Dispositif électrique à arbres rotatifs utilisant les courants de Foucault La présente invention se rapporte à un dispositif électrique à arbres rotatifs utilisant les courants de Foucault, par exemple un embrayage ou un frein magnétique, dans lequel le flux magnétique d'un induc teur varie par l'action de pièces polaires de façon à engendrer un couple produit par des courants de Fou cault circulant dans un induit disposé en regard dudit inducteur avec un entrefer les séparant.
Dans un dispositif à courants de Foucault classique dans lequel des courants de Foucault sont induits par un tel flux magnétique pulsant, on a coutume de dis poser en regard les unes des autres des pièces polaires et une culasse avec un seul entrefer entre elles, de façon à faire fonctionner soit les pièces polaires, soit la culasse, comme inducteur et l'autre organe comme organe dans lequel sont induits les courants de Foucault.
Il en résulte des formes différentes des lignes de flux sur les côtés opposés de l'entrefer. Il s'ensuit que lorsqu'un arbre rotatif portant la culasse devient excen trique, par exemple ovalisé, la densité du flux devient plus élevée à l'endroit où l'entrefer entre les pièces polaires et la culasse est étroit, tandis que la densité du flux devient plus faible du côté opposé décalé de 1800 où l'entrefer est large<B>;</B> il se crée ainsi une dif férence entre les forces magnétiques d'attraction qui provoque des efforts anormaux dans l'arbre rotatif.
La présente invention vise principalement à éliminer cet inconvénient.
Il est préférable que les lignes de flux qui traversent l'organe dans lequel sont engendrés les courants de Foucault ou l'inducteur soient magnétiquement groupées en direction périphérique de façon à faire passer le flux magnétique pratiquement à travers ledit induit en direction radiale pour que presque toutes les parties de ce flux magnétique passent dans la direction radiale sans passer dans la direction périphérique, de sorte que même lorsque les épaisseurs des deux sections d'entrefer diffèrent l'une de l'autre en cours de marche par suite d'une excentricité de l'arbre entraîné, les densités de flux desdites sections d'entrefer sont maintenues égales l'une à l'autre, et il ne se produit pas de déséquilibre de couple.
L'invention se propose d'offrir un dispositif à cou rants de Foucault perfectionné dans lequel un déplace ment d'un inducteur ou d'un organe dans lequel sont induits les courants de Foucault dans la direction des lignes de flux ne provoque aucun déséquilibre entre les forces magnétiques d'attraction.
La présente invention a pour objet un dispositif électrique utilisant les courants de Foucault et compor tant un arbre moteur et un arbre entraîné, caractérisé en ce qu'il comprend un organe inducteur muni d'un enroulement d'excitation, et présentant un entrefer annu laire traversé par le flux et concentrique à l'arbre moteur, et des pièces polaires portées par l'un des arbres et disposées dans ledit entrefer de façon à le diviser en sections radiales symétriquement disposées, des courants de Foucault étant induits dans au moins un organe annulaire porté par l'autre arbre,
le tout étant agencé de manière que les lignes de flux qui traversent ledit organe dans lequel sont induits les cou rants de Foucault et lesdites pièces polaires soient magnétiquement groupées en direction périphérique de façon que le flux magnétique traverse lesdites pièces polaires et ledit organe en direction pratiquement radiale.
Dans ce dispositif, toute usure des paliers ou toute déflexion de l'arbre du dispositif à courants de Foucault déplacera l'induit dans la direction du flux magnétique, et par conséquent, la réluctance du flux magnétique ne sera jamais troublée. De ce fait, la force magnétique d'attraction créée entre l'organe dans lequel sont induits les courants de Foucault et l'inducteur ne sera pas influencée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diver ses formes d'exécution du dispositif objet de l'invention. Les fig. 1 et 2 sont des vues en coupe longitudinale de la moitié supérieure de deux différents types d'em brayages, selon deux formes d'exécution de la présente invention ; la fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la fig. 2, et la fig. 4 est une vue en coupe longitudinale de la moitié supérieure d'une variante d'embrayage comportant une bobine d'excitation - fixe.
Dans les différentes figures, l'embrayage comprend un arbre moteur 1, un arbre entraîné 2, un inducteur 3, des pièces polaires 4 et 4', un organe 5 dans lequel sont induits les courants de Foucault, un enroulement d'excitation 6, un disque de support 7, des sections d'entrefer 8 et 8', et des conduites d'air 9 traversant l'inducteur 3.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, un entrefer annulaire est aménagé en direction radiale dans une partie du parcours du flux magnétique tra versant l'organe inducteur 3 qui est fixé à un arbre moteur 1 ; des pièces polaires 4 et 4' sont formées sur les surfaces en regard de l'organe inducteur 3 qui limi tent ledit entrefer. Entre les pièces polaires 4 et 4' est monté rotativement un organe induit 5 dans lequel sont engendrés les courants de Foucault ; cet organe induit 5 est porté par l'arbre entraîné 2 au moyen d'un disque de support 7.
Il se forme ainsi deux sections d'entrefer 8 et 8' disposées symétriquement sur les deux côtés opposés de l'organe induit 5 et le flux 0 engendré par l'enroulement d'excitation 6 passe de l'une des pièces polaires 4 à l'autre pièce polaire 4' en traver sant l'une des sections d'entrefer 8, l'organe induit 5 et l'autre section d'entrefer 8'.
Etant donné que le flux d'entrefer Opasse entre les pièces polaires qui se font face 4 et 4' à travers deux sections d'entrefer radiales 8 et 8' et radialement à travers l'organe 5 dans lequel les courants de Foucault sont induits, et puisque les pièces polaires 4 et 4' sont formées symétriquement, et que la somme des longueurs des deux sections d'en- trefer est constante, les densités de flux sont égales dans les différentes parties de la surface périphérique de l'organe 5 qui est monté entre les deux sections 8 et 8' de l'entrefer, de sorte que les forces d'attraction magnétique agissant sur les deux côtés de cet organe 5 sont uniformes.
De ce fait, même si l'arbre entraîné 2 qui porte l'organe 5 dans lequel les courants de Fou cault sont induits devenait excentrique de façon à causer une différence entre les longueurs des sections 8, 8' d'entrefer des deux côtés de cet organe, il n'y aurait aucune différence entre les forces magnétiques d'attrac tion. Il n'existe par conséquent aucun risque de sou mettre l'arbre à des efforts indus.
Dans la variante d'exécution représentée aux fig. 2 et 3, un organe 4 consistant en un certain nombre de pièces polaires saillantes fixées de façon appropriées, par exemple soudées à un disque de support 7, est disposé dans un entrefer annulaire radial 8, 8' à tra vers lequel passe le flux magnétique engendré dans l'inducteur 3. Des surfaces 5 et 5' cylindriques de l'inducteur 3 limitant l'entrefer 8, 8' limitent les zones de l'inducteur dans lesquelles les courants de Foucault sont induits.
Bien que cette variante fonctionne de la même manière que la forme d'exécution de la fig. 1, elle est beaucoup plus facile à construire, du fait que les pièces polaires 4 peuvent être formées en soudant simplement des pièces saillantes au disque de support 7 et que les surfaces 5, 5' de l'inducteur 3 qui limi tent l'entrefer 8, 8' sont cylindriques.
La fig. 4 représente une autre variante d'exécution d'un embrayage à courants de Foucault, dans lequel l'enroulement d'excitation 6 est monté sur un inducteur stationnaire 3' de façon à éliminer les collecteurs. Un certain nombre de pièces polaires saillantes 4 sont fixées à un disque de support 7 qui est monté sur l'arbre entraîné 2. Une paire d'organes annulaires concentriques 5 et 5' dans lesquels les courants de Foucault sont induits, reliés par un organe non magnétique 10 sont disposés de façon à entourer radialement les périphéries extérieure et intérieure des pièces polaires 4, et forment deux entrefers concentriques 8, 8' ; l'organe 5' est fixé à l'arbre moteur 1.
Les organes 5 et 5' dans lesquels les courants de Foucault sont induits et les pièces polaires 4 sont disposées côncentriquement aux arbres 1 et 2, dans l'entrefer annulaire 18 de l'inducteur sta tionnaire 3'. Le fonctionnement de la variante d'exé cution représentée à la fig. 4 est fondamentalement le même que- celui de la variante de la fig. 2.
Dans les formes d'exécution représentées, l'arbre 1 pourrait être un arbre entraîné et l'arbre 2 un arbre moteur. D'autre part, au lieu d'avoir un entrefer en direction radiale, on pourrait le disposer dans la direc tion longitudinale de l'inducteur 3 ou 3'.
Bien que les exemples décrits soient des embrayages magnétiques, il est clair que la même disposition peut aussi être appliquée à un frein magnétique en rendant fixes l'induit et un disque de support et en montant l'inducteur sur un arbre en charge.
The present invention relates to an electrical device with rotating shafts using eddy currents, for example a magnetic clutch or brake, in which the magnetic flux of an inductor varies by l 'action of pole pieces so as to generate a torque produced by Crazy cault currents circulating in an armature arranged opposite said inductor with an air gap separating them.
In a conventional eddy current device in which eddy currents are induced by such a pulsating magnetic flux, it is customary to place pole pieces and a yoke facing each other with a single air gap between them, so to operate either the pole pieces or the yoke as an inductor and the other member as a member in which the eddy currents are induced.
This results in different shapes of the flow lines on the opposite sides of the air gap. It follows that when a rotary shaft carrying the cylinder head becomes eccentric, for example ovalized, the flux density becomes higher at the point where the air gap between the pole pieces and the cylinder head is narrow, while the density the flux becomes weaker on the opposite side offset by 1800 where the air gap is wide <B>; </B> a difference is thus created between the magnetic forces of attraction which causes abnormal forces in the rotating shaft.
The present invention aims mainly to eliminate this drawback.
It is preferable that the lines of flux which pass through the organ in which the eddy currents are generated or the inductor are magnetically grouped in the peripheral direction so as to make the magnetic flux pass practically through said armature in the radial direction so that almost all parts of this magnetic flux pass in the radial direction without passing in the peripheral direction, so that even when the thicknesses of the two air gap sections differ from each other while running due to eccentricity of the driven shaft, the flux densities of said air gap sections are kept equal to each other, and no torque imbalance occurs.
The invention proposes to provide an improved eddy current device in which a displacement of an inductor or of a member in which the eddy currents are induced in the direction of the flux lines does not cause any imbalance between magnetic forces of attraction.
The present invention relates to an electrical device using eddy currents and comprising a motor shaft and a driven shaft, characterized in that it comprises an inductor member provided with an excitation winding, and having an annular air gap. traversed by the flux and concentric with the motor shaft, and pole pieces carried by one of the shafts and arranged in said air gap so as to divide it into symmetrically arranged radial sections, eddy currents being induced in at least one member ring finger carried by the other shaft,
the whole being arranged so that the lines of flux which pass through said member in which the eddy currents and said pole pieces are induced are magnetically grouped in the peripheral direction so that the magnetic flux passes through said pole pieces and said member in substantially direction radial.
In this device, any wear of the bearings or any deflection of the shaft of the eddy current device will move the armature in the direction of the magnetic flux, and therefore, the reluctance of the magnetic flux will never be disturbed. As a result, the magnetic force of attraction created between the organ in which the eddy currents are induced and the inductor will not be influenced.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the device which is the subject of the invention. Figs. 1 and 2 are views in longitudinal section of the upper half of two different types of clutches, according to two embodiments of the present invention; fig. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, and fig. 4 is a view in longitudinal section of the upper half of a clutch variant comprising an excitation coil - fixed.
In the various figures, the clutch comprises a motor shaft 1, a driven shaft 2, an inductor 3, pole pieces 4 and 4 ', a member 5 in which the eddy currents are induced, an excitation winding 6, a support disc 7, air gap sections 8 and 8 ', and air ducts 9 passing through the inductor 3.
In the embodiment shown in FIG. 1, an annular air gap is provided in the radial direction in a part of the path of the magnetic flux passing through the inductor member 3 which is fixed to a motor shaft 1; pole pieces 4 and 4 'are formed on the surfaces facing the inductor member 3 which limit said air gap. Between the pole pieces 4 and 4 'is rotatably mounted an induced member 5 in which the eddy currents are generated; this induced member 5 is carried by the driven shaft 2 by means of a support disc 7.
Two air gap sections 8 and 8 'are thus formed, arranged symmetrically on the two opposite sides of the induced member 5 and the flux 0 generated by the excitation winding 6 passes from one of the pole pieces 4 to the 'other pole piece 4' crossing one of the air gap sections 8, the armature member 5 and the other air gap section 8 '.
Since the air gap flow opasse between the facing pole pieces 4 and 4 'through two radial air gap sections 8 and 8' and radially through the member 5 in which the eddy currents are induced, and since the pole pieces 4 and 4 'are formed symmetrically, and the sum of the lengths of the two gap sections is constant, the flux densities are equal in the different parts of the peripheral surface of the member 5 which is mounted between the two sections 8 and 8 'of the air gap, so that the magnetic attraction forces acting on both sides of this member 5 are uniform.
Therefore, even if the driven shaft 2 which carries the member 5 in which the Crazy cault currents are induced became eccentric so as to cause a difference between the lengths of the sections 8, 8 'of air gap on both sides of this organ, there would be no difference between the magnetic forces of attraction. There is therefore no risk of subjecting the tree to undue strain.
In the variant embodiment shown in FIGS. 2 and 3, a member 4 consisting of a number of protruding pole pieces suitably fixed, for example welded to a support disc 7, is arranged in a radial annular gap 8, 8 'through which the magnetic flux passes. generated in the inductor 3. Cylindrical surfaces 5 and 5 'of the inductor 3 limiting the air gap 8, 8' limit the areas of the inductor in which the eddy currents are induced.
Although this variant operates in the same way as the embodiment of FIG. 1, it is much easier to construct, because the pole pieces 4 can be formed by simply welding protruding pieces to the support disc 7 and the surfaces 5, 5 'of the inductor 3 which limit the air gap 8, 8 'are cylindrical.
Fig. 4 shows another variant embodiment of an eddy current clutch, in which the excitation winding 6 is mounted on a stationary inductor 3 'so as to eliminate the collectors. A number of protruding pole pieces 4 are attached to a support disc 7 which is mounted on the driven shaft 2. A pair of concentric annular members 5 and 5 'in which the eddy currents are induced, connected by a member. non-magnetic 10 are arranged so as to radially surround the outer and inner peripheries of the pole pieces 4, and form two concentric air gaps 8, 8 '; the component 5 'is fixed to the motor shaft 1.
The members 5 and 5 'in which the eddy currents are induced and the pole pieces 4 are arranged centrically to the shafts 1 and 2, in the annular air gap 18 of the stationary inductor 3'. The operation of the variant embodiment shown in FIG. 4 is basically the same as that of the variant of FIG. 2.
In the embodiments shown, the shaft 1 could be a driven shaft and the shaft 2 a driving shaft. On the other hand, instead of having an air gap in the radial direction, it could be arranged in the longitudinal direction of the inductor 3 or 3 '.
Although the examples described are magnetic clutches, it is clear that the same arrangement can also be applied to a magnetic brake by making the armature and a support disc fixed and by mounting the inductor on a loaded shaft.