Procédé de réglage de la vitesse angulaire relative de deux arbres et commutatrice pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention a pour objet un procédé <B>de</B> réglage<B>de</B> la vitesse angulaire relative de deux arbres, notamment de deux arbres coaxiaux, carac térisé par le fait que l'on alimente les bornes du côté continu ou les bornes du côté alternatif de l'induit d'une commutatrice<B>à</B> entrefer plan axial, dont l'induit et l'inducteur sont respectivement fixés<B>à</B> l'un et l'autre desdits arbres, avec un courant dont la ten sion et/ou l'intensité est fonction du signal recueilli aux bornes de celui des côtés de l'induit de la com mutatrice qui n'est pas alimenté,
ce signal étant direc tement dépendant de la vitesse angulaire relative des- dits arbres, et que l'on asservi-t ladite alimentation audit signal de manière que cette vitesse angulaire relative reste constante.
L'invention a également trait<B>à</B> une commuta- trice pour la mise en #uvre de ce procédé, caracté risée par le fait que son induit est constitué par un disque isolant portant un bobinage plat<B>à</B> conduc teurs lamellaires et que son inducteur est constitué par au moins un aimant permanent.
Les dessins annexés représentent,<B>à</B> titre d'exem ple, une forme d'exécution de la commutatrice objet <B>de</B> la présente invention et une variante.
La fig. <B>1</B> en est une vue en élévation en coupe lon gitudinale, la fig. 2 est une coupe selon la ligne 11-Il de la fig. 1, la fig. <B>3</B> est une coupe en élévation de la variante, la fig. 4 montre le schéma d'une installation<B>de</B> réglage.
Au dessin (fig. <B>1</B> et 2) est représentée une com- mutatrice comportant deux arbres indépendants<B>1</B> et 2 sur lesquels sont montés respectivement un inducteur<B>3, à</B> aimantation permanente et un induit 4 formé par un mince disque plan. La partie exté- rieure de ces arbres est destinée<B>à</B> être reliée<B>à</B> deux arbres tournants non représentés dont il s'agit de régler la vitesse angulaire relative. Les arbres<B>1</B> et 2 tournent respectivement dans des coussinets<B>5</B> et <B>6,</B> montés dans des flasques<B>7</B> et<B>8</B> en tôle magnéti que emboutie et soudée.
L'ensemble est agencé de manière<B>à</B> assurer en permanence la coïncidence des axes de rotation des arbres<B>1</B> et 2, suivant un axe géométrique commun XY. En outre, les arbres<B>1</B> et 2 sont maintenus dans la position axiale relative dési rée au moyen d'une butée<B>à</B> billes<B>13.</B>
Deux moyeux<B>9</B> et<B>10,</B> en matière plastique, sont calés respectivement sur l'arbre<B>1</B> et sur l'arbre 2. Le moyeu<B>9</B> porte une pièce<B>11</B> en matière magnéti que douce qui sert de support<B>à</B> l'inducteur<B>3.</B> Celui- ci est ici un tore en matière magnétique dure qui comporte une aimantation axiale multipolaire (fig. 2). Un tore 12, en ferrite douce solidaire du flasque <B>8,</B> et la pièce<B>11</B> servent<B>à</B> la fermeture du flux induc teur. Entre les deux tores se trouve l'induit 4 soli daire du moyeu<B>10</B> et représenté ici sous la forme d'un.simple disque.
Celui-ci porte un bobinage plat, 4a, en anneau, réalisé<B>à</B> l'aide de conducteurs lamel laires nus<B>;</B> de tels bobinages sont bien connus, notamment par les brevets suisses<B>NI, 366323</B> et <B>363075,</B> et ne seront pas décrits dans le détail. Ces conducteurs s'étendent sur les deux faces du disque 4 et viennent successivement en contact, lors de la rotation du disque 4, ceux de l'une des faces avec des balais 14, et ceux de l'autre face avec des balais <B><I>15.</I></B>
Les balais<B>15,</B> qui constituent les prises côté alternatif de la génératrice, sont disposés dans des logements pratiqués dans les zones neutres du tore<B>3.</B> Ils sont reliés électriquement et élastiquement <B>à</B> des balais<B>17</B> frottant sur deux couronnes conductrices concentriques<B>18</B> et<B>19,</B> montées sur une collerette isolante 20, solidaire du flasque<B>7.</B> Le ressort entre les balais<B>15</B> et<B>17</B> est indiqué par<B>16.</B> Les balais 14 qui constituent les prises côté continu de la généra trice, sont disposés dans des logements pratiqués dans le tore 12 et sont maintenus contre le disque 4 par des ressorts<B>28.</B> Des conducteurs 21 et<B>23,</B> d'une part, 22 et 24, d'autre part, permettent de relier les dites prises<B>à</B> l'extérieur de la machine.
La commutatrice décrite permet de régler la vitesse angulaire relative des arbres tournants<B>1</B> et 2<B>;</B> elle est<B>à</B> cet effet alimentée en courant continu grâce<B>à</B> une batterie d'accumulateurs<B>E</B> (fig. 4), dispo sée en série avec un transistor F, par les conducteurs 22 et 24 reliés aux charbons 14 frottant sur l'induit 4.
La régulation de vitesse se fait en utilisant, comme signal tachymétrique, la tension alternative recueillie sur les bagues<B>18</B> et<B>19</B> par les conducteurs 21 et <B>23.</B> Cette tension est en effet redressée et opposée <B>à</B> une tension continue de référence fournie par une source d'alimentation indépendante, réglable par un potentiomètre<B>G,</B> l'ensemble étant appliqué<B>à</B> la base du transistor F pour régler la conductibilité de son espace émetteur-collecteur et amener ainsi le courant d'alimentation de la commutatrice<B>à</B> la valeur corres pondant<B>à</B> la vitesse choisie.
On peut bien entendu également prévoir d'autres montages semblables, non représentés, permettant de comparer entre eux non seulement deux tensions, mais également deux courants.
<B>. Il</B> est possible, dans d'autres variantes, d'alimen ter la commutatrice par une tension alternative dont l'amplitude et/ou la fréquence serait réglée en fonc tion de l'amplitude du signal continu recueilli sur les conducteurs 22 et 24.
Dans la variante de la fig. <B>3,</B> les arbres<B>25</B> et<B>26</B> portant respectivement l'inducteur<B>3</B> et l'induit 4 sont coaxiaux. L'arbre<B>26,</B> portant l'induit 4, est creux.<B>Il</B> comporte intérieurement deux manchons creux<B>27 à</B> réserve d'huile qui servent de coussinets <B>à</B> l'arbre<B>25.</B> Celui-ci est encore porté par un coussi net<B>29</B> monté dans le flasque<B>7</B> et l'arbre creux<B>26</B> est porté par un coussinet<B>30</B> monté dans le flasque <B>8.</B> Les autres signes de référence désignent des orga nes identiques<B>à</B> ceux de la forme d'exécution repré sentée en fig. <B>1.</B>
Uinducteur <B>3</B> et l'induit 4 des commutatrices décrites étant situés dans des plans perpendiculaires <B>à</B> l'axe de rotation XY et présentant un encombre ment axial relativement faible, les porte-à-faux par rapport aux paliers<B>5</B> et<B>6</B> sont négligeables. En outre, même si les arbres en présence ne sont pas parfaitement coaxiaux, le défaut de centrage des piè ces tournantes et le manque d'uniformité de l'entre- fer qui en résultent sont pratiquement sans consé quence pour ce type de commutatrices dont l'induit et l'inducteur sont<B>à</B> entrefer plan axial.
Enfin on signalera que les commutatrices<B>à</B> entrefer plan dont l'armature est formée d'un disque isolant mince por tant un bobinage plat<B>à</B> conducteurs lamellaires n'ont pratiquement pas de réaction d'induit et que leur caractéristique tension/vitesse est quasi rectiligne, particularité hautement désirable lorsqu'il s'agit d'une détection de vitesse de rotation en vue d'une régula tion de cette vitesse.
Method for adjusting the relative angular speed of two shafts and commutator for implementing this method The present invention relates to a method <B> of </B> adjustment <B> of </B> the angular speed relative of two shafts, in particular of two coaxial shafts, charac terized by the fact that the terminals on the DC side or the terminals on the AC side of the armature are supplied with a <B> </B> switch with a plane air gap axial, of which the armature and the inductor are respectively fixed <B> to </B> one and the other of said shafts, with a current whose voltage and / or intensity is a function of the signal collected at the terminals of that of the sides of the armature of the com mutator which is not supplied,
this signal being directly dependent on the relative angular speed of said shafts, and that said power supply is slaved to said signal so that this relative angular speed remains constant.
The invention also relates to <B> to </B> a commutator for implementing this method, characterized in that its armature is constituted by an insulating disc carrying a flat winding <B> to </B> lamellar conductors and that its inductor consists of at least one permanent magnet.
The accompanying drawings represent, <B> by </B> by way of example, an embodiment of the switch object <B> of </B> the present invention and a variant.
Fig. <B> 1 </B> is an elevational view in longitudinal section, FIG. 2 is a section along line 11-II of FIG. 1, FIG. <B> 3 </B> is a sectional elevation of the variant, FIG. 4 shows the diagram of a <B> control </B> installation.
In the drawing (fig. <B> 1 </B> and 2) is shown a commutator comprising two independent shafts <B> 1 </B> and 2 on which are respectively mounted an inductor <B> 3, to < / B> permanent magnetization and an armature 4 formed by a thin flat disc. The outer part of these shafts is intended <B> to </B> to be connected <B> to </B> two rotating shafts, not shown, for which the relative angular speed is to be adjusted. The shafts <B> 1 </B> and 2 rotate respectively in bearings <B> 5 </B> and <B> 6, </B> mounted in flanges <B> 7 </B> and <B > 8 </B> in stamped and welded magneti sheet.
The assembly is arranged so as <B> to </B> permanently ensure the coincidence of the axes of rotation of the shafts <B> 1 </B> and 2, along a common geometric axis XY. In addition, shafts <B> 1 </B> and 2 are held in the desired relative axial position by means of a <B> </B> ball stop <B> 13. </B>
Two hubs <B> 9 </B> and <B> 10, </B> in plastic material, are wedged respectively on the shaft <B> 1 </B> and on the shaft 2. The hub <B > 9 </B> carries a piece <B> 11 </B> in soft magnetic material which serves as a support <B> for </B> the inductor <B> 3. </B> This is here a torus made of hard magnetic material which comprises a multipolar axial magnetization (fig. 2). A toroid 12, made of soft ferrite integral with the flange <B> 8, </B> and the part <B> 11 </B> serve <B> to </B> the closing of the inductive flux. Between the two toroids is the armature 4 which is integral with the hub <B> 10 </B> and shown here in the form of a single disc.
This one carries a flat winding, 4a, in a ring, produced <B> with </B> the aid of bare lamellar conductors <B>; </B> such windings are well known, in particular by Swiss patents <B> NI, 366323 </B> and <B> 363075, </B> and will not be described in detail. These conductors extend on the two faces of the disc 4 and come into contact successively, during the rotation of the disc 4, those of one of the faces with brushes 14, and those of the other face with brushes <B > <I> 15. </I> </B>
The brushes <B> 15, </B> which constitute the sockets on the alternating side of the generator, are arranged in housings made in the neutral zones of the toroid <B> 3. </B> They are electrically and elastically connected <B > with </B> brushes <B> 17 </B> rubbing on two concentric conductive rings <B> 18 </B> and <B> 19, </B> mounted on an insulating collar 20, integral with the flange <B> 7. </B> The spring between the brushes <B> 15 </B> and <B> 17 </B> is indicated by <B> 16. </B> The brushes 14 which constitute the sockets continuous side of the generator, are arranged in housings made in the torus 12 and are held against the disc 4 by springs <B> 28. </B> Conductors 21 and <B> 23, </B> d 'on the one hand, 22 and 24, on the other hand, make it possible to connect said sockets <B> to </B> outside the machine.
The switch described makes it possible to adjust the relative angular speed of the rotating shafts <B> 1 </B> and 2 <B>; </B> it is <B> to </B> this effect supplied with direct current thanks to <B > to </B> an accumulator battery <B> E </B> (fig. 4), arranged in series with a transistor F, by the conductors 22 and 24 connected to the carbons 14 rubbing on the armature 4 .
The speed is regulated by using, as tacho signal, the alternating voltage collected on the rings <B> 18 </B> and <B> 19 </B> by the conductors 21 and <B> 23. </ B > This voltage is in fact rectified and opposed <B> to </B> a direct reference voltage supplied by an independent power source, adjustable by a potentiometer <B> G, </B> the whole being applied < B> to </B> the base of transistor F to adjust the conductivity of its emitter-collector space and thus bring the supply current of the switch <B> to </B> the value corresponding to <B> to < / B> the selected speed.
It is of course also possible to provide other similar arrangements, not shown, making it possible to compare with each other not only two voltages, but also two currents.
<B>. It </B> is possible, in other variants, to supply the commutator with an alternating voltage whose amplitude and / or frequency would be adjusted according to the amplitude of the direct signal collected on the conductors 22 and 24.
In the variant of FIG. <B> 3, </B> the shafts <B> 25 </B> and <B> 26 </B> carrying the inductor <B> 3 </B> and the armature 4 respectively are coaxial. The shaft <B> 26, </B> carrying the armature 4, is hollow. <B> It </B> has two hollow sleeves <B> 27 to </B> inside the oil reserve which serve as bearings <B> to </B> the shaft <B> 25. </B> This is still carried by a net pad <B> 29 </B> mounted in the flange <B> 7 </ B > and the hollow shaft <B> 26 </B> is carried by a bearing <B> 30 </B> mounted in the flange <B> 8. </B> The other reference signs designate identical components <B> to </B> those of the embodiment shown in fig. <B> 1. </B>
The inductor <B> 3 </B> and the armature 4 of the switches described being located in planes perpendicular <B> to </B> the axis of rotation XY and having a relatively small axial bulk, the carriers -false compared to stages <B> 5 </B> and <B> 6 </B> are negligible. In addition, even if the shafts involved are not perfectly coaxial, the defect in centering of the rotating parts and the resulting lack of uniformity of the air gap are practically inconsequential for this type of commutator whose 'armature and inductor are <B> at </B> axial plane air gap.
Finally, it should be noted that the switches <B> with </B> plane airgap whose reinforcement is formed by a thin insulating disc carrying a flat winding <B> with </B> lamellar conductors have practically no reaction armature and that their voltage / speed characteristic is almost rectilinear, a highly desirable feature when it comes to detecting the speed of rotation with a view to regulating this speed.