Machine rotative électromagnétique La présente invention concerne une machine rotative électromagnétique, notamment susceptible de fonctionner comme embrayage et variateur de cou <U>ple</U> et/ou comme frein.
La machine rotative suivant l'invention est carac térisée en ce qu'elle comprend au moins un électro aimant et un support rotatif en matière amagnétique relié<B>à</B> un arbre tourillonné dans l'axe géométrique de cet électro-aimant, ce support présentant un ou plusieurs axes placés entre les pôles de l'électro aimant, chaque axe portant un noyau annulaire en matiùre magnétique pouvant tourner fou sur cet axe et dont la face orientée vers l'électro-aimant est gar nie d'une pellicule de matière lubrifiante diamagné- tique.
Si l'électro-aimant est mobile, il peut être calé sur un arbre rotatif, l'alimentation de la bobine de cet électro-aimant en courant électrique pouvant s'effec tuer par exemple par bagues collectrices. Dans ce cas, l'excitation de la bobine établit un couplage an gulaire entre les deux arbres de l'électro-aimant et du support, et la machine fonctionne comme un em brayage ou un variateur de couple, selon le degré d'excitation de la bobine.
Si l'électro-aimant est fixe, l'excitation de la bo bine tend<B>à</B> immobiliser le support par rapport<B>à</B> cet électro-aimant fixe et la machine fonctionne alors comme frein.
Suivant une autre variante de réalisation, cette machine peut également constituer un embrayage si l'électro-aimant est fixe et si l'on interpose entre cet électro-aimant et le support amagnétique portant le ou les noyaux annulaires un plateau magnétiquement polarisable calé sur un arbre rotatif qui doit être cou <B>plé</B> angulairement <B>à</B> l'arbre du support.
Dans les dessins annexés sont représentées,<B>à</B> titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. <B>1</B> est une vue en coupe diamétrale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue de face du support rotatif de la, machine représentée sur la fig. <B>1,</B> un seul noyau annulaire étant représenté.
La fig. <B>3</B> est une vue en coupe diamétrale de la deuxième forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue de face d'un plateau pola- risable de la machine représentée sur la fig. <B>3.</B> Suivant la forme d'exécution représentée sur les fig. <B>1</B> et 2, l'arbre<B>1,</B> qui est entraîné par un moteur quelconque, porte un électro-aimant 2, claveté sur cet arbre comm indiqué en 2a. On a montré en<B>2b</B> la bobine de cet électro-aimant, dont l'alimentation est assurée par des bagues collectrices<B>3.</B> Cette ma chine comporte également un électro-aimant fixe<B>7,</B> dont la bobine est indiquée en<B>7b.</B>
Un support<B>6</B> en matière amagnétique est angu- lairement solidaire d'un arbre 6a, qui peut former un arbre d'utilisation ou qui peut être relié<B>à</B> un tel ar bre. Cet arbre 6a est tourillonné dans les carcasses des électro-aimants 2 et<B>7</B> par des roulements ou pa- hers <B>6b.</B> Le support<B>6</B> est par exemple en matière plastique et, suivant la forme de réalisation représen tée, il est venu de moulage avec l'arbre d'utilisation <I>6a.</I>
Le support<B>6</B> présente, entre les pôles des électro- aimants 2,<B>7,</B> des paires d'axes<B><I>5,</I></B><I> 5a.</I> Les axes<B>5</B> sont dirigés vers rélectro-aimant 2, tandis que les axes 5a sont dirigés vers l'électro-aimant<B>7.</B> Ces axes servent au montage<B>à</B> rotation de noyaux annu laires 4, 4a en matière magnétique. Comme visible sur la fig. <B>1,</B> des parties de chaque noyau se trouvent en face des pôles Nord et Sud engendrés dans la car casse de chaque électro-aimant par rexcitation de sa bobine.
Selon la puissance que l'on désire utiliser<B>à</B> partir d7un électro-aimant donné, on peut prévoir une ou plusieurs paires d'axes<B><I>5,</I></B><I> 5a</I> et une ou plu sieurs paires de noyaux annulaires 4, 4a. Un seul axe et un seul noyau ont été représentés sur la fig. 2.
Suivant la forme d'exécution que montre la fic, <B>1</B> les noyaux magnétiques 4, 4a sont des noyaux pleins, qui sont montés de façon<B>à</B> pouvoir tourner fous sur les axes<B><I>5,</I></B><I> 5a,</I> les dimensions de ces axes et de ces noyaux étant calculées de façon<B>à</B> permettre un léger débattement axial des noyaux sur les axes, afin de supprimer toute friction mécanique inutile quand l'électro-aimant conjugué est au repos. Toutefois, ce débattement axial sera maintenu de préférence<B>à</B> une faible valeur, afin d'éviter des chocs nuisibles<B>à</B> la tenue des matériaux au moment de l'excitation des électro-aimants.
Les noyaux pleins 4, 4a peuvent présenter toute composition désirée, de caractère magnétique, et ils sont garnis sur leur face dirigée vers l'électro-aimant conjugué d7une très mince pellicule de matière lubri fiante, par exemple de bisulfure de molybdène, de caractère diamagnétique.
Les noyaux pleins représentés pourraient être remplacés, si désiré, par des roulements ou des bu tées analogues, capables de remplir par leur carac tère magnétique une fonction équivalente<B>à</B> celle des noyaux pleins, c'est-à-dire de compléter le trajet du flux magnétique engendré lors<B>de</B> l'excitation de la bobine de chaque électro-aimant.
Le fonctionnement<B>de</B> cette machine est le<B>sui-</B> vant: on étudiera tout d'abord le fonctionnement de la partie de la machine formant embrayage et varia teur de couple. Lors de rexcitation de la bobine<B>2b</B> de l'électro-aimant 2, un flux magnétique est engen dré dans la carcasse de cet électro-aimant, comme indiqué précédemment, en formant des pôles Nord et Sud, et le circuit magnétique est complété<B>à</B> travers chaque noyau 4 qui subit alors une polarisation,<B>à</B> travers l'entrefer matériel extrêmement étroit cons titué par la pellicule de lubrifiant.
La production de pôles Nord et Sud dans les parties des noyaux 4 qui se trouvent en face des pôles Nord et Sud formés sur la carcasse provoque la rotation de ces noyaux 4 au tour de leurs axes<B>5,</B> en même temps qu'une attrac tion électromagnétique<B>à</B> travers la pellicule de lubri fiant portée par ces noyaux. On conçoit que cette rotation du noyau renouvelle continuellement cette pellicule de lubrifiant, en réduisant la friction méca nique.
L'attraction magnétique précitée établit un ac couplement angulaire entre rarbre <B>1</B> et le support<B>6,</B> par suite du couple résultant de l'effet d7entraînement exercé par les noyaux annulaires 4 sur les axes ex centrés<B>5</B> du support. Le degré d'excitation de la bobine<B>2b</B> détermine l'amplitude de rattraction ma gnétique produite et, en fonction du couple résistant appliqué<B>à</B> l'arbre 6a, le glissement entre rélectro- aimant 2 et le support<B>6,</B> de sorte que cette partie de la machine fonctionne en variateur de couple. La rotation des noyaux 4 se poursuit jusqu'au collage complet de ces noyaux contre la carcasse<B>de</B> l'électro aimant.
Uautre partie de la machine, qui Icomprend l'électro-aimant fixe<B>7,</B> travaille comme frein. Le fonctionnement est analogue<B>à</B> celui décrit précédem ment pour la partie embrayage de cette machine. Le freinage peut être plus ou moins rapide, selon le degré d'excitation<B>de</B> la bobine<B>7b.</B>
Si désiré, on peut placer un ressort entre les noyaux 4,<I>4a</I> et le support<B>6.</B> Ce ressort a pour but de maintenir les faces lubrifiées des noyaux parallèles aux faces des électro-aimants. On peut prévoir<B>à</B> cet effet des ressorts plats, en spirale ou de forme géo métrique quelconque, favorisant une pression cons tante et une portée parallèle des surfaces en con tact.
Le support magnétique peut être en métal, en alliage ou en matière plastique, et il présente une résistance mécanique fournissant la marge de sécurité nécessaire pour supporter les efforts auquel il est destiné.
Sur les fig. <B>3</B> et 4, on a représenté une machine formant embrayage, comportant un électro-aimant fixe. Uarbre moteur 21 est tourillonné ici par des roulements 2la dans l'électro-aimant 22, qui est fixe et dont la bobine<B>22b</B> est alimentée<B>à</B> travers un orifice<B>15.</B> Uarbre moteur 21 présente,<B>à</B> son extré mité, une partie de plus grand diamètre<B>8,</B> dont est angulairement solidaire un plateau polarisable dési gné d7une façon générale par la référence 12.
On a indiqué en<B>26</B> un support en matière amagnétique qui est analogue<B>à</B> celui représenté sur les fig. <B>1</B> et 2 et qui est rendu solidaire d'un arbre d'utilisation 26a, ce support étant centré par des paliers ou roulements <B>26b.</B> Le support<B>26</B> présente des axes excentrés<B>25</B> servant au montage de noyaux annulaires rotatifs 24 comme précédemment.
Comme visible sur les fig. <B>3</B> et 4, le plateau polarisable 12 présente une couronne magnétique in terne<B>9,</B> une couronne magnétique externe 9a et une couronne amagnétique médiane<B>10.</B> Des orifices<B>11,</B> <I>l la</I> sont ménagés dans les couronnes<B>9</B> et<B>10,</B> com me montré sur la fig. 4, pour améliorer le refroidis sement.
Lors de l'excitation de la bobine<B>22b,</B> des pôles Nord et Sud sont engendrés dans le plateau 12, par polarisation de ce plateau, et comme précédemment, il en résulte une attraction magnétique des noyaux 24,<B>à</B> travers Pentrefer matérialisé par la pellicule de lubrifiant qui garnit leur face dirigée vers l'électro aimant 22 et le plateau 12, qui est interposé entre les noyaux 24 et l'électro-aimant 22. La polarisation des noyaux 24 provoque ici encore leur rotation, avec les mêmes résultats que ceux indiqués pour la ma chine visible sur les fig. <B>1</B> et 2.
<B>Il</B> est évident qu'on peut conjuguer ici<B>à</B> l'autre face du support<B>26</B> un électro-aimant et des noyaux, afin de réaliser un frein. On peut également incorpo rer<B>à</B> cet agencement des ressorts, comme indiqué précédemment. Les électro-aimants fixes ou rotatifs peuvent com porter deux ou plusieurs paires de pôles concentri ques ou alternés.
La puissance qui doit être contrôlée lors de l'ali mentation des bobines des électro-aimants des ma chines décrites est très faible. Ainsi, pour une ma chine travaillant en variateur de couple, la puissance <B>à</B> contrôler est inférieure<B>à</B> un dixième de watt par cheval-vapeur, tandis qu'elle est en moyenne d'un kilowatt par cheval-vapeur dans les dispositifs ordi naires<B>à</B> moteur<B>à</B> courant continu. Cette faible<B>puis-</B> sance de contrôle permet en particulier l'utilisation de dispositifs de commande électronique très simplifiés, <B>à</B> semi-conducteurs.
Les noyaux annulaires de la machine peuvent avoir une section transversale de forme géométrique quelconque, mais ils présenteront de préférence une forme cylindrique.
Ces noyaux peuvent être en matière magnétique quelconque. Une solution paraissant judicieuse con siste<B>à</B> utiliser des noyaux formés par des agglomérés de fer poreux. Les agglomérés utilisés sont impré gnés au préalable d'un lubrifiant diamagnétique,<B>gé-</B> néralement solide, par exemple de bisulfure<B>de</B> mo- lybdène ou d'une combinaison argent-bisulfure de molybdène. Du fait de la porosité, le lubrifiant re vient constamment<B>à</B> la surface pendant le fonction nement pour constituer une pellicule lubrifiante <B>( </B> auto-lubrification <B> ).</B> Les noyaux peuvent être trai tés directement pour faciliter cette auto-lubrification,
et si désiré, les surfaces portantes des électro-aimants peuvent subir des traitements analogues.
Une machine du type décrit présente de nom breuses possibilités d'applications. Elle peut travailler en transmetteur et limiteur de couple, en variateur de vitesse, en embrayage et en frein<B>à</B> action rapide ou ralentie. Elle peut être appliquée utilement<B>à</B> n'importe quelles constructions électromécaniques, par exemple aux machines de traction, aux appareils de levage, aux machines-outils, aux machines d'im primerie, etc., chaque fois qu'on a besoin d'un ré glage précis de la vitesse et d'une réponse réglable <B>à</B> volonté, tant dans la variation du couple ou de la vitesse que dans le freinage. Le petit volume des ma chines décrites et le très faible courant absorbé par rapport<B>à</B> la puissance transmise en augmentent en core l'intérêt.