CH372880A - Device for centering the rotor of a rotating machine - Google Patents

Device for centering the rotor of a rotating machine

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CH372880A
CH372880A CH872361A CH872361A CH372880A CH 372880 A CH372880 A CH 372880A CH 872361 A CH872361 A CH 872361A CH 872361 A CH872361 A CH 872361A CH 372880 A CH372880 A CH 372880A
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CH
Switzerland
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magnetic
rotor
centering
magnetic member
teeth
Prior art date
Application number
CH872361A
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French (fr)
Inventor
Lucien Carriere Raymond
Saint-Vaulry Robert De
Fehr Henri
Original Assignee
Sulzer Constr Mecan
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    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps

Description

  

  Dispositif de centrage du rotor     d'une        machine    tournante    La présente invention     concerne    un dispositif de  centrage du rotor d'une machine tournante.  



  On connaît déjà des dispositifs de centrage fai  sant appel à un flux magnétique pour maintenir un  rotor coaxial à un organe magnétique inducteur de  centrage fixe. Cependant les     différentes    solutions  proposées ne permettent pas d'obtenir un centrage  rigoureux.  



  La présente invention vise à réaliser un disposi  tif de centrage qui assure le maintien rigoureuse  ment coaxial du rotor par     rapport    à l'axe de l'organe  magnétique de     centrage.     



  La présente invention a pour objet un dispositif  de centrage du rotor d'une machine tournante, com  prenant un organe magnétique inducteur de centrage,  coaxial et adjacent au rotor, des moyens pour pro  duire un     flux    magnétique dans cet organe magnéti  que inducteur de centrage, lequel comporte, sur sa  face transversale qui est voisine du rotor, des pièces  polaires constituées par deux couronnes concentri  ques, à savoir une couronne intérieure et une cou  ronne extérieure, et un organe     magnétique    porté par  la face transversale du rotor qui fait face audit  organe magnétique inducteur de centrage, cet organe  magnétique comportant deux couronnes concentri  ques intérieure et extérieure disposées en regard des  couronnes polaires correspondantes de l'organe  magnétique inducteur de centrage,

   caractérisé en ce  que chacune des couronnes de l'organe magnétique  inducteur de centrage et de l'organe magnétique du  rotor est constituée par plusieurs     nervures    concen  triques     terminées    par des arêtes vives, de manière  que le     flux    magnétique produit dans l'organe magné  tique inducteur de centrage se ferme par l'organe  magnétique du rotor et assure le     maintien    du rotor  centré sur l'axe de     l'organe    magnétique inducteur  de centrage.

      Pour équilibrer et compenser la force d'attrac  tion     axiale    exercée par l'organe magnétique induc  teur de centrage sur le rotor, on peut prévoir un  organe magnétique inducteur     auxiliaire    exerçant sur  ce rotor une force axiale opposée à celle exercée  par l'organe magnétique     inducteur    de centrage.  



  Les flux magnétiques produits dans les circuits  magnétiques inducteurs de centrage et auxiliaires  peuvent être produits soit par des aimants perma  nents, soit par des électro-aimants.  



  Le dispositif selon l'invention permet de suppri  mer, dans une machine     tournante,    l'arbre portant le  rotor ainsi que les paliers de centrage de cet arbre.  



  Le     dispositif    selon l'invention peut être notam  ment     utilisé    pour transmettre un couple entre le  rotor et un arbre menant ou mené.  



  Dans ce cas, la transmission du couple entre  l'arbre et le rotor peut se faire à travers une paroi  étanche, le rotor menant ou mené étant disposé dans  une enceinte rigoureusement hermétique, de sorte  qu'il n'est pas nécessaire de prévoir pour ce rotor  des     paliers,    leur graissage, ni des dispositifs d'étan  chéité sur l'arbre du rotor puisque celui-ci est  supprimé.  



  D'autre part, dans toutes les formes d'exécution,  la suppression de l'arbre portant le rotor et de ses       paliers    peut conduire à une réduction sensible du  volume total de la machine, ce qui peut, dans cer  tains cas, être un avantage appréciable.  



  On décrira ci-après, à titre d'exemple, diverses  formes de réalisation de la présente invention en se  référant au dessin annexé, dans lequel:  La     fig.    1 est une vue en coupe longitudinale  d'un coupleur électromagnétique.  



  La     fig.    2 est une demi-vue en élévation du rotor  mené du coupleur suivant la     fig.    1.      La     fig.    3 est une vue en coupe longitudinale  d'un autre coupleur électromagnétique.  



  La     fig.    4 est une demi-vue en élévation du rotor  mené du coupleur suivant la     fig.    3.  



  La     fig.    5 est une vue en coupe     longitudinale          partielle,    à plus grande échelle, du coupleur suivant  la     fig.    3, le rotor mené étant supposé être excentré  par     rapport    au rotor menant.  



  La     fig.    6 est une vue en perspective des rotors  menant et mené et de l'organe     inducteur        fixe    du  coupleur suivant la     fig.    3, ces éléments étant coupés  par un plan diamétral.  



  Le coupleur électromagnétique représenté sur les       fig.    1 et 2 comprend essentiellement un arbre mo  teur 1, dont est     solidaire    un rotor     menant    2, et un  rotor mené     flottant    3, dont est solidaire un organe de  travail 4 de la machine     entraînée.    Dans l'exemple       considéré,    cet organe de travail est une roue de  compresseur. Le rotor mené 3 et la roue de com  presseur 4 sont disposés dans une enceinte herméti  que 5     délimitée    par une enveloppe 35 et séparée  d'une     enceinte    6, dans laquelle se trouve le rotor  menant 2, par une cloison étanche 7.  



  L'arbre menant 1 est solidaire d'un collet de  butée 8, qui transmet à un palier 9 les poussées  axiales auxquelles est     soumis    l'arbre 1. Cet arbre 1  est d'autre part guidé par un second palier radial 10,  les paliers 9 et 10 étant montés dans une enveloppe  11, dans     laquelle    est logé le rotor menant 2. L'enve  loppe 11 porte un organe magnétique inducteur  annulaire 12, à section en U, dans lequel est logé un  enroulement inducteur     fixe    13 produisant un flux  magnétique     (     servant à la transmission du couple  entre le rotor menant 2 et le rotor mené 3.

   Le  rotor menant 2 présente un premier ensemble de  dents 14, disposées suivant une couronne extérieure,  et un second ensemble de dents 15 disposées sui  vant une couronne     intérieure.    Les     couronnes    de  dents extérieures 14 et     intérieures    15 sont séparées  par une entretoise annulaire en matière     amagnéti-          que    16.  



  Le rotor mené 3 comprend, de l'autre côté de la  cloison étanche 7 et en regard du rotor menant 2,  un premier organe magnétique annulaire 17 présen  tant une couronne de dents extérieures 18 et une  couronne de dents     intérieures    19. Les couronnes de  dents extérieures 18 et 14 d'une part, et intérieures  19 et 15 d'autre part, sont respectivement disposées  en regard les unes des autres de chaque côté de la  cloison étanche 7.  



  Le coupleur     décrit    à titre d'exemple étant du  type synchrone, les dents 14 et 15 du rotor     menant     2 sont en nombre égal au nombre de dents 18 et 19  du rotor mené 3. Il est évident que l'on peut envisa  ger de la même façon de     réaliser    un coupleur asyn  chrone en prévoyant des nombres de dents diffé  rents sur les rotors menant et mené.  



  Le rotor mené 3 porte un second organe magné  tique     annulaire    21, coaxial au premier, cet organe  magnétique 21 coopérant avec un organe     inducteur       magnétique de centrage 22. L'organe magnétique in  ducteur de centrage 22 est porté par une partie 23  de l'enveloppe extérieure de la machine et comprend  essentiellement deux anneaux en matière magnétique  24 et 25 réunis par une entretoise annulaire 26 en  matière     amagnétique,    un enroulement inducteur an  nulaire 27 étant logé entre les     anneaux    24 et 25.  



  Ces anneaux 24 et 25 présentent respectivement,  sur leurs faces transversales qui font face au rotor  mené 3, des couronnes polaires extérieure 28 et inté  rieure 29. La couronne polaire extérieure 28 est  constituée par deux     nervures    circulaires présentant  des arêtes vives, tandis que de la même manière la  couronne polaire intérieure 29 est constituée par  trois nervures circulaires à arêtes vives.  



  De la même façon, le second organe magnétique  21 du rotor mené 3 présente deux couronnes, à  savoir une couronne extérieure 31 et une couronne  intérieure 32. Ces couronnes 31 et 32 sont comme  précédemment constituées respectivement par deux  et trois nervures circulaires à arêtes vives. Les ner  vures des couronnes 31 et 32 ont les mêmes diamè  tres, les mêmes pas et la même répartition que les  nervures des couronnes correspondantes 28 et 29 et  leur font face.  



  Le centrage du rotor mené 3 est obtenu par l'ali  mentation de l'enroulement     inducteur    27, lequel  produit un flux magnétique     4)1.    Ce flux magnétique       #)1    se ferme à travers les anneaux 24 et 25, le second  organe magnétique 21 du rotor 3 et la partie 23 de  l'enveloppe extérieure de la machine.

   Le     flux        qDl    est  concentré dans les nervures constituant les différen  tes couronnes extérieures 28 et 31 et intérieures 29  et 32 et assure de ce fait une mise en position très  précise du rotor mené 3 par     rapport    à l'axe longi  tudinal     X-X    de la machine, position pour laquelle la  réluctance de l'ensemble du circuit magnétique de  centrage est minimale.  



  Le nombre de nervures des couronnes intérieure  et extérieure est différent car     il    est nécessaire que la  section de passage     offerte    au flux magnétique soit  constante tout le long du trajet de ce flux.  



  Le second organe magnétique 21 du rotor mené  3 présente en outre à sa périphérie une jupe cylin  drique 33, qui repose par sa face transversale sur  une surface d'appui annulaire plane 34 prévue dans  l'enveloppe 35 abritant le rotor mené 3. Suivant  d'autres variantes de     réalisation,    cette surface d'appui  pourrait être conique ou sphérique.  



  Par suite des forces d'attraction axiales dues aux       flux    magnétiques     q)    et     (P1,    le rotor mené 3 exerce  une pression sur la surface 34. Pour régler à volonté  cette pression, on a prévu un organe magnétique  inducteur auxiliaire 36 constitué par une cuirasse  annulaire 37, à     l'intérieur    de laquelle est logé un  enroulement inducteur 38 alimenté en courant conti  nu ou redressé. Le rotor mené 3     porte    d'autre     part     un anneau continu 39, en métal magnétique.

   Le       flux        (P.    engendré par l'organe magnétique inducteur  auxiliaire 36 se ferme dans l'anneau continu 39, si      bien que ce dernier est soumis à une force d'attrac  tion axiale en direction de cet organe inducteur 36.  Cette force d'attraction axiale peut donc être réglée  à volonté, par variation de l'excitation de l'enroule  ment inducteur 38, de manière à équilibrer en partie  la pression exercée par le rotor mené 3 sur la       surface    d'appui 34.  



  Sur les     fig.    3 à 6 est représenté un autre coupleur  électromagnétique, dans lequel le     flux    magnétique  produit par le circuit magnétique inducteur de cen  trage sert également à la transmission du couple  entre le rotor menant 42 et le rotor mené     flottant     43. Dans cette forme de réalisation, les éléments  similaires à ceux du coupleur des     fig.    1 et 2     portent     les mêmes nombres de référence.

   Sur la     fig.    3, l'arbre  moteur 1 du coupleur porte un plateau 41, qui est  claveté à une     extrémité    et sur lequel sont fixés deux  anneaux     rotoriques    coaxiaux 44 et 45, en métal  magnétique, réunis par une entretoise     annulaire          amagnétique    46. Les éléments 41, 44, 45 et 46 cons  tituent le rotor menant 42 et dans l'espace annulaire  compris entre les anneaux 44 et 45 est logé l'organe  magnétique annulaire fixe 12, porté par l'enveloppe  11 de la machine, et comprenant à l'intérieur l'enrou  lement inducteur 13.  



  Comme dans le premier exemple précédemment  décrit, le rotor mené 43 est solidaire de l'organe de  travail 4 de la machine et est disposé dans; une  enceinte hermétique 5, laquelle est     délimitée    par une  enveloppe 48 et une cloison étanche de séparation  47.  



  Le rotor mené 43 comprend un seul organe  magnétique 49 constitué par un plateau annulaire,  dont le diamètre est grand par rapport à la hauteur  et sur lequel est fixé l'organe de travail de la  machine.  



  L'organe magnétique 49 présente deux ensembles  de dents extérieures 50 et     intérieures    51 disposées  suivant deux couronnes concentriques à l'axe longi  tudinal     Y-Y    du rotor. Les dents 50 et 51 résultent  du découpage, au moyen d'incisions radiales, de  couronnes continues analogues aux couronnes exté  rieure 31 et intérieure 32 du rotor mené 3 du cou  pleur des     fig.    1 et 2. Chaque dent 50 de la couronne  extérieure est constituée par deux nervures concen  triques, à arêtes vives, et, de même, chaque dent 51  de la couronne intérieure est constituée par trois  nervures concentriques, également à arêtes vives.

   Les  dents extérieures 50 et intérieures 51 sont disposées  par paires suivant des rayons formant entre eux  un angle constant, la somme des longueurs des arcs  que constituent les nervures d'une dent extérieure 50  étant égale à la somme des longueurs des arcs que  constituent les nervures de la dent     intérieure    51  disposée suivant le même rayon. On obtient ainsi une  section constante pour le passage du flux magnéti  que     ( 3.     



  Le rotor menant 42 est constitué, de l'autre côté  de la cloison étanche 47, de la même façon que le  rotor mené 49. Les anneaux 44 et 45 sont prolon-         gés    par des dents polaires disposées respectivement  suivant des couronnes extérieure et intérieure. Les  dents extérieures 52 et     intérieures    53 sont réalisées  de la même façon que les dents correspondantes  50 et 51 du rotor mené 43.

   Dans     cette    forme de  réalisation, le flux magnétique     03    produit par     l'enrou-          lëment    inducteur 13 se ferme à travers les anneaux       rotoriques    44, 45 et l'organe magnétique 49, en  étant concentré dans les nervures des dents intérieu  res 53, 51 et extérieures 52, 50.  



  En fonctionnement, la position du rotor mené  43 est celle qui fournit la réluctance minimale du  circuit magnétique, c'est-à-dire celle pour laquelle les  arêtes des nervures des dents 50-53 sont disposées  en regard les unes des autres. L'axe de rotation du  rotor mené 43 est     ainsi    déterminé par la     liaison     magnétique avec le rotor menant 42, l'axe de ce  rotor menant     étant    défini matériellement par les  paliers 9 et 10.  



  D'autre part, la coïncidence respective des dents  50, 51 avec les dents 52, 53 définit la position de       réluctance        minimale,    à laquelle correspond le couple  de transmission synchrone qui est fonction, pour des  dimensions données, de l'intensité d'excitation de  l'enroulement inducteur 13.  



  On peut encore dire que le circuit magnétique  ainsi constitué présente une réluctance<U>minim</U>ale  lorsque trois conditions sont remplies à savoir  1. Coïncidence de l'axe     Y-Y    du rotor mené 43  avec l'axe     X-X    du rotor menant 42.  



  2. Disposition en regard les unes des autres, des  deux côtés de la cloison 47, d'une part des dents  50 et 52 et d'autre part des dents 51 et 53.  



  3.     Distance        minimale    a     (fig.    6) entre les arêtes des  dents en regard.  



  La paroi étanche 47 disposée entre les rotors       menant    et mené étant constituée en une matière       amagnétique    et mauvaise conductrice de l'électricité,  dès que l'on     alimente    l'enroulement d'excitation 13,  le flux magnétique     (1)3        s'établit    en empruntant les  zones les plus perméables.

   Pour que la réluctance  du circuit magnétique soit     minimale,    il faut que les  axes     X-X    du rotor     menant    42 et     Y-Y    du rotor mené  43     cdincident.    Si un écart e     (fig.    5) tend à se pro  duire entre les axes     X-X    et     Y-Y,    des forces de  rappel magnétiques FO et     Fl        sollicitent    respective  ment les rotors 43 et 42 et tendent de toute façon  à rétablir la coïncidence des axes     X-X    et Y-Y.  



  Comme dans la forme de réalisation des     fig.    1  et 2, un organe magnétique inducteur     auxiliaire    36  est prévu pour créer un flux magnétique     ( 2    contre  balançant l'attraction axiale exercée par le circuit  magnétique inducteur de centrage sur le rotor mené  43.  



  Dans toutes les formes de     réalisation,    le rotor  mené 3 ou 43     tourne    en étant centré sur les     paliers     9 et 10, mais sans liaison matérielle avec ceux-ci, le  couple     d'entraînement    étant fonction du courant  d'excitation dans l'enroulement     inducteur    13.      Le rotor mené 43 peut par conséquent tourner à  l'intérieur d'une ambiance quelconque en étant com  plètement isolé du     milieu    extérieur. Les paliers de       centrage    du rotor 43 sont en fait constitués par les  paliers extérieurs de l'arbre moteur 1.  



  Dans une variante, les rôles des rotors peuvent  être inversés, le rotor     flottant    étant alors le rotor  d'une turbine et     entraînant    le rotor mené solidaire  d'une     générarice.    De même, bien que l'on ait prévu,  pour le dispositif de transmission du couple, un     entre-          fer    plan, il est évident que l'on     pourrait    réaliser ce  dispositif de transmission de la même façon au  moyen d'un entrefer     cylindrique.     



  Dans la forme de     réalisation    des figures 1 et 2,  l'organe magnétique 17 portant les dents 18 et 19  pourrait être remplacé par un simple plateau continu  recouvert d'une     pellicule    conductrice,     l'entrainement     se faisant alors par     l'intermédiaire    des courants de  Foucault produits dans cette     pellicule.     



  On peut prévoir, pour les     nervures    constituant  les     différentes    dents et couronnes, des profils diffé  rents, la condition essentielle à respecter étant que  ces nervures soient terminées par des arêtes vives  pour assurer     une    mise en position très précise des  deux rotors l'un par rapport à l'autre.



  Device for centering the rotor of a rotating machine The present invention relates to a device for centering the rotor of a rotating machine.



  Centering devices are already known which make use of a magnetic flux to maintain a rotor coaxial with a fixed centering inducing magnetic member. However, the various solutions proposed do not make it possible to obtain a rigorous centering.



  The present invention aims to provide a centering device which ensures that the rotor is kept strictly coaxial with respect to the axis of the magnetic centering member.



  The present invention relates to a device for centering the rotor of a rotating machine, comprising a centering inducing magnetic member, coaxial and adjacent to the rotor, means for producing a magnetic flux in this centering inducing magnet member, which comprises, on its transverse face which is adjacent to the rotor, pole pieces constituted by two concentric rings, namely an inner ring and an outer ring, and a magnetic member carried by the transverse face of the rotor which faces said member magnetic centering inductor, this magnetic member comprising two inner and outer concentric rings arranged opposite the corresponding pole rings of the magnetic centering inductor member,

   characterized in that each of the rings of the magnetic centering inducing member and of the magnetic member of the rotor is constituted by several concentric ribs terminated by sharp edges, so that the magnetic flux produced in the magnetic inducing member centering device is closed by the magnetic member of the rotor and maintains the rotor centered on the axis of the inducing magnetic centering member.

      In order to balance and compensate for the axial attraction force exerted by the centering magnetic inductor member on the rotor, an auxiliary inductor magnetic member can be provided exerting on this rotor an axial force opposite to that exerted by the inductive magnetic member centering.



  The magnetic fluxes produced in the centering and auxiliary inductor magnetic circuits can be produced either by permanent magnets or by electromagnets.



  The device according to the invention makes it possible to eliminate, in a rotating machine, the shaft carrying the rotor as well as the centering bearings of this shaft.



  The device according to the invention can be used in particular to transmit a torque between the rotor and a driving or driven shaft.



  In this case, the transmission of the torque between the shaft and the rotor can take place through a sealed wall, the driving or driven rotor being placed in a strictly hermetic enclosure, so that it is not necessary to provide for this rotor bearings, their lubrication, or sealing devices on the rotor shaft since the latter is removed.



  On the other hand, in all embodiments, the elimination of the shaft carrying the rotor and its bearings can lead to a significant reduction in the total volume of the machine, which can, in certain cases, be a appreciable advantage.



  Various embodiments of the present invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a view in longitudinal section of an electromagnetic coupler.



  Fig. 2 is a half-elevation view of the driven rotor of the coupler according to FIG. 1. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of another electromagnetic coupler.



  Fig. 4 is a half-elevation view of the driven rotor of the coupler according to FIG. 3.



  Fig. 5 is a partial longitudinal sectional view, on a larger scale, of the coupler according to FIG. 3, the driven rotor being assumed to be eccentric with respect to the driving rotor.



  Fig. 6 is a perspective view of the driving and driven rotors and of the fixed inductor member of the coupler according to FIG. 3, these elements being cut by a diametral plane.



  The electromagnetic coupler shown in Figs. 1 and 2 essentially comprises a motor shaft 1, of which is integral a driving rotor 2, and a floating driven rotor 3, of which is integral a working member 4 of the driven machine. In the example considered, this working member is a compressor wheel. The driven rotor 3 and the compressor wheel 4 are arranged in a hermetic enclosure 5 delimited by a casing 35 and separated from an enclosure 6, in which the driving rotor 2 is located, by a sealed partition 7.



  The driving shaft 1 is integral with a thrust collar 8, which transmits to a bearing 9 the axial thrusts to which the shaft 1 is subjected. This shaft 1 is also guided by a second radial bearing 10, the bearings 9 and 10 being mounted in a casing 11, in which is housed the driving rotor 2. The casing 11 carries an annular magnetic inductor member 12, with a U-shaped section, in which is housed a fixed inductor winding 13 producing a magnetic flux. (used to transmit the torque between the driving rotor 2 and the driven rotor 3.

   The driving rotor 2 has a first set of teeth 14, arranged along an outer ring, and a second set of teeth 15 disposed along an inner ring. The outer 14 and inner 15 tooth crowns are separated by an annular spacer of non-magnetic material 16.



  The driven rotor 3 comprises, on the other side of the sealed partition 7 and facing the driving rotor 2, a first annular magnetic member 17 having a ring of outer teeth 18 and a ring of inner teeth 19. The rings of teeth exterior 18 and 14 on the one hand, and interior 19 and 15 on the other hand, are respectively arranged facing each other on each side of the watertight partition 7.



  The coupler described by way of example being of the synchronous type, the teeth 14 and 15 of the driving rotor 2 are equal in number to the number of teeth 18 and 19 of the driven rotor 3. It is obvious that one can envisage same way of making an asynchronous coupler by providing different numbers of teeth on the driving and driven rotors.



  The driven rotor 3 carries a second annular magnetic member 21, coaxial with the first, this magnetic member 21 cooperating with a magnetic centering inductor member 22. The centering inductor magnetic member 22 is carried by a part 23 of the casing exterior of the machine and essentially comprises two rings of magnetic material 24 and 25 joined by an annular spacer 26 of non-magnetic material, an annular inductor winding 27 being housed between the rings 24 and 25.



  These rings 24 and 25 have respectively, on their transverse faces which face the driven rotor 3, outer 28 and inner 29 pole rings. The outer pole ring 28 is formed by two circular ribs having sharp edges, while in the same way, the inner pole ring 29 is formed by three circular ribs with sharp edges.



  Likewise, the second magnetic member 21 of the driven rotor 3 has two rings, namely an outer ring 31 and an inner ring 32. These rings 31 and 32 are as previously formed respectively by two and three circular ribs with sharp edges. The ribs of the crowns 31 and 32 have the same diameters, the same pitches and the same distribution as the ribs of the corresponding crowns 28 and 29 and face them.



  The centering of the driven rotor 3 is obtained by supplying the inductor winding 27, which produces a magnetic flux 4) 1. This magnetic flux #) 1 closes through the rings 24 and 25, the second magnetic member 21 of the rotor 3 and the part 23 of the outer casing of the machine.

   The flow qDl is concentrated in the ribs constituting the various outer rings 28 and 31 and inner rings 29 and 32 and thereby ensures a very precise positioning of the driven rotor 3 with respect to the longitudinal axis XX of the machine, position for which the reluctance of the entire magnetic centering circuit is minimal.



  The number of ribs of the inner and outer rings is different because it is necessary for the passage section offered to the magnetic flux to be constant throughout the path of this flux.



  The second magnetic member 21 of the driven rotor 3 also has at its periphery a cylindrical skirt 33, which rests by its transverse face on a flat annular bearing surface 34 provided in the casing 35 housing the driven rotor 3. Next d other variant embodiments, this bearing surface could be conical or spherical.



  As a result of the axial attraction forces due to the magnetic fluxes q) and (P1, the driven rotor 3 exerts a pressure on the surface 34. To adjust this pressure as desired, an auxiliary inducing magnetic member 36 is provided, consisting of a breastplate. annular 37, inside which is housed an inductor winding 38 supplied with direct or rectified current The driven rotor 3 also carries a continuous ring 39, made of magnetic metal.

   The flux (P. generated by the auxiliary magnetic inductor member 36 closes in the continuous ring 39, so that the latter is subjected to an axial force of attraction in the direction of this inductor member 36. This force of Axial attraction can therefore be adjusted at will, by varying the excitation of the inductor winding 38, so as to partially balance the pressure exerted by the driven rotor 3 on the bearing surface 34.



  In fig. 3 to 6 is shown another electromagnetic coupler, in which the magnetic flux produced by the centering inducing magnetic circuit also serves to transmit the torque between the driving rotor 42 and the floating driven rotor 43. In this embodiment, the elements similar to those of the coupler of FIGS. 1 and 2 have the same reference numbers.

   In fig. 3, the motor shaft 1 of the coupler carries a plate 41, which is keyed at one end and on which are fixed two coaxial rotor rings 44 and 45, made of magnetic metal, joined by a non-magnetic annular spacer 46. The elements 41, 44 , 45 and 46 constitute the driving rotor 42 and in the annular space between the rings 44 and 45 is housed the fixed annular magnetic member 12, carried by the casing 11 of the machine, and comprising inside the inductor winding 13.



  As in the first example described above, the driven rotor 43 is integral with the working member 4 of the machine and is arranged in; a hermetic enclosure 5, which is delimited by an envelope 48 and a watertight separation wall 47.



  The driven rotor 43 comprises a single magnetic member 49 constituted by an annular plate, the diameter of which is large in relation to the height and on which the working member of the machine is fixed.



  The magnetic member 49 has two sets of outer 50 and inner 51 teeth arranged in two rings concentric with the longitudinal axis Y-Y of the rotor. The teeth 50 and 51 result from cutting, by means of radial incisions, continuous crowns similar to the outer 31 and inner 32 crowns of the driven rotor 3 of the weeping neck of FIGS. 1 and 2. Each tooth 50 of the outer ring is formed by two concentric ribs, with sharp edges, and, likewise, each tooth 51 of the inner ring is formed by three concentric ribs, also with sharp edges.

   The outer 50 and inner 51 teeth are arranged in pairs along radii forming between them a constant angle, the sum of the lengths of the arcs that constitute the ribs of an outer tooth 50 being equal to the sum of the lengths of the arcs that constitute the ribs. of the inner tooth 51 arranged along the same radius. We thus obtain a constant section for the passage of the magnetic flux (3.



  The driving rotor 42 is formed, on the other side of the sealed partition 47, in the same way as the driven rotor 49. The rings 44 and 45 are extended by pole teeth arranged respectively along outer and inner rings. The outer 52 and inner 53 teeth are made in the same way as the corresponding teeth 50 and 51 of the driven rotor 43.

   In this embodiment, the magnetic flux 03 produced by the inductor coil 13 closes through the rotor rings 44, 45 and the magnetic member 49, being concentrated in the ribs of the inner teeth 53, 51 and exterior 52, 50.



  In operation, the position of the driven rotor 43 is that which provides the minimum reluctance of the magnetic circuit, that is to say that for which the ridges of the ribs of the teeth 50-53 are arranged opposite one another. The axis of rotation of the driven rotor 43 is thus determined by the magnetic connection with the driving rotor 42, the axis of this driving rotor being defined materially by the bearings 9 and 10.



  On the other hand, the respective coincidence of teeth 50, 51 with teeth 52, 53 defines the minimum reluctance position, to which corresponds the synchronous transmission torque which is a function, for given dimensions, of the excitation intensity. of the inductor winding 13.



  We can also say that the magnetic circuit thus formed has a <U> minim </U> ale reluctance when three conditions are met, namely 1. Coincidence of the YY axis of the driven rotor 43 with the XX axis of the driving rotor 42 .



  2. Arrangement facing each other, on both sides of the partition 47, on the one hand teeth 50 and 52 and on the other hand teeth 51 and 53.



  3. Minimum distance a (fig. 6) between the edges of the opposite teeth.



  The sealed wall 47 arranged between the driving and driven rotors being made of a non-magnetic material and poor conductor of electricity, as soon as the excitation winding 13 is supplied, the magnetic flux (1) 3 is established in borrowing the most permeable areas.

   For the reluctance of the magnetic circuit to be minimal, the X-X axes of the driving rotor 42 and Y-Y axes of the driven rotor 43 must have an incident. If a deviation e (fig. 5) tends to occur between the axes XX and YY, magnetic restoring forces FO and Fl respectively stress the rotors 43 and 42 and tend in any case to re-establish the coincidence of the axes XX and YY.



  As in the embodiment of Figs. 1 and 2, an auxiliary inductor magnetic member 36 is provided to create a magnetic flux (2 counterbalancing the axial attraction exerted by the centering inductor magnetic circuit on the driven rotor 43.



  In all the embodiments, the driven rotor 3 or 43 rotates while being centered on the bearings 9 and 10, but without material connection therewith, the driving torque being a function of the excitation current in the inductor winding 13. The driven rotor 43 can therefore rotate within any environment while being completely isolated from the external environment. The centering bearings of the rotor 43 are in fact formed by the outer bearings of the motor shaft 1.



  In a variant, the roles of the rotors can be reversed, the floating rotor then being the rotor of a turbine and driving the driven rotor integral with a generator. Likewise, although a plane air gap has been provided for the torque transmission device, it is obvious that this transmission device could be produced in the same way by means of a cylindrical air gap.



  In the embodiment of Figures 1 and 2, the magnetic member 17 carrying the teeth 18 and 19 could be replaced by a simple continuous plate covered with a conductive film, the drive then taking place via the currents of Foucault produced in this film.



  Different profiles can be provided for the ribs constituting the various teeth and crowns, the essential condition to be observed being that these ribs are terminated by sharp edges to ensure very precise positioning of the two rotors relative to one another. to the other.

 

Claims (1)

REVENDICATION Dispositif de centrage du rotor d'une machine tournante, comprenant un organe magnétique induc teur de centrage, coaxial et adjacent au rotor, des moyens pour produire un flux magnétique dans cet organe magnétique inducteur de centrage, lequel comporte, sur sa face transversale qui est voisine du rotor, des pièces polaires constituées par deux cou ronnes concentriques, à savoir une couronne inté rieure et une couronne extérieure, et un organe magnétique porté par la face transversale du rotor qui fait face audit organe magnétique inducteur de centrage, CLAIM Device for centering the rotor of a rotating machine, comprising a centering inducing magnetic member, coaxial and adjacent to the rotor, means for producing a magnetic flux in this centering inducing magnetic member, which comprises, on its transverse face which is adjacent to the rotor, pole pieces consisting of two concentric rings, namely an inner ring and an outer ring, and a magnetic member carried by the transverse face of the rotor which faces said centering inducing magnetic member, cet organe magnétique comportant deux couronnes concentriques intérieure et extérieure dis posées en regard des couronnes polaires correspon dantes de l'organe magnétique inducteur de centrage, caractérisé en ce que chacune des couronnes de l'organe magnétique inducteur de centrage et de l'organe magnétique du rotor est constituée par plu sieurs nervures concentriques terminées par des arêtes vives, de manière que le flux magnétique produit dans l'organe magnétique inducteur de centrage se ferme par l'organe magnétique du rotor et assure le maintien du rotor centré sur l'axe de l'organe magné tique inducteur de centrage. this magnetic member comprising two inner and outer concentric rings arranged opposite the corresponding pole rings of the centering inducing magnetic member, characterized in that each of the rings of the centering inducing magnetic member and of the magnetic centering member rotor is made up of several concentric ribs ending in sharp edges, so that the magnetic flux produced in the centering inducing magnetic member closes by the rotor magnetic member and keeps the rotor centered on the axis of the magnetic centering inducing organ. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif suivant la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend un organe magnétique induc teur auxiliaire exerçant sur le rotor une force axiale opposée à celle exercée par l'organe magnétique in ducteur de centrage. 2. Dispositif suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau en matière magnétique porté par le rotor et tournant en regard de l'organe magnétique inducteur auxi liaire. SUB-CLAIMS 1. Device according to claim, characterized in that it comprises an auxiliary magnetic inductor member exerting on the rotor an axial force opposite to that exerted by the centering magnetic inductor member. 2. Device according to sub-claim 1, characterized in that it comprises a ring of magnetic material carried by the rotor and rotating opposite the auxiliary inductor magnetic member. 3. Dispositif suivant la revendication, destiné à transmettre un couple entre ledit rotor et un arbre menant ou mené, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe magnétique annulaire porté par ledit arbre et présentant deux couronnes de dents, cet organe coopérant avec un organe magnétique similaire porté par ledit rotor de manière à assurer la transmission du couple, ledit organe magnétique présentant les deux couronnes de nervures intérieu re et extérieure étant également annulaire et coopé rant avec les couronnes similaires de l'organe magné tique inducteur de centrage qui est fixe. 4. 3. Device according to claim, intended to transmit a torque between said rotor and a driving or driven shaft, characterized in that it further comprises an annular magnetic member carried by said shaft and having two crowns of teeth, this member cooperating with a similar magnetic member carried by said rotor so as to ensure the transmission of torque, said magnetic member having the two rings of internal and external ribs also being annular and cooperating with the similar rings of the magnetic centering inducing member which is fixed. 4. Dispositif suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que l'entrefer entre les deux orga nes magnétiques qui assurent la transmission du couple est plan. S. Dispositif suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que l'entrefer entre les deux orga nes magnétiques qui assurent la transmission du coupe est cylindrique. 6. Dispositif suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les deux organes magnétiques ont le même nombre de dents, de sorte que le fonc tionnement est synchrone. 7. Dispositif suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les deux organes magnétiques ont des nombres de dents différents, de sorte que le fonctionnement est asynchrone. 8. Device according to sub-claim 3, characterized in that the air gap between the two magnetic members which ensure the transmission of the torque is plane. S. Device according to sub-claim 3, characterized in that the air gap between the two magnetic organs which ensure the transmission of the cut is cylindrical. 6. Device according to sub-claim 3, characterized in that the two magnetic members have the same number of teeth, so that the operation is synchronous. 7. Device according to sub-claim 3, characterized in that the two magnetic members have different numbers of teeth, so that the operation is asynchronous. 8. Dispositif suivant la revendication, destiné à transmettre un couple entre ledit rotor et un arbre menant ou mené, caractérisé en ce que ledit organe inducteur magnétique de centrage est monté sur ledit arbre et en ce que les couronnes des deux organes magnétiques sont constituées par plusieurs nervures concentriques terminées par des arêtes vives lesquel les sont découpées par des incisions radiales qui délimitent des dents, de sorte que le flux magnéti que servant à centrer le rotor assure également la transmission du couple. 9. Device according to claim, intended to transmit a torque between said rotor and a driving or driven shaft, characterized in that said magnetic centering inductor member is mounted on said shaft and in that the rings of the two magnetic members are formed by several ribs concentric ends with sharp edges lesquel them are cut by radial incisions which delimit the teeth, so that the magnetic flux serving to center the rotor also ensures torque transmission. 9. Dispositif suivant la sous-revendication 8, caractérisé en ce que la somme des longueurs déve loppées des dents de la couronne intérieure est égale à la somme des longueurs développées des dents de la couronne extérieure. 10. Dispositif suivant la revendication, caracté risé en ce que ledit organe magnétique porté par le rotor présente une jupe cylindrique terminée par une face transversale qui est appliquée contre une surfa ce d'appui correspondante ménagée dans l'enveloppe du rotor. 11. Dispositif suivant la revendication, caracté risé en ce que les moyens pour produire le flux magnétique sont constitués par un aimant perma nent ou un électro-aimant. Device according to sub-claim 8, characterized in that the sum of the developed lengths of the teeth of the inner ring is equal to the sum of the developed lengths of the teeth of the outer ring. 10. Device according to claim, character ized in that said magnetic member carried by the rotor has a cylindrical skirt terminated by a transverse face which is applied against a corresponding bearing surface provided in the casing of the rotor. 11. Device according to claim, character ized in that the means for producing the magnetic flux are constituted by a permanent magnet or an electromagnet.
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