation half of one of the fans attached to the coupling plates which are mounted at the ends of the brake shaft.
An electric brake is used to slow down, for example, the movement of a vehicle such as a truck, bus, etc., a crane, a mining rig, etc.
The brake shown comprises, on the one hand, an inductor having pole pieces and, on the other hand, an armature in which are generated, as a result of a relative movement between the inductor and the armature, currents die Eddy or similar currents. The armature is connected to the member to be braked so that it turns relative to the non-rotating inductor. The rotating indLiit is called, in what follows, the brake rotor.
The inductor comprises two groups of pole pieces 1, provided with coils and fixed in a frame, preferably of magnetic metal, consisting of two flanges 2 s. finding on either side of the rotor and supporting the bearings 3 of the shaft 4, of the rotor which, in this way, turns, during the rotation of this shaft, between the pole pieces 1 of the driver, which, for their part, do not turn, given that the carcass '' is fixed to the frame of the device (truck, etc.) comprising the brake in question.
When the coils of the pole pieces are traversed by an electric current, the magnetic flux thus obtained generates eddy currents or similar currents in the rotor which cause both a braking effect on the rotor and the heating of the rotor. this last.
As regards the rotor itself, it consists of two discs 5a and 5b, integral with the shaft 4 and spaced apart from each other, openings 6a and 6b, separated from each other by arms 1.4u , 11b, being provided in these discs in the vicinity of the shaft 4, in order to allow a current. air to pass radially through the space between the discs. The number of openings and arms separating them is preferably an odd number, for example equal to five.
In order to connect them together, at the periphery of the rotor, the discs 5a and 5b are fitted, at their periphery, with ears 7a, 7b which project inward, that is to say towards the 'space between the discs 5a and 5b. The projection formed by each of these ears corresponds to half the distance between the discs 5a. and 5b, so that the ears of the two discs which face each other touch along flat surfaces 8a, 8b. We spare holes in these ears. through which bolts 9 or similar means are passed with the aid of which one applies firmly. ears 7a, 7b against each other.
In addition, the ears 7a, 7b are extended outwardly enough so that the bolts 9, serving to connect the discs together, are located. at a radial distance, from the axis of the shaft, greater by an amount such as the radius of the geometric cylinder enveloping the openings l 'of the pole pieces that these bolts are located, practically outside the magnetic field produced by these pole pieces .
In this way, the bolts are not only found inside a stream (energetic cooling air, but are also outside the parts of the rotor subjected to great heating due to eddy currents.
Finally, it is still at. note that their length, thanks to the shape of the aforementioned ears, is very reduced, which has the effect (read their dilation, already in principle negligible due to their arrangement outside the magnetic field and (theirs intense cooling, can have no practical effect on the tightening they produce, even if their temperature increases slightly.
To give the discs 5a, 5b great rigidity, their internal face comprises ribs 10a: and 10b which go from the periphery of the discs to their hub 5 'or 5'b, the part adjacent to the hub of these nerves. extending the dormouse - arms 1.1a or 11b,
so that these constitute a kind of extension of the ribs between the hub 5 ′ (G or 5 ′ b and the actual disc 5a or 5b.
In addition, the. upper part of these ribs continues beyond the periphery of the corresponding disc to form fins 11a, 11b which extend beyond the outer surface of the discs 5a or 5b and even part of the pole pieces and their coils, as well as that. is represented by fig. 1.
The discs 5a and 5b within which are generated eddy currents and (are subjected to it. A relatively high temperature are stiffened by the ribs and fins and subjected to intense cooling by the eddy currents. air, they thus con serve their rigidity.
To further increase the cooling surfaces as well as the fan effect, between the ribs 10 (c and 10b, ribs 10a 'and lob' are inserted, the inner ends of which stop at the level of the periphery of the openings 6a or 6b, while their outer ends are also extended by protruding peripheral fins 71a or 11b.
The ribs 10a, 10b, 10a 'and 7.0b' of the two discs constituting the double disc rotor are given their axial length and a position such that these ribs interpose each other when the two discs are mounted on the shaft - 1.
The peripheral fins 11a, 1.1b are joined together with the lugs 7, so that each group comprising a fin and an lug constitutes an anular element, which has the effect that the fins exert a direct effect (cooling on these fins. ears.
As regards the ribs 10! R, <B><I>lob,</I> </B> 10 (r. 'And l00', they can be radial and rec tilinear (see fig. 2 to .1 ) or have a curved shape (see fig. 5 and 6) to better adapt to the shape of the air streams which, under the effect of the rotor fan, pass through the space between the discs 5a, 5b. the latter case,
the fins 11a and 11b provided at the periphery of the discs have an inclination corresponding to that of the ends of the ribs 10a, 10b, l (1 (c 'and lob'.
Of course, care must be taken to allow the periphery of the rotor to communicate freely with the outside air so that the cooling air currents can escape freely into the ambient air.
(The air currents enter the interior of the brake, for example through openings in the flanges? in the vicinity of the bearings 3 or, according to the drawings, through openings 12 provided at the periphery of the flanges. In the latter case, intermediate partitions 13 are provided. Therefore, the air first flows in a direction from the outside to the inside, cooling the coils of the pole pieces.
Then, this air undergoes, in the vicinity of the shaft 4, a change of direction to arrive at the central part of the discs 5a and 5b of the rotor.
Part of this air enters here, passing through openings 6c (. And 6b, into the space between the two discs and through this space in a direction from the inside to the outside, while another part of this air flows, also from the inside to the outside, along the outer surfaces of the discs 5a and 5b. The general direction of the air currents is indicated by arrows in them. the.
figA. The side shields \? are provided with perforated flanges 18, so that each flange with its rim forms a kind of cut, and the two flanges which are located on either side of the rotor are connected together by bolts 19 of relative length. reduced which are fixed to the edge 18a of said flanges 18 (see fig.1). The openings provided in each of the flanges 18 form two groups arranged on either side of a l.8b crown connected by <B> 18th </B> and 18d arms.
respectively to the flanges \? and the free edges 18a of the flanges 18. The. crowned. 18b to fix the outer edge of the corresponding partition 13 therein, while the inner edge of this partition is. fixed to the corresponding flange using spacers 20 and. of bolts 21.
In this way, the openings located between the crown 7.8b and the flange? constitute the cooling air intake openings 12, while the openings between the crown 18b and the edge 18c let the cooling air out to the outside, after this air has licked the parts to cool off the brake.
We provide. the flanges 2 on their outer face of fins 22 with closed contour and concen tric to the shaft which, on the one hand, increases the tent. cooling surface of these flanges and, on the other hand, promote the passage of magnetic flux to. through these flanges.
Finally, we have. further use of fans 2ô at the opposite ends of the shaft 4, ends which protrude outwards from the bearings of this shaft, these fans blowing air on the bearings 3 and on the outer surfaces of the flanges 2 .
In the. fig. 1, we did. shown that a single fan disposed on one end of the shaft 4, so it is obvious that the other end must also carry such a fan. These fans 23 are mounted on the coupling plates 24 fixed directly to the ends of the shaft 4.
These fans 23 are. formed by a cup-shaped wall integral with a hub 25 and in the bottom of which the air inlet openings 26 are formed. In addition, inside the wall 23 are provided ribs 27 playing the role of fan blades and having the. angular shape indicated Dar la, <U> fi-. </U> J., thanks to which they can extend axially over part of the length of the bearings 3.