Dispositif de freinage électrodynamique à courants de Foucault La présente invention a pour objet un dispo sitif de freinage électrodynamique à courants de Foucault, comprenant une armature magné tique fixe qui présente un entrefer séparant deux séries de pôles disposées respectivement-de part et d'autre de cet entrefer, dans lequel tourne un organe en forme d'anneau dans lequel s'éta blissent les courants de Foucault, cet organe étant relié à l'arbre à freiner et étant en alliage ferromagnétique, caractérisé par le fait que ledit organe présente, dans la zone qui se déplace en regard des pôles, des canaux qui traversent toute l'épaisseur de cette zone,
qui augmentent la surface totale dudit organe et qui donnent naissance par effet centrifuge à la circulation du fluide dans lequel est placé ledit organe, ces canaux provoquant ainsi un accroissement de la réluctance de cet organe, un accroissement de sa surface d'échange calorifique et une augmenta tion du refroidissement par circulation dudit fluide.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, diverses formes d'exécution du dis positif de freinage conforme à l'invention.
La fig. 1 montre en coupe axiale un dispositif de freinage dont le rotor est percé de canaux. La fig. 2 représente une coupe faite par la ligne 11-11 de la fig. 1.
La fig. 3 montre partiellement une variante de la forme d'exécution représentée sur la fig. 2. La fig. 4 montre séparément et vu de profil le rotor représenté sur la fig. 1.
La fig. 5 montre une variante de la fig. 1.
La fig. 6 montre en coupe radiale partielle une variante de la forme des pièces constituant les armatures. .
La fig. 7 montre à plus grande échelle et de façon partielle deux autres variantes.
La fig. 8 montre en plan la section de l'un des canaux.
La fig. 9 montre un développement sur un plan d'une variante de la surface active du rotor. La fig. 10 représente une coupe axiale par tielle d'une autre variante.
La fig. 11 montre en coupe radiale une variante à encombrement réduit.
La fig. 12 indique schématiquement un dis positif de freinage monté sur un véhicule.
La fig. 13 montre diverses variantes de per forations à surfaces augmentées.
La fig. 14 montre schématiquement en coupe axiale une variante d'exécution du rotor.
La fig. 15 montre également en coupe axiale une autre variante d'exécution du rotor.
La fig. 16 montre, vue de profil, une variante du rotor. La fig. 17 montre en perspective diverses variantes d'exécution des bras de support du rotor.
La fig. 18 montre en développement la dis position des perforations dans le rotor.
Le dispositif de freinage représenté sur la fig. 1 comprend un stator 1 dans lequel tourne librement l'arbre 2 d'un rotor 3. Ce dernier a la forme générale d'une roue dont les rayons 4 présentent une forme analogue à celle des ailettes d'un ventilateur axial et supportent, en porte à faux, une jante de matière ferro-mgnétique 5 en forme d'anneau cylindrique.
Cet anneau tourne, avec des entrefers aussi faibles que le permet la dilatation, dans une fente annulaire 6 du stator 1, cette fente contenant, en outre, un enroulement annulaire fixe 7. La chaleur dégagée dans le rotor provoquant une dilatation radiale, on prévoit, à froid, un très faible entrefer interne et un entrefer plus impor tant sur la face externe du rotor. La partie du stator 1 qui comporte la fente 6 s'avance en porte à faux vers le rotor, par rapport au corps central du stator, et elle comporte des encoches profondes 8 (fig. 2) de façon à former une couronne extérieure 9 et une couronne inté rieure 10 de dents couvrant l'anneau 5 partielle ment dans le sens périphérique et presque totale ment dans le sens de ses génératrices.
Ces dents constituent des pôles magnétiques ayant tous le même signe sur une même couronne: par exemple, les dents de la couronne extérieure 9 sont des pôles nord et celles de la couronne intérieure 10 des pôles sud.
Pour améliorer la ventilation de l'anneau 5 dont la température risque de s'élever considé rablement, les ailettes 4 sont orientées de façon à produire un courant d'air soufflant vers le stator; le ventilateur pourrait d'ailleurs com porter plusieurs étages pour augmenter l'effica- cité. Un déflecteur intérieur, non montré sur la fig. 1, peut aider à rabattre les filets extérieurs du courant d'air vers l'anneau 5 de manière qu'il pénètre dans les encoches extérieures 8 du stator.
Un déflecteur tronconique central 13, dont la surface peut le cas échéant être ondulée pour canaliser les filets centraux du courant d'air, non seulement vers l'anneau 5, mais plus préci sément vers les encoches de la couronne inté rieure de pôles 10, est prévu face aux aubes 4. De plus, la face frontale libre de l'anneau 5 porte de petites aubes 14 de ventilateur centri fuge qui peuvent être radiales (fig. 2) ou arquées (fig. 3). Ces aubes 14 agissent comme des ailettes de refroidissement et de ventilation; elles aspirent l'air de la face interne de l'an neau 5 vers sa face externe, d'où il peut s'échap per facilement.
Comme on le voit sur les fig. 1 et 4, l'an neau 5 est percé de canaux 15 qui ont été repré sentés radiaux, mais qui pourraient aussi être obliques ou remplacés par des lumières allon gées. Ces canaux obligent l'air à circuler par force centrifuge de la face interne vers la face externe.
Sur la fig. 5, le ventilateur axial du rotor est remplacé par un ventilateur centrifuge. A cet effet, l'anneau 5 est calé sur l'arbre 2 au moyen d'un disque 16 auquel sont fixées, sur les deux faces, des aubes centrifuges 17 et 18. Les aubes extérieures 17 projettent sur la face externe de l'anneau 5 un courant d'air canalisé par un déflecteur enveloppant 19; les aubes intérieures 18 produisent un flux d'air qui balaye la face interne de l'anneau 5 puis rejoint le courant des aubes extérieures après avoir traversé les canaux 15 et les aubes 14.
Il n'y a aucune difficulté à jumeler deux stators de part et d'autre d'un rotor double à pales centrifuges.
Comme les canaux ci-dessus décrits, dont la surface totale est plusieurs _ fois celle du corps creux lisse initial, de 3 à 10 fois par exemple, permettent tout d'abord le passage et l'accéléra tion d'un courant d'air de refroidissement, on augmente par ce moyen la capacité de freinage du dispositif puisque ce dernier peut travailler à un taux qui ne pourrait pas être atteint sans ces canaux de refroidissement. En effet, sous l'action des courants de Foucault, la tempéra ture atteinte serait susceptible de causer des avaries. Par ailleurs, ces canaux radiaux agissent d'eux-mêmes comme des éléments d'un ventila teur centrifuge.
Par ailleurs, dans un tel dispositif le flux magnétique qui sort par un des pôles du stator doit obligatoirement traverser la totalité de l'épaisseur du rotor avant de pénétrer dans le pôle opposé.
Dans l'exemple représenté à la fig. 7, le rotor comporte des canaux coniques 36 et des canaux se terminant par un chanfrein 35.
Les canaux peuvent présenter une section dont le périmètre est plus grand que celui de la section d'un trou lisse. Un tel canal 38 peut être pourvu de cannelures 39 (fig. 8) qui per mettent une augmentation sensible de la surface de refroidissement; une telle disposition est accompagnée d'une diminution de la réluctance par rapport au trou lisse circonscrit et par ces moyens il est possible d'augmenter le nombre des canaux et leur efficacité globale au point de vue calorifique sans atteindre une trop grande saturation magnétique.
Sur l'une ou l'autre des faces actives du rotor, on peut prévoir outre des canaux, des évidements en forme de gorges destinés à aug menter également la réluctance. Ces évidements peuvent être intercalés entre les rangées de canaux ou au contraire coïncider avec lesdites rangées.
La fig. 9 représente le développement d'un rotor pourvu à la fois de canaux circulaires 34, d'évidements 42 orientés parallèlement aux génératrices de rotor et de lumières 41 dont la direction est la même que celle des évidements 42. Ces évidements 42 s'étendent jusqu'à des évide ments circulaires 43.
On peut également prévoir un décalage des dentures polaires de signes opposés, dans le sens du mouvement du rotor ou dans le sens opposé. Pour un dispositif dont le rotor tourne succes sivement dans un sens ou dans l'autre, il peut être avantageux de disposer les dents intérieures du stator face aux intervalles subsistant entre les dents extérieures du même stator. De même, le nombre des dents extérieures peut être différent du nombre des dents intérieures.
La fig. 10 montre sur les pôles 49 des évide ments 48 ayant la forme de gorges circulaires. De tels évidements peuvent être disposés de façon à être approximativement en regard des canaux 34 pratiqués dans le rotor, l'ensemble de ces moyens concourant à augmenter la réluc tance. Ces évidements 48 pourraient au contraire être disposés pour faire face aux espaces com pris entre les files de canaux du rotor. Les ailettes 50 sont disposées radialement de ma nière à coïncider en chaque point avec la direc tion du champ magnétique.
La répartition et le nombre des canaux sont déterminés en fonction du refroidissement désiré et selon la localisation des portions de rotor à refroidir.
Dans la forme d'exécution de la fig. 11, le stator est pourvu de dents réparties selon deux secteurs latéraux et, dans ce cas, les parties du rotor soumises à l'induction sont limitées à deux secteurs latéraux g-1 et h-j. Cette réparti tion des dents polaires peut être obtenue, soit par resserrement dans la zone des deux secteurs précités des dents de la carcasse, soit par sup pression pure et simple de certaines d'entre elles. Tout le flux de la carcasse est concentré dans les dents subsistantes. De cette manière, l'encombrement dans le sens vertical est réduit approximativement à l'encombrement du rotor.
Les secteurs libres g-h et 1-j dudit rotor sont entièrement dégagés pour la ventilation.
Les dispositifs décrits sont destinés à être utilisés comme ralentisseur sur un véhicule. Ainsi qu'on le voit sur la fig. 12, un tel dispo sitif 57 est interposé sur l'arbre de transmission 58 dudit véhicule. Il est avantageux, dans une telle disposition, de pourvoir la face avant du dispositif du ventilateur ci-dessus décrit et d'as socier à ce ventilateur des déflecteurs 55 cap tant, lors du déplacement du véhicule dans le sens de marche, une grande quantité d'air dont la vitesse vient s'ajouter à celle obtenue à l'aide -des aubes du ventilateur 56 seules. L'ensemble forme une sorte de tuyère qui augmente la vitesse et la quantité de fluide réfrigérant.
Il est à remarquer qu'une disposition analogue pour rait être prévue si le dispositif 57 étant disposé au delà de la boîte d'engrenages qui forme le renvoi transmetteur du mouvement de l'arbre moteur longitudinal aux arbres de roue. Par ailleurs; si le dispositif était disposé transversale ment au véhicule, des manches à air coudées ouvertes vers l'avant permettraient d'atteindre le même résultat.
Comme on le voit sur la fig. 13, on peut également améliorer, à réluctance égale, le refroidissement du rotor. A cet effet, le rotor 61 circulant entre les pôles 62 et 62a est pourvu de canaux qui sont constitués par des perfo rations taraudées à filets de forme triangulaire, ronde 64, trapézoïdale 65.
Toujours pour augmenter l'échange ther mique, la perforation du rotor peut être garnie d'un tube en tôle perforé tel que montré en 66, brasé sur la paroi du trou, de manière à aug menter à la fois la surface d'échange et la tur bulence des l'écoulement. On peut obtenir un résultat analogue en garnissant la paroi des trous 67 à l'aide d'un fil ondulé et roulé par exemple en forme de ressort à boudin. On peut encore garnir les trous à l'aide d'un profilé en matière bonne conductrice de la chaleur, brasé sur la surface du trou, par exemple, pour que sa grande surface puisse s'ajouter à la surface de la paroi du trou.
Pour lutter contre l'échauffement, il peut être avantageux, comme montré sur la fig. 14 de composer le rotor de plusieurs anneaux 78, 79, 80, 81 placés côte à côte et de ménager entre eux des espaces 82, 83, 84 disponibles pour la ventilation. Les surfaces qui limitent lesdits espaces peuvent avantageusement être munies chacune d'ailettes de refroidissement et de ventilation radiales ou autres et non repré sentées. L'assemblage des différents anneaux peut être effectué par tous moyens, par exemple un certain nombre de boulons 85 régulièrement répartis ou bien encore des tiges brasées inté rieurement et disposées dans des perforations réservées à leur réception.
Comme la chaleur se transmet de façon inégale dans les différentes parties du rotor, il y a avantage à le conformer selon une forme conique qui est resserrée du côté où l'échauf fement est le plus grand, l'angle du cône étant calculé pour que le rotor redevienne à peu près parallèle aux génératrices de l'entrefer en cours de fonctionnement à la température maximum de régime continu. Comme on le voit sur la fig. 15, le rotor est échauffé plus fortement dans sa portion 76, la plus proche des bobines et la moins bien ventilée. A froid, la surface extérieure du rotor est tronconique ainsi que sa surface intérieure, ces deux surfaces étant inégalement inclinées par rapport aux surfaces polaires.
A chaud, un tel rotor se redresse pour venir occuper à peu près la position indiquée en 77. Cette disposition permet d'éviter de prévoir un entrefer trop important et une dépense corrélativement trop grande d'ampères- tours magnétisants.
Pour assurer en toute sécurité le fonction nement avec des entrefers aussi réduits que possible, l'augmentation de diamètre du rotor 91 sous l'effet de l'échauffement peut être sensi blement atténuée par des fentes 90 de dilatation réparties sur sa circonférence (fig. 16). Ces fentes 90 taillées de préférence dans toute l'épaisseur du rotor 91, peuvent être orientées dans la direction des génératrices ou dans des direc tions inclinées. Elles peuvent être associées en quinconce les unes débouchant sur une des faces frontales et les autres sur la face opposée.
Les surfaces de coupure de ces fentes 90 peuvent être munies d'ailettes de ventilation et de refroidissement.
Comme la chaleur développée dans le rotor se transmet à ses bras de support, il convient d'agencer ces derniers de façon à leur permettre de suivre les dilatations du rotor tout en respec tant la mise en position et le centrage de ce dernier. Comme on le voit sur la fig. 17, qui est un pur schéma agrégatif, différents agencements peuvent être envisagés; les bras peuvent être inclinés sur le rayon comme les bras 70, 71 et 72 et leur flexion propre permet de rattraper les différences de rayon de l'ordre du millimètre qui résultent de la dilatation du rotor.
La même flexion peut être obtenue à l'aide de bras plus ou moins ondulés tels que les bras 73 et 74 dont la partie courbe peut être aussi bien disposée dans des plans perpendi culaires à l'axe de rotation que dans des plans inclinés sur cet axe. Les bras peuvent eux-mêmes être inclinés sur l'axe pour former ainsi une sorte de cône déformable. Ils peuvent être pourvus, comme indiqué en 72 de fentes 75 s'ouvrant alternativement. sur un bord et sur l'autre pour augmenter les possibilités de défor mation élastique. Ils pourraient enfin être reliés à la jante et au moyeu par des ressorts ou des articulations leur permettant un faible dépla cement.
Comme on le voit sur la fig. 18, pour éviter un effet de sirène consécutif à la rencontre des perforations et des lignes d'arête des pôles 69, ces perforations sont réparties le long de lignes droites el -<B>fi,</B> e2 - f2, etc... inclinées sur les génératrices; ces lignes pourraient aussi être courbes; la répartition est faite pour que tous les trous d'une rangée ne se présentent pas simultanément sous les arêtes des pôles. Pour enlever aux vibrations tout caractère périodique gênant ou rejeter la période en dehors du 'do maine audible, on peut faire varier la distance séparant deux rangées.