CH516888A - Moteur linéaire à inducteur à double action - Google Patents

Description

  
 



  Moteur linéaire à inducteur à double action
 L'alimentation d'un système linéaire de bobinages polyphasés à m phases décalées de
 Zm
 m radians électriques par un système de courants polyphasés à m phases décalés dans le temps de    At   
 m donne naissance à un champ d'induction magnétique glissant le long du plan des bobines à la vitesse synchrone v de l'onde fondamentale:
 v =   2z,f    avec    = = pas polaire   
 f   =    fréquence d'alimentation
 La pénétration de ce champ alternatif dans un milieu métallique constituant un circuit secondaire, dit induit, en regard des bobines, crée des courants de Foucault qui, par interaction avec le champ d'induction produisent une force axiale. Celle-ci peut être utilisée pour obtenir un mouvement relatif linéaire entre l'inducteur et l'induit.

  C'est le principe du moteur linéaire connu depuis le siècle dernier. La vitesse du mouvement relatif est donc proportionnelle à la fréquence du courant d'alimentation. A une variation de fréquence correspond donc une variation de vitesse.



   Le récent développement des convertisseurs statiques de fréquence à permis de reprendre le problème du moteur linéaire et d'envisager sa construction à échelle industrielle et son utilisation comme moteur de traction. Mais le moteur linéaire tel   qu'iI    a été conçu jusqu'à main tenant a un rendement relativement faible (60-80   O/o)    et un coefficient d'utilisation restreint dus à un courant magnétisant important et à une mauvaise utilisation du cuivre.



   L'objet de la présente invention est un moteur linéaire à rendement et coefficient d'utilisation améliorés, comprenant un inducteur à double action, caractérisé par:
 un inducteur constitué par un empilage de tôles magnétiques à deux séries d'encoches disposées sur deux faces opposées de l'inducteur,
 un bobinage de type  anneau de Gramme  dont chaque bobine est logée dans deux encoches opposées, et
 un induit formant deux entrefers de part et d'autre de l'inducteur.



   Les dessins ci-joints montrent schématiquement des moteurs connus et des exemples d'exécution du moteur amélioré selon invention.



   Fig. la présente en coupe l'induit 1 et l'inducteur 2 avec ses enroulements 3 et l'entrefer 4 d'un moteur linéaire de construction traditionnelle.



   Fig. lb donne une vue depuis l'induit sur l'inducteur. Comme il s'agit d'un dessin schématique, les détaiIs constructifs ne sont pas indiqués.



   Fig. 2a et 2b montrent d'une manière analogue un autre moteur linéaire de conception connue dont les enroulements en forme d'anneau de Gramme entourent l'inducteur muni d'une seule rangée d'encoches.



   Fig. 3a et 3b montrent d'une manière analogue une forme d'exécution du moteur linéaire selon invention.



  Les enroulements sont disposés autour de l'inducteur dans 2 rangées d'encoches opposées.



   Fig. 4-9 montrent des détails de cette forme d'exécution.



   L'amélioration apportée par la construction décrite ci-après apparaît de façon explicite au niveau du  schéma équivalent de la machine à induction présenté en fig. 5. Ce schéma est constitué par les éléments du circuit primaire d'impédance   R1 + jX ,    du circuit magnétisant RFe et j Xh et de l'induit (rapporté au primaire) R'2/s + j   X',    (avec s = glissement).

  Alors que ces grandeurs sont peu différentes pour les exécutions selon fig. 1 et 2, les différences essentielles rapportées au cas fig. 3 sont les suivantes:
 - Nombre de spires en série par phase de moitié
 - Résistance   Rt    d'un quart
 ¯ Réactance   Xaî    comprise entre un quart et une demi
 - Réactance Xh d'une demi
 -   Impédance R2      + i Xá2    d'une demi
 De ce fait, le rendement et le coefficient d'utilisation (puissance utile volumique) augmentent de façon importante.



   Les règles usuelles pour la construction des machines électriques s'appliquent par ailleurs à un tel moteur. En particulier, les entrefers doivent être choisis aussi faibles que les contingences mécaniques le permettent. Les dimensions principales de l'inducteur, des encoches et du bobinage dépendent de la puissance, de la vitesse et de l'emploi auquel le moteur est destiné (Moteur de traction, dispositif de manutention, machine-outil, etc).



   L'inducteur est constitué d'un empilage de   tolets    au silicium, du type utilisé pour les machines électriques tournantes ou les transformateurs, maintenues par des plaques de serrage rigides (voir fig. 4). L'enroulement est en cuivre isolé avec les matériaux usuels.



   L'induit peut être constitué d'un profilé en forme de U dont les ailes parallèles sont placées de part et d'autre de l'inducteur et délimitent ainsi les entrefers (fig. 6).   I1    peut également être constitué par deux profilés séparés (fig. 7). Cet induit sera généralement constitué en un matériau conducteur massif tel que cuivre ou aluminium, éventuellement magnétique (acier). Il peut être envisagé de le construire sous forme d'une  échelle d'écureuil .



   Ces induits peuvent être doublés de matériaux magnétiques qui augmentent le flux principal et améliorent ainsi le rendement (fig. 8a et 8b).



   L'amenée de courant à l'inducteur peut se faire par ligne de contact ou par câble   moblle.   



   L'inducteur sera généralement guidé par rapport aux éléments d'induit, au moyen de roulettes par exemple, de façon à éviter un  collage  magnétique.



   Si l'inducteur doit se déplacer sur un parcours incurvé, il est utile de le décomposer en plusieurs éléments articulés (fig. 9).

 

   A titre d'exemple, le tableau ci-après donne des valeurs comparées pour deux moteurs de dimensions identiques, le premier I selon fig. 2 et le second   II    selon fig. 3.



  Grandeur Moteur I Moteur   II   
Pas polaire 100 mm 100 mm
Nombre de pôles 2 2
Hauteur de l'inducteur 130 mm 130   mm   
Dimensions des encoches 8,35X35 mm 8,35X35 mm
Entrefer   1,5 mu      1,5 mm   
Nombre de spires/phase 240 120
Tension nominale 380 V 380 V
Puissance apparente 7 kVA 14 kVA
Poussée à 8 m/s 300 N 550 N
Cos   di    0,74 0,82
Puissance mécanique 3,280 kW 8,9 kW
Rendement 64   O/o    78    /o   
Masse (inducteur seul) 38 kg 42 kg
Puissance massique 87 W/kg 210 W/kg 

Claims (1)

1. REVENDICATION Moteur linéaire à induction à inducteur à double action, caractérisé par: un inducteur constitué par un empilage de tôles magnétiques à deux séries d'encoches disposées sur deux faces opposées de l'inducteur, un bobinage de type anneau de Gramme dont chaque bobine est disposée dans deux encoches opposées, et un induit formant deux entrefers de part et d'autre de l'inducteur.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que l'induit est constitué d'un profilé en forme de U dont les ailes parallèles sont placées de part et d'autre de l'inducteur, en regard des encoches, délimitant ainsi les entrefers.

   2. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que l'induit est constitué de deux profilés séparés parallèles placés de part et d'autre de l'inducteur, en regard des encoches, délimitant ainsi les entrefers.

   3. Moteur selon la revendication, caractérisé en ce que l'induit comprend une partie constituée d'un matériau conducteur massif, par exemple en cuivre ou en aluminium, cette partie étant doublée d'une partie en matériau magnétique ayant pour but d'augmenter le flux principal et d'améliorer le rendement.