EP1878105A1 - Ventilateur debrayable pour un ralentisseur electromagnetique - Google Patents

Ventilateur debrayable pour un ralentisseur electromagnetique

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Publication number
EP1878105A1
EP1878105A1 EP06755423A EP06755423A EP1878105A1 EP 1878105 A1 EP1878105 A1 EP 1878105A1 EP 06755423 A EP06755423 A EP 06755423A EP 06755423 A EP06755423 A EP 06755423A EP 1878105 A1 EP1878105 A1 EP 1878105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fan
rotating shaft
induction coils
retarder
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06755423A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Dessirier
Stéphane Hailly
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telma SA
Original Assignee
Telma SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telma SA filed Critical Telma SA
Publication of EP1878105A1 publication Critical patent/EP1878105A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/043—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with a radial airgap
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium

Definitions

  • Disengageable fan for an electromagnetic retarder Disengageable fan for an electromagnetic retarder.
  • the present invention relates to a disengageable arrangement of a fan in an electromagnetic retarder, and an electromagnetic retarder comprising a rotating shaft with a fan mounted on the rotating shaft according to this arrangement.
  • the present invention relates to an electromagnetic retarder comprising means for creating a stream of a gaseous fluid, typically a stream of air, for cooling induction coils disposed in a ring on a retarder rotor and within a stator which surrounds the rotor and is intended to be mounted on a chassis of the vehicle.
  • Electromagnetic retarders often have fans to cool heating elements such as coils or electronic circuits. These fans are usually hooked to a retarder shaft. Thus, when the retarder enters into operation, these fans create a flow of air flowing to the coils of the retarder to cool them. This cooling makes it possible to avoid a fall in performance of the hot retarder. Overall, a fan helps to create up to ten percent of the total braking torque generated by the retarder.
  • the rotor shaft of the retarder since the rotor shaft of the retarder is connected to the output shaft of the gearbox or to the input shaft of the rear axle of a motor vehicle, the rotor shaft rotates constantly.
  • the fan drive therefore generates a significant mechanical power consumption, even when the retarder is not in operation. In other words, even when the retarder is not activated, the fan consumes unnecessary mechanical torque, which therefore results in unnecessary consumption of diesel.
  • the object of the invention is to overcome the various disadvantages mentioned above. More particularly, the invention must propose a solution which makes it possible, if possible, to have a robust, simple and compact system in order to be able to house it inside the retarder or, at the very least, so that it does not contribute to an increase in the congestion of the retarder.
  • the invention must provide a solution to solve the problem of excessive losses to empty.
  • the invention must facilitate cooling of the coils, while limiting the consumption of a torque on the shaft, especially during periods of non-use of the retarder.
  • the object of the invention is achieved with a disengageable arrangement of a fan in an electromagnetic retarder, the retarder comprising a rotating shaft, a rotor integral in rotation with the rotating shaft, induction coils arranged in a ring on the rotor , a generator with a rotor mounted on one end of the rotating shaft and feeding the induction coils and a fan for circulating a cooling gaseous fluid on the induction coils.
  • the fan is mounted free to rotate on the rotating shaft of the retarder and is provided with means forming an armature capable of being exposed to an electromagnetic field generated by the induction coils and resulting in rotate the fan.
  • the invention therefore implements a fan which can be disengaged from its drive.
  • This fan is a rotary fan mounted on the rotor shaft so as to be free to rotate relative to the shaft until the retarder is not stressed or activated, that is to say the time that it does not work.
  • the fan is mounted, according to one or the other of several possible embodiments of the invention, on a ball bearing, on a roller bearing, on a sliding bearing or on any another type of bearing allowing a relative rotational movement between the fan and the rotating shaft without suffering friction effects, for example pads.
  • the fan can also be made of plastic with a low coefficient of friction relative to steel and be mounted on the rotating shaft without the intermediary of a bearing.
  • the fan comprises an electromagnetic steel ring, when its blades are made of a non-magnetic material such as a synthetic material or aluminum, or the fan comprises shaped blades, at least in a part facing the induction coils, to expose sufficiently to the magnetic field of the induction coils, when at least these parts of the blades are made of an electromagnetic material such as mild steel.
  • the blades may also include a permanent magnet.
  • the fan is positioned next to the retarder rotor so that the heads of the coils of the inductor rotor are facing the fan ring. These coils and this ring are then in mutual influence and when we feed the coils of the inductor rotor it allows the drive of the fan by the creation of a couple.
  • the coils of the inductor rotor of the retarder are not powered.
  • the electromagnetic ring secured to the fan is therefore not in this magnetic field, the fan drive does not occur and the fan behaves freely on the shaft of the rotor on which it is mounted via a roll .
  • the supply of the coils of the inductor rotor creates a magnetic field which passes directly into the source armature of the eddy currents, but which loops on itself while passing through the metal ring of the fan. mutual influence.
  • This device allows to engage the fan according to the principle of asynchronous machines.
  • the clutch of the fan then makes it possible to ensure cooling of the coils of the inductor rotor and consequently to improve the operation of the retarder. In such a configuration, it is only when the retarder is in operation, that the fan consumes a torque of the shaft. This torque is added and participates in the braking of the vehicle.
  • the invention thus makes it possible to increase the performance of the retarder by better controlling the cooling of the coils, but also a good control of the fuel consumption of the vehicle, excluding the use of the retarder, which is approximately 85% of its time.
  • the heads of the induction coils of the rotor can be provided at their center with a pole of magnetic material.
  • This pole is not necessarily, but preferably, fixed on the support of the coil head, for example by a screw. Thanks to the presence of magnetic poles, the induction of the coils is increased.
  • the solution that the invention proposes is simple to integrate into the design of a retarder, is not bulky and is lightweight and very economical, since there are only two elements to add, namely a landing and a mild steel crown or equivalent means.
  • the solution of the invention does not require control means.
  • the fan is autonomous in its start since activated at the same time as the excitation induction coils.
  • the fan used in the invention may be axial, centrifugal or helico-centrifugal type. Such a fan is made according to a given application for which a given air flow is required to cool the coils of the retarder placed in a particular configuration.
  • the fan comprises a support inside which magnets are installed in place of the electromagnetic ring.
  • the ring can be made from a laminated insulated sheet provided with short-circuited conductors, asynchronous machinery cage principle.
  • the fan is made of a non-magnetic material
  • the armature ring is in the form of a permanent magnet
  • the armature means comprise blade portions shaped to pass in front of the induction coils so as to be sufficiently induced by the magnetic field of the induction coils so that the fan is rotated; the fan is made of electromagnetic material; - the fan is mounted on the rotating shaft via a bearing;
  • the fan is mounted on the rotating shaft via a sliding bearing.
  • the object of the invention is also achieved with an electromagnetic retarder comprising a shaft rotating with a fan for circulating a cooling gaseous fluid on induction coils intended to generate, on command, eddy currents in a stator surrounding the rotating shaft and induction coils.
  • the fan is mounted free to rotate on the rotating shaft and is provided with means forming an armature capable of being exposed to an electromagnetic field generated by the induction coils and rotating the fan.
  • FIG. 1 shows a retarder according to the invention comprising a plurality of disengageable fans mounted on a rotating shaft of the retarder secured to an output shaft of a gearbox
  • Figure 2 shows a disengageable fan mounted on a bearing, having a cylindrical cage and rotating around a shaft having coils.
  • Figure 1 recalls the general structure of an electromagnetic retarder and shows at the same time the provision of a disengageable fan 109 mounted on a rotating shaft of the retarder.
  • the retarder further comprises a second fan 108, not disengageable, which can however be replaced by a second disengageable fan according to the invention.
  • the electromagnetic retarder is shown in a perspective view with partial axial section and as being mounted on a gearbox 105 of a motor vehicle of the heavy truck category.
  • This retarder which is intended to slow down a transmission shaft of the vehicle and more particularly here the output shaft of the gearbox 105, by generating an alternating distribution magnetic field in a ferromagnetic part, comprises a cooling jacket C under a helical shape in a single turn.
  • the retarder comprises a rotating shaft 102 hooked to the output shaft of the gearbox 105 and an inductor rotor 101 integral in rotation with the rotating shaft 102.
  • Induction coils 107 of the rotor are arranged in a ring on the rotor 101 and inside a stator comprising an armature 110 surrounding the rotor 101.
  • the armature 110 forms together with a casing 103 the cooling water jacket C intended to be mounted on a chassis of the vehicle.
  • the retarder also comprises a generator having a generator rotor 106, integral with the rotating shaft 102 and thus the induction rotor 101, and coils 104, and the fan 109 for circulating a cooling gaseous fluid, generally air , on the induction coils 107 of the rotor 101.
  • the coil ring 104 surrounds the generator rotor with a small air gap.
  • the coils 104 are powered by a DC power source such as a battery of the vehicle equipped with the retarder.
  • the intensity of this current is adjusted according to the braking torque that the retarder must produce. Indeed, by adjusting the intensity of the induction current of the coils 104, the intensity of the electric current generated by the generator is regulated and, finally, the intensity of the eddy currents braking and heating generators, generated in the armature 110 of the water jacket C.
  • the first advantage consists of a very low external electrical energy input taken from the vehicle battery, for example of the order of 20 to 30% of the total energy required.
  • the second advantage is that the generation of the electric current by the generator consumes itself a some mechanical energy taken from the tree to slow down.
  • the excitation current generated by the generator feeds the induction coils 107 of the rotor 101 of the retarder to generate an alternating magnetic field.
  • the coils 107 are formed by windings of electrical wires around cores forming integral parts of the rotor 101.
  • the alternating magnetic field induces the armature 110 of the retarder and generates eddy currents therein, made of a ferromagnetic material.
  • the eddy currents being opposed, by their effects, to the cause that gives them the meaning, namely the rotational movement of the rotor, the rotational movement of the rotor 101 thus generates a reverse torque, and thus a braking torque.
  • this part is cooled a cooling liquid, for example water, circulating in the cooling jacket C in which the induced 110 is advantageously integrated.
  • Figure 2 shows, in the form of an axial section, that the fan 109 is mounted on a bearing 111 and also comprises an annular system 112 clutch.
  • the bearing 111 to provide the fan 109 its degree of freedom in rotation, can be either ball or roller or be replaced by any other system offering a possibility of relative rotation.
  • the clutch system 112 is essentially formed by a ring of a magnetizable material such as mild steel and can engage the fan 109 simultaneously with the start of the retarder supplying the coils 107 of the inductor rotor.
  • the rotating fan 109 and the ring clutch 112 of magnetic material are integral with each other.
  • the power of the coils 107 in current allows the creation of a magnetic field.
  • Magnetic looping with the annular system 112 of the fan 109 makes it possible to drive the latter in rotation. This effect can be increased by placing coils in the ends of the bunches, held by supports 113 integral with the rotor 101, poles 114 passing through the corresponding coils.
  • the bearing 111 allows the fan 109 to be free in rotation relative to the rotating shaft 102, that is to say the axis of the rotor 101. In other words, when the retarder does not work, the bearing 111 allows the fan 109 to have a degree of freedom in rotation relative to the axis 102.
  • Quantities are related to the current created by the generators coils to feed the rotor coils and generate a braking torque. Indeed, the greater this current, the greater the electromagnetic field generated by the coils 107 of the inductor rotor 101 is large. Thus, the greater the current, the more a magnetic coupling between the annular system 112 and the inductor rotor 101 integral with the rotating shaft 102 is intense. And the more intense this coupling, the more the fan 109 rotates at a high speed close to the rotational speed of the shaft 102, making it possible to optimally cool the coils 107 of the rotor 101. The value of the current is directly related to the control of the retarder.
  • the clutch control of the fan corresponds to the creation of a magnetic field through the coils 107.
  • the peculiarity is that when stopping the retarder function, the fan continues, for a certain time, to turn and thus to cool the coils 107 of the rotor 101 and thus avoids overheating of these coils due to the thermal inertia of the machine.
  • This advantage allows the optimization of the retarder in its operation during its various life cycles.
  • the magnetic coupling between the annular system 112 formed essentially by a ring of a magnetic material, when the fan 109 is made of a non-magnetic material, and the induction rotor 101 can be replaced by a coupling between such a reconstructed crown and the rotor 101.
  • a reconstructed crown is obtained by folding the blades of the fan 109 in such a way that the folded parts follow each other closely and thus ensure a fairly dense succession of metal elements that can be induced and take the fan in rotation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

L'invention concerne un agencement débrayable d'un ventilateur (109) dans un ralentisseur électromagnétique, le ralentisseur comportant un arbre tournant (102) , un rotor (101) solidaire en rotation avec l'arbre tournant (102) , des bobines d'induction (107) disposées en couronne sur le rotor (101) , un générateur avec un rotor (106) monté sur une extrémité de l'arbre tournant (102) et alimentant les bobines d'induction (107) , et un ventilateur (109) pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur les bobines d'induction (107) . Le ventilateur (109) est monté libre en rotation sur l'arbre tournant (102) et est pourvu de moyens (112) formant un induit susceptible d'être exposé à un champ électromagnétique engendré par les bobines d'induction (107) et entraînant en rotation le ventilateur (109) .

Description

Ventilateur débrayable pour un ralentisseur électromagnétique .
La présente invention concerne un agencement débrayable d'un ventilateur dans un ralentisseur électromagnétique, ainsi qu'un ralentisseur électromagnétique comportant un arbre tournant avec un ventilateur monté sur l'arbre tournant selon cet agencement .
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un ralentisseur électromagnétique comportant des moyens pour créer un courant d'un fluide gazeux, typiquement un courant d'air, pour le refroidissement de bobines d'induction disposées en couronne sur un rotor du ralentisseur et à l'intérieur d'un stator qui entoure le rotor et est destiné à être monté sur un châssis du véhicule. Les ralentisseurs électromagnétiques ont souvent des ventilateurs pour refroidir des éléments chauffants tels que les bobines ou des circuits électroniques. Ces ventilateurs sont généralement accrochés à un arbre du ralentisseur. Ainsi, lorsque le ralentisseur entre en fonctionnement, ces ventilateurs créent un courant d'air qui s'écoule vers les bobines du ralentisseur pour les refroidir. Ce refroidissement permet d'éviter une chute de performances du ralentisseur à chaud. Globalement, un ventilateur contribue à créer jusqu'à dix pourcents du couple de freinage total engendré par le ralentisseur.
Toutefois, l'utilisation de tels ventilateurs présente des limites .
En effet, comme l'arbre du rotor du ralentisseur est relié à l'arbre de sortie de la boîte de vitesse ou à l'arbre d'entrée du pont arrière d'un véhicule automobile, l'arbre du rotor tourne constamment. L'entraînement du ventilateur engendre donc une consommation de puissance mécanique non négligeable, même lorsque le ralentisseur n'est pas en fonctionnement. Autrement dit, même lorsque le ralentisseur n'est pas activé, le ventilateur consomme un couple mécanique inutile, ce qui se traduit donc en une consommation inutile de gasoil .
Ainsi, lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas, des pertes aérauliques dues à l'entraînement du ventilateur, appelées aussi pertes à vide, peuvent être observées. Ces pertes, qui font chuter le rendement de vitesse du véhicule, augmentent avec une puissance trois la vitesse de rotation de l'arbre du rotor. Par ailleurs, les ventilateurs font du bruit.
Pour ces raisons, les constructeurs de véhicules dits poids lourds tels que des camions, des cars et des bus et de véhicules spéciaux tels des bennes à ordures, indiquent de plus en plus souvent dans un cahier des charges un maximum de pertes à vide à observer lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas . Ces pertes doivent être très inférieures aux pertes induites par le ventilateur lorsque le ralentisseur est en fonctionnement. De plus, le bruit du ventilateur dans les phases de non utilisation du ralentisseur ne devrait pas dépasser un niveau prédéterminé. Pour palier les divers inconvénients énoncés ci avant, certains ralentisseurs ont été équipés de ventilateurs débrayables . Ainsi, des essais ont été faits avec des embrayages électromagnétiques à bobines ou à poudre. D'autres essais ont été faits avec des ventilateurs à débrayage viscostatique ou à commande hydraulique.
Toutefois, l'utilisation de tels embrayages pose un problème du fait que l'alimentation électrique ou hydraulique doit être placée, de quelle que manière ce soit, sur l'arbre tournant du ralentisseur. Il faut donc prendre en compte l'usure des contacts tournants ou des joints tournants, selon le type d'embrayage choisi, et les problèmes de fonctionnement et de commande de l'embrayage ainsi que le besoin supplémentaire de maintenance du véhicule qui en résultent. En outre, il a été constaté chaque fois que le système choisi était encombrant et entraînait un poids supplémentaire plus ou moins grand, selon le système choisi. De plus, les ralentisseurs équipés de tels ventilateurs se montraient limités en tenu de température, notamment lorsqu'il s'agissait de ralentisseurs à haute vitesse.
OBJET DE L'INVENTION
Le but de l'invention est de palier les divers inconvénients énoncés plus haut. Plus particulièrement, l'invention doit proposer une solution qui permette, si possible, de disposer d'un système robuste, simple et peu encombrant afin de pouvoir le loger à l'intérieur du ralentisseur ou, pour le moins, de manière à ce qu'il ne contribue pas à un accroissement de l'encombrement du ralentisseur.
Pour le moins, l'invention doit proposer une solution permettant de résoudre le problème de pertes à vide trop importantes. Autrement dit, l'invention doit faciliter le refroidissement des bobines, tout en limitant la consommation d'un couple sur l'arbre, notamment pendant les périodes de non utilisation du ralentisseur .
Le but de l'invention est atteint avec un agencement débrayable d'un ventilateur dans un ralentisseur électromagnétique, le ralentisseur comportant un arbre tournant, un rotor solidaire en rotation avec l'arbre tournant, des bobines d'induction disposées en couronne sur le rotor, un générateur avec un rotor monté sur une extrémité de l'arbre tournant et alimentant les bobines d'induction et un ventilateur pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur les bobines d'induction. Selon l'agencement de l'invention, le ventilateur est monté libre en rotation sur l'arbre tournant du ralentisseur et est pourvu de moyens formant un induit susceptible d'être exposé à un champ électromagnétique engendré par les bobines d'induction et entraînant en rotation le ventilateur.
L'invention met donc en œuvre un ventilateur qui peut être débrayé de son entraînement.
Ce ventilateur est un ventilateur rotatif monté sur l'arbre du rotor de manière à être libre en rotation par rapport à l'arbre le temps que le ralentisseur n'est pas sollicité ou activé, c'est-à-dire le temps qu'il ne fonctionne pas. Pour obtenir cette liberté en rotation, le ventilateur est monté, selon l'un ou l'autre de plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, sur un roulement à billes, sur un roulement à rouleaux, sur un palier glissant ou sur tout autre type de palier permettant un mouvement relatif en rotation entre le ventilateur et l'arbre tournant sans subir des effets de friction, par exemple de patins. Le ventilateur peut également être réalisé en matière plastique à faible coefficient de friction par rapport a de l'acier et être monté sur l'arbre tournant sans l'intermédiaire d'un palier. Selon les différents modes de réalisation possibles de l'invention, le ventilateur comporte un anneau en acier électromagnétique, lorsque ses pales sont réalisées en un matériau amagnétique tel une matière synthétique ou de l'aluminium, ou le ventilateur comporte des pales conformés, au moins dans une partie en regard aux bobines d'induction, pour s'exposer suffisamment au champ magnétique des bobines d'induction, lorsqu'au moins ces parties des pales sont réalisées en un matériau électromagnétique tel de l'acier doux. Les pales peuvent également comporter un aimant permanent . Dans un exemple de réalisation, le ventilateur est positionné à côté du rotor de ralentisseur de manière que les têtes des bobines du rotor inducteur soient en regard avec l'anneau du ventilateur. Ces bobines et cet anneau sont alors en influence mutuelle et lorsque l'on alimente les bobines du rotor inducteur cela permet l'entraînement du ventilateur par la création d'un couple.
Plus précisément, lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas, les bobines du rotor inducteur du ralentisseur ne sont pas alimentées. Ainsi, il n'y a pas de création d'un champ magnétique. L'anneau électromagnétique solidaire du ventilateur ne se trouvant donc pas dans ce champ magnétique, l'entraînement du ventilateur ne se produit pas et le ventilateur se comporte alors librement sur l'arbre du rotor sur lequel il est monté par l'intermédiaire d'un roulement .
En revanche, lorsque le ralentisseur fonctionne, l'alimentation des bobines du rotor inducteur crée un champ magnétique qui passe directement dans l'induit source des courants de Foucault, mais qui boucle sur lui-même en passant par l'anneau métallique du ventilateur en influence mutuelle. Ce dispositif permet d'embrayer le ventilateur selon le principe des machines asynchrones. L'embrayage du ventilateur permet alors d'assurer un refroidissement des bobines du rotor inducteur et par conséquence d'améliorer le fonctionnement du ralentisseur. Dans une telle configuration, ce n'est que lorsque le ralentisseur est en fonctionnement, que le ventilateur consomme un couple de l'arbre. Ce couple s'ajoute et participe au freinage du véhicule.
Toutefois, la vitesse de rotation du ventilateur étant inférieure à celle de l'arbre tournant, en raison du fonctionnement selon le principe des machines asynchrones, il est possible de pallier cet inconvénient, au moins partiellement, en formant l'anneau métallique selon le principe d'une cage d'écureuil comme dans les machines asynchrones (anneau en tôles isolées en acier doux empilées, tenues entre deux plaques en aluminium et reliées par l'intermédiaire de barreaux en aluminium) .
L'invention permet ainsi d'augmenter les performances du ralentisseur par une meilleure maîtrise du refroidissement des bobines mais également une bonne maîtrise de la consommation de gasoil du véhicule hors utilisation du ralentisseur soit 85% de son temps environ .
Pour augmenter encore davantage le rendement, les têtes des bobines d'induction du rotor peuvent être munies, en leur centre, d'un pôle en matériau magnétique. Ce pôle est non nécessairement, mais de préférence, fixé sur le support de la tête de bobine, par exemple par une vis. Grâce à la présence de pôles magnétiques, l'induction des bobines se trouve augmentée .
La solution que l'invention propose, est simple à intégrer dans la conception d'un ralentisseur, n'est pas encombrant et est légère et très économique, puisqu'il n'y a que deux éléments à ajouter, à savoir un palier et une couronne d'acier doux ou des moyens équivalents.
De plus, la solution de l'invention ne nécessite pas de moyens de commande. En effet, le ventilateur est autonome dans sa mise en route puisque actionné en même temps que l'excitation les bobines d'induction. Le ventilateur utilisé dans l'invention peut être de type axial, centrifuge ou hélico-centrifuge. Un tel ventilateur est réalisé en fonction d'une application donnée pour laquelle un débit d'air donné est nécessaire pour refroidir des bobines du ralentisseur placées dans une configuration particulière.
Dans une réalisation particulière, le ventilateur comporte un support à l'intérieur duquel des aimants permanents sont implantés en lieu et place de l'anneau électromagnétique .
En variante, l'anneau peu être réalisé à partir d'un feuilleté de tôles isolées muni de conducteurs en court-circuit, principe des machines asynchrone à cage.
L'invention concerne également les caractéristiques ci-après considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : le ventilateur est réalisé en un matériau amagnétique ; l'anneau formant induit est réalisé sous la forme d'un aimant permanent ;
- les moyens formant induit comportent des parties de pales conformées pour passer devant les bobines d'induction de manière à pouvoir être suffisamment induites par le champ magnétique des bobines d'induction pour que le ventilateur soit entraîné en rotation ; le ventilateur est réalisé en un matériau électromagnétique ; - le ventilateur est monté sur l'arbre tournant par l'intermédiaire d'un roulement ;
- le ventilateur est monté sur l'arbre tournant par l'intermédiaire d'un palier glissant.
Le but de l'invention est également atteint avec un ralentisseur électromagnétique comportant un arbre tournant avec un ventilateur pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur des bobines d'induction destinées à engendrer, sur commande, des courants de Foucault dans un stator entourant l'arbre tournant et les bobines d'induction.
Selon l'invention, le ventilateur est monté libre en rotation sur l'arbre tournant et est pourvu de moyens formant un induit susceptible d'être exposé à un champ électromagnétique engendré par les bobines d'induction et entraînant en rotation le ventilateur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- après d'un mode de réalisation de l'invention, cette description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un ralentisseur selon l'invention comportant plusieurs ventilateurs débrayables montés sur un arbre tournant du ralentisseur solidaire d'un arbre de sortie d'une boîte de vitesse, et la figure 2 montre un ventilateur débrayable monté sur roulement, comportant une cage cylindrique et tournant autour d'un arbre comportant des bobines.
Ces figures sont données à titre d'illustration et ne sont pas limitatives de l'invention.
DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION DE L'AGENCEMENT SELON L'INVENTION
La figure 1 rappelle la structure générale d'un ralentisseur électromagnétique et montre en même temps la disposition d'un ventilateur débrayable 109 monté sur un arbre tournant du ralentisseur. Le ralentisseur comprend par ailleurs un second ventilateur 108, non débrayable, qui peut toutefois être remplacé par un second ventilateur débrayable selon l'invention.
Le ralentisseur électromagnétique est représenté en une vue en perspective avec coupe partielle axiale et comme étant monté sur une boîte de vitesse 105 d'un véhicule automobile de la catégorie des poids lourds. Ce ralentisseur, qui est destiné à ralentir un arbre de transmission du véhicule et plus particulièrement ici l'arbre de sortie de la boîte de vitesse 105, en engendrant un champ magnétique à répartition alternée dans une pièce ferromagnétique, comprend une chemise de refroidissement C sous une forme hélicoïdale en une seule spire. Le ralentisseur comprend un arbre tournant 102 accroché à l'arbre de sortie de la boîte de vitesse 105 et un rotor inducteur 101 solidaire en rotation de l'arbre tournant 102. Des bobines d'induction 107 du rotor sont disposées en couronne sur le rotor 101 et à l'intérieur d'un stator comprenant un induit 110 entourant le rotor 101. L'induit 110 forme ensemble avec une enveloppe 103 la chemise d'eau de refroidissement C destinée à être monté sur un châssis du véhicule. Le ralentisseur comporte également un générateur ayant un rotor de génératrice 106, solidaire de l'arbre tournant 102 et ainsi du rotor inducteur 101, et des bobines 104, ainsi que le ventilateur 109 pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant, généralement de l'air, sur les bobines d'induction 107 du rotor 101.
La couronne de bobines 104 entoure le rotor de génératrice avec un faible entrefer.
Les bobines 104 sont alimentées par une source de courant continu telle qu'une batterie du véhicule équipé du ralentisseur. L'intensité de ce courant est réglée en fonction du couple de freinage que le ralentisseur doit produire. En effet, en réglant l'intensité du courant d'induction des bobines 104, on règle l'intensité du courant électrique engendré par le générateur et, par cela enfin, l'intensité des courants de Foucault générateurs de freinage et d' échauffement, engendrés dans l'induit 110 de la chemise d'eau C.
La génération du courant électrique d'alimentation nécessaire à la génération des courants de Foucault, par un générateur intégré dans le ralentisseur, apporte un double avantage. Le premier avantage consiste en un apport d'énergie électrique extérieure très faible prélevé de la batterie du véhicule, par exemple de l'ordre de 20 à 30% de l'énergie totale nécessaire. Le second avantage est celui que la génération du courant électrique par le générateur consomme elle-même une certaine énergie mécanique prélevée sur l'arbre à ralentir .
Le courant d'excitation engendré par le générateur alimente les bobines d'induction 107 du rotor 101 du ralentisseur pour engendrer un champ magnétique alternatif. Les bobines 107 sont formées par des enroulements de fils électriques autour de noyaux faisant parties intégrantes du rotor 101. Le champ magnétique alternatif induit l'induit 110 du ralentisseur et y engendre des courants de Foucault, réalisé en un matériau ferromagnétique. Les courants de Foucault étant opposés, par leurs effets, à la cause qui leur donne le sens, à savoir le mouvement de rotation du rotor, le mouvement de rotation du rotor 101 engendre ainsi un couple de rotation inverse, donc un couple de freinage .
La génération des courants de Foucault étant accompagnée d'un échauffement, par effet Joule, notamment de l'induit 110, cette partie est refroidie un liquide refroidissant, par exemple de l'eau, circulant dans la chemise de refroidissement C dans laquelle l'induit 110 est avantageusement intégré.
La figure 2 montre, sous la forme d'une coupe axiale, que le ventilateur 109 est monté sur un roulement 111 et comporte également un système annulaire 112 d'embrayage.
Le roulement 111, pour offrir au ventilateur 109 son degré de liberté en rotation, peut être soit à billes soit à rouleaux ou être remplacé par tout autre système offrant une possibilité de rotation relative.
Le système d'embrayage 112 est formé essentiellement par une couronne en un matériau magnétisable tel de l'acier doux et permet d'embrayer le ventilateur 109 simultanément à la mise en fonction du ralentisseur par alimentation des bobines 107 du rotor inducteur. Le ventilateur 109 rotatif et l'anneau d'embrayage 112 en matériau magnétique sont solidaire l'un de l'autre.
Lorsque le ralentisseur est en fonctionnement, l'alimentation des bobines 107 en courant permet la création d'un champ magnétique. Le bouclage magnétique avec le système annulaire 112 du ventilateur 109 permet d'entraîner ce dernier en rotation. Cet effet peut être augmenté en plaçant dans les extrémités des chignons des bobines, maintenues par des supports 113 solidaires du rotor 101, des pôles 114 traversant les bobines correspondantes .
Lorsque le ralentisseur n'est pas en fonctionnement, il n'y a pas de champ magnétique et donc pas de couplage avec le système d'embrayage 112. Le roulement 111 permet alors au ventilateur 109 d'être libre en rotation par rapport à l'arbre tournant 102, c'est-à-dire à l'axe du rotor 101. Autrement dit, lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas, le roulement 111 permet au ventilateur 109 d'avoir un degré de liberté en rotation par rapport à l'axe 102.
Des grandeurs sont liées au courant créé par les bobines de la génératrice pour alimenter les bobines du rotor et générer un couple de freinage. En effet, plus ce courant est important, plus le champ électromagnétique engendré par les bobines 107 du rotor inducteur 101 est grand. Ainsi, plus ce courant est grand, plus un couplage magnétique entre le système annulaire 112 et le rotor inducteur 101 solidaire de l'arbre tournant 102 est intense. Et plus ce couplage est intense, plus le ventilateur 109 tourne à une vitesse élevée proche de la vitesse de rotation de l'arbre 102, permettant de refroidir de manière optimale les bobines 107 du rotor 101. La valeur du courant est directement liée à la commande du ralentisseur. En effet, la commande d'embrayage du ventilateur correspond à la création d'un champ magnétique au travers des bobines 107. Dans cette configuration de système d'embrayage de ventilateur 109 monté sur roulement 111, la particularité est que lors de l'arrêt de la fonction ralentisseur, le ventilateur continue, pendant un certain temps , à tourner et donc a refroidir les bobines 107 du rotor 101 et permet ainsi d'éviter la surchauffe de ces bobines compte tenue de l'inertie thermique de la machine. Cet avantage permet l'optimisation du ralentisseur dans son fonctionnement durant ses différents cycles de vie.
Selon une variante de réalisation de l'invention, le couplage magnétique entre le système annulaire 112 formé essentiellement par une couronne en un matériau magnétique, lorsque le ventilateur 109 est réalisé en un matériau amagnétique, et le rotor inducteur 101 peut être remplacé par un couplage magnétique entre ce que l'on peut appeler une couronne reconstituée et le rotor 101. Une telle couronne reconstituée est obtenue en pliant les pales du ventilateur 109 de manière telle que les parties pliées se suivent très près et assurent ainsi une succession assez dense d'éléments métalliques pouvant être induits et emmener le ventilateur en rotation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Agencement débrayable d'un ventilateur (109) dans un ralentisseur électromagnétique, le ralentisseur comportant un arbre tournant (102) , un rotor (101) solidaire en rotation avec l'arbre tournant (102), des bobines d'induction (107) disposées en couronne sur le rotor (101), un générateur avec un rotor (106) monté sur une extrémité de l'arbre tournant (102) et alimentant les bobines d'induction (107), un ventilateur (109) pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur les bobines d'induction (107), l'agencement étant caractérisé en ce que le ventilateur (109) est monté libre en rotation sur l'arbre tournant (102) et est pourvu de moyens (112) formant un induit susceptible d'être exposé à un champ électromagnétique engendré par les bobines d'induction (107) et entraînant en rotation le ventilateur (109).
2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant induit comportent un anneau (112) en un matériau magnétisable situé en regard des bobines d'induction (107) du rotor (101) .
3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau formant induit (112) est réalisé en tôles feuilletées avec conducteurs en court- circuit selon le principe des cages de machines asynchrones .
4. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est réalisé en un matériau amagnétique .
5. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau formant induit (112) est réalisé sous la forme d'un aimant permanent.
6 Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant induit comportent des parties de pales conformées pour passer devant les bobines d'induction (107) de manière à pouvoir être suffisamment induites par le champ magnétique des bobines d'induction (107) pour que le ventilateur (109) soit entraîné en rotation.
7. Agencement selon la revendication 1 ou 6, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est réalisé en un matériau électromagnétique.
8. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est monté sur l'arbre tournant (102) par l'intermédiaire d'un roulement (111).
9. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est monté sur l'arbre tournant (102) par l'intermédiaire d'un palier glissant.
10. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est réalisé en matière plastique à faible coefficient de friction par rapport à de l'acier et est monté sur l'arbre tournant (102) sans l'intermédiaire d'un palier.
11. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les têtes des bobines d'induction (107) sont traversées par un pôle (114) en un matériau magnétique.
12. Ralentisseur électromagnétique comportant un arbre tournant (102) avec un ventilateur (109) pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur des bobines d'induction (107) destinées à engendrer, sur commande, des courants de Foucault dans un induit (110) entourant l'arbre tournant (102) et les bobines d'induction (107), caractérisé par un agencement selon lequel le ventilateur (109) est monté libre en rotation sur _ _ _
15 l'arbre tournant (102) et est pourvu de moyens (112) formant un induit susceptible d'être exposé à un champ électromagnétique engendré par les bobines d'induction (107) et entraînant en rotation le ventilateur (109) .
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