FR2525045A1

FR2525045A1 - Semi-linear electromagnetic machine using eccentric motion - has eccentrically mounted disc which follows sequentially energised solenoids, and uses crank to convert eccentric motion to circular motion

Info

Publication number: FR2525045A1
Application number: FR8206344A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1983-10-14

Abstract

The semi-linear electromagnetic machine is in a rotating machine configuration, having a stator with the field formed by solenoids distributed round the stator, and a rotor formed from a disc armature which is mobile in rotation. The armature has pole pieces which face the field solenoids, and is eccentrically mounted relative to the field so that a point on the rotor transverses a curvilinear path. The rotor is mounted on a crank mechanism, which drives an output shaft. The rotation of the armature about its own axis is prevented by three friction wheels or gear wheels, two running on the stator and the third fixed to the rotor. The machine operates by electrical energisation of successive solenoids, which produces a rotating magnetic field. A digital logic circuit controls the sequential supply of the solenoids.

Description

La machine électrique semi-linéaire (fig. 1) participe à la fois de la machine tournante et de la machine linéaire. Son aspect compact et de révolution appartient à la machine tournante, son principe électrique l'apparente à la machine linéaire. L'analogie est évidente si l'on observe que l'équipage mobile de la machine semi-linéaire évolue selon une circonférence de rayon faible (à l'échelle de ses dimensions), alors que celui de la machine linéaire se déplace, par principe selon une circonférence de longueur infinie. The semi-linear electric machine (Fig. 1) participates in both the rotating machine and the linear machine. Its compact and revolutionary appearance belongs to the rotating machine, its electric principle is apparent to the linear machine. The analogy is obvious if one observes that the mobile equipment of the semi-linear machine evolves according to a circumference of weak radius (on the scale of its dimensions), whereas that of the linear machine moves, in principle according to a circumference of infinite length.

Pour cette dernière machine l'équipage mobile est le plus souvent un inducteur generateur de flux magnétique. Son induit, solidaire de l'environnement, est un organe de la longueur déterminée par le déplacement attendu de la machine et sert également de guidage à l'inducteur. Pour la machine tournante, l'inducteur étant couramment fixe fait partie de la carcasse, alors que l'induit tourne autour d'un axe. For the latter machine the moving equipment is most often a magnetic flux inductor. Its armature, integral with the environment, is a member of the length determined by the expected movement of the machine and also serves as a guide to the inductor. For the rotating machine, the inductor being commonly fixed is part of the carcass, while the armature rotates about an axis.

A l'instar de ces deux types, la machine électrique semi-linéaire (MSL par comi3di té dans la suite du texte) comporte un organe mobile qu'il convient d'appeler induit, qui se meut par rapport à un organe statique, l'inducteur, de telle maniere que l'infinité de points matériels considérés sur un plan radial de l'induit, se trouve répartie sur autant de lieux géométriques circulaires et égaux entre eux. De ce fait l'organe mobile est en translation curviligne, il évolue selon une trajectoire planétaire autour de l'axe principal tout en conservant une orientation imnuable ; par suite, l'induit est dépourvu d'axe de rotation et sa disposition présente un certain décalage par rapport à l'inducteur. Like these two types, the semi-linear electric machine (MSL by comi3di ted in the following text) comprises a movable member that should be called induced, which moves relative to a static body, l inductor, so that the infinity of material points considered on a radial plane of the armature, is distributed on as many circular and equal geometrical places between them. As a result, the movable member is in curvilinear translation, it evolves in a planetary trajectory around the main axis while maintaining an irreducible orientation; as a result, the armature is devoid of axis of rotation and its arrangement has a certain offset with respect to the inductor.

Ces quelques précisions qui évoquent la particularité du MSL caractérisent principalement la presente invention. These few precisions which evoke the particularity of the MSL characterize mainly the present invention.

Cela conduit à promouvoir l'exploitation d'un terme communément tenu pour un vice dans l'acception classique de la mécanique. I1 s'ait de la propension au déport centrifuge des masses en rotation ou en mouvement circulaire lorsque l'équilibrage est déficient et des manifestations dynamiques qui en résultent. This leads to the exploitation of a term commonly regarded as a defect in the classical sense of mechanics. There is a propensity for the centrifugal offset of masses in rotation or in circular motion when balancing is deficient and dynamic manifestations that result.

C'est ainsi que, selon une première variante, l'équipage mobile du MSL 1 se comporte typiquement comme une masse non équilibrée en rotation, capable d'emmagasiner de l'énergie cinétique et de la restituer.Thus, according to a first variant, the mobile unit of the MSL 1 typically behaves as an unbalanced mass in rotation, capable of storing kinetic energy and restoring it.

Les dessins annexés sont, pour la plupart, une vue en coupe de la machine, axe de rotation disposé verticalement. Ils sont souvent accompagnés d'une vue partielle selon un plan perpendiculaire mettant en relief-chacune pour sa part, les précisions-fournies par le texte. Pour simplifier la compréhension des dessins certains details peu représentatifs et compliquant la lisibilité sontéliminés ; de mime les engrenages et pignons mentionnés sontfigurés comme des roues et galets à friction. L'utilisation pratique de ces derniers éléments en remplacement des engrenages se conçoit du reste parfaitement si le glissement de contact demeure absent. The attached drawings are, for the most part, a sectional view of the machine, axis of rotation arranged vertically. They are often accompanied by a partial view according to a perpendicular plane, highlighting - each one for its part, the precisions - provided by the text. To simplify the understanding of the drawings some unrepresentative details and complicating the readability are eliminated; In addition, the aforementioned gears and sprockets are configured as friction wheels and rollers. The practical use of these last elements to replace gears is conceivable perfectly if the slip of contact remains absent.

Il existe plusieurs façons d'appliquer le principe du MSL. La machine retenue pour ce descriptif comporte une partie fixe (fig. 2-1) qui englobe une paire d'inducteurs électromagnétiques entre lesquels est calé l'équipage mobile. Un des constituants de ce dernier est un plateau, porteur d'éléments magnétiquement influençables, il joue le rôle d'induit (fig. 2-2). Enfin un système cinématique réalise l'interface entre le plateau et l'arbre de rotation de la machine (fig. 2-3). There are several ways to apply the MSL principle. The machine selected for this description comprises a fixed part (FIG 2-1) which includes a pair of electromagnetic inductors between which the moving element is wedged. One of the constituents of the latter is a plateau, carrying magnetically suggestible elements, it plays the role of armature (Figure 2-2). Finally, a kinematic system provides the interface between the plate and the machine rotation shaft (Fig. 2-3).

1. Inducteurs électromagnétiques :
La structure de la partie fixe de la machine consiste en deux inducteurs (fig. 3-4) comportant chacun trois circuits magnétiques. Les inducteurs forment deux volumes cylindriques occupant une partie importante de la machine et constitués chacun par six solénoïdes à noyaux droits, parallèles et de disposition hexagonale, capables par leur dimensionnement de générer le flux nécessaire au fonctionnement.1. Electromagnetic inductors:
The structure of the fixed part of the machine consists of two inductors (Fig. 3-4) each with three magnetic circuits. The inductors form two cylindrical volumes occupying a large part of the machine and each consisting of six solenoids with straight cores, parallel and hexagonal arrangement, capable by their design to generate the flow required for operation.

Les noyaux issus d'un matériau magnétique dépourvu d'hysterèse, sont montés en sandwich, avec leurs bobinages, entre deux flasques solidaires de la partie fixe de la machine (fig. 3-5 et 6). Des alvéoles sont réservées dans les flasques internes en regard des extrémités des noyaux ; elles sont com blées par des plaquettes rapportées dont les caracteristiques magnétiques sont conformes aux noyaux, celles-ci prolongent ces derniers et affleurent, voire débordent de leurs flasques, cte zone de travail. La figure 3-7 laisse apparaitre un décalage vers le centre de ces plaquettes polaires afin de dévier le champ magnétique dans le but d'harmoniser les dimensions diamétrales de l'inducteur et de l'induit. The cores derived from a magnetic material devoid of hysteresis, are sandwiched, with their coils, between two flanges integral with the fixed part of the machine (Figures 3-5 and 6). The cells are reserved in the internal flanges opposite the ends of the cores; they are filled by insert inserts whose magnetic characteristics are consistent with the cores, they extend the latter and outcrop or overflow their flanges, this work area. Figure 3-7 shows a shift towards the center of these polar plates to deflect the magnetic field in order to harmonize the diametric dimensions of the inductor and the armature.

Le flasque extérieur d'un inducteur (fig. 3-6) bride les solén ides avec le flasque intérieur (fig. 3-5) au moyen de colonnettes-entretoises (fig. 3-8). The outer flange of an inductor (Fig. 3-6) flanges the solenoid with the inner flange (Fig. 3-5) by means of spacers (Fig. 3-8).

Alors que ce dernier est amagnétique, le flasque extérieur, quant à lui réalise également une culasse commune pour les circuits magnétiques. La fixation des deux inducteurs s'effectue par le truchement d'un cylindre de liaison (fig. 3-9) servant de carter à l'induit.While the latter is non-magnetic, the outer flange, meanwhile also carries a common cylinder head for magnetic circuits. The two inductors are fixed by means of a connecting cylinder (Fig. 3-9) serving as a housing for the armature.

En variant la longueur des entretoises ainsi que celle de l'arbre moteur (fig. 3-10), il est loisible d'utiliser un assortiment de solénoïdes pour une même machine (fig. 4). L'espace central des inducteurs réserve une place aux paliers relevant du système cinématique. L'assemblage ainsi réalisé constitue la partie fixe de la machine (fig. 2-1). By varying the lengths of the spacers as well as the length of the motor shaft (Fig. 3-10), it is possible to use an assortment of solenoids for the same machine (Fig. 4). The central space of the inductors reserves a place for the bearings falling within the kinematic system. The assembly thus made constitutes the fixed part of the machine (Figure 2-1).

Un circuit magnétique d'inducteur, résultant de la liaison des noyaux de deux bobines adjacentes par la culasse, a pour but d'entretenir le flux magné
tique. Aussi le cablage électrique réalise une polarité inverse pour les deux bobines. La disposition hexagonale des trois circuits doit déterminer la présence alternée de pôles Nord et Sud sur les faces de travail des noyaux.An inductor magnetic circuit, resulting from the connection of the cores of two adjacent coils by the yoke, is intended to maintain the magnetic flux
tick. Also the electrical wiring performs a reverse polarity for both coils. The hexagonal arrangement of the three circuits must determine the alternating presence of North and South poles on the working faces of the cores.

2. Induit
Formé par un double flasque amagnétique l'induit occupe l'espace séparant les deux inducteurs. Il porte un engrenage central par lequel il est lié à la cinématique (fig. 3-11).2. Induced
Formed by a double non-magnetic flange, the armature occupies the space separating the two inductors. It carries a central gear by which it is linked to the kinematics (Fig. 3-11).

Des pastilles magnétisables (fig. 3-12) à rémanence quasi nulle, sont montées sur la périphérie de chaque flasque et reproduisent géométriquement
les plaquettes implantées sur les inducteurs, à ceci près que leur diamètre est sensiblement plus faible. Chaque pastille est appelée à fonctionner conjointement avec la plaquette qui lui fait face sur l'inducteur.Magnetizable pellets (FIG 3-12) with almost zero remanence are mounted on the periphery of each flange and reproduce geometrically.
platelets implanted on the inductors, except that their diameter is substantially lower. Each pellet is called to operate in conjunction with the wafer facing it on the inductor.

Selon la puissance attribuée à la machine l'induit sera léger ou alourdi et conçu de maniere à résister à la force centrifuge dont l'effet est prépon dérant ddns ce type de machine. Il doit aussi être insensible aux déformations élastiques latérales provoquées par l'attraction des solén ides. Depending on the power assigned to the machine the armature will be light or heavy and designed to withstand the centrifugal force whose effect is preponderant in this type of machine. It must also be insensitive to lateral elastic deformations caused by the attraction of the solenoid.

3. Cinématique
Le rôle du système cinématique est de fournir un mouvement rotatif directement utilisable à partir du mouvement planétaire qui anime l'induit de la machine semi-linéaire.3. Kinematics
The role of the kinematic system is to provide a rotational movement directly usable from the planetary motion that drives the armature of the semi-linear machine.

Par son engrenage à denture interieure l'induit est intégré à la cinématique qui comporte les paliers de rotation de l'arbre moteur, formé de deux éléments (fig. 5-10 et 10'). Le mécanisme est complété avec un système se ré- férant par similitude à un "accouplement pour arbres parallèles désalignés". Through its gear with internal teeth, the armature is integrated in the kinematics which comprises the rotational bearings of the motor shaft, formed of two elements (Figures 5-10 and 10 '). The mechanism is completed with a system referencing similarity to a "misaligned parallel shaft coupling".

En l'occurence il s'agit bien d'accoupler deux axes, celui de l'arbre moteur et celui de l'induit qui évolue autour du premier. La différence avec l'accouplement originel réside dans le fait que son but est de trànsmettre une rotation nulle à l'axe décalé pour qu'il ne subisse que la translation circulaire.In this case it is a question of coupling two axes, that of the motor shaft and that of the armature which evolves around the first. The difference with the original coupling lies in the fact that its purpose is to transfer a zero rotation to the offset axis so that it undergoes only the circular translation.

Pour cela deux autres engrenages enserrent celui de l'induit (fig. 5-13 et 13') ils sont de même diametre, même denture interieure et solidaires de chaque inducteur. Un pignon intermédiaire commun aux trois, taillé extérieurement engrène en leur sein (fig. 5-14). Le profil de tous ces engrenages est légère- ment biconique inverse ou bien globique comme dans la représentation, ce qui assure le positionnement longitudinal du plateau. Tracté par l'induit, le pignon intermediaire roule dans les engrenages fixes en communiquant sa rotation a celui de l'induit (fleche s, fig. 5). Au premier abord, l'induit est sollicité en rotation par l'effet centrifuge dû à son décalage (fleche p, fig. 5) et il offre le maximum d'excentricité au droite la zone où le pignon intermédiaire lui est tangent, sa rotation est cependant compensée par l'entraîne- ment en sens inverse que lui communique l'intermédiaire roulant dans les engrenages implantés sur les inducteurs, c'est-à-dire à vitesse nulle.For this two other gears enclose that of the armature (Figures 5-13 and 13 ') they are the same diameter, same internal teeth and integral with each inductor. An intermediate pinion, common to all three, cut externally meshes with them (Fig. 5-14). The profile of all these gears is slightly biconical inverse or global as in the representation, which ensures the longitudinal positioning of the plate. Pulled by the armature, the intermediate gear rolls in the fixed gears by communicating its rotation to that of the armature (arrow s, Fig. 5). At first sight, the armature is rotated by the centrifugal effect due to its offset (arrow p, Fig. 5) and it offers the maximum eccentricity to the right the zone where the intermediate gear is tangent to it, its rotation However, it is compensated by the drive in the opposite direction that communicates the rolling intermediary in the gears implanted on the inductors, that is to say at zero speed.

Le pignon intermédiaire réalise en même temps une seconde opération qui consiste à convertir le mouvement planétaire de l'induit en mouvement de rotation de l'arbre. Le fait de suivre une trajectoire circulaire à l'intérieur des engrenages fixes (flèche x, fig. 5) permet à son-axe d'assumer le rôle de maneton de vilebrequin aupres des deux éléments d'arbres dans lesquels il pé nêtre et prend appui (fib. 5-15 et 15'). il communique ainsi aux demis arbres un mouvement rotatif. The intermediate gear performs at the same time a second operation which consists in converting the planetary motion of the armature into rotational movement of the shaft. Following a circular path inside the fixed gears (arrow x, Fig. 5) allows its axis to assume the role of a crankpin to the two elements of trees in which it is pene- support (fib 5-15 and 15 '). it thus communicates to the half-trees a rotary movement.

Ce même axe de pignon est pratiquement à égale distance de l'axe d'arbre moteur et de l'axe d'induit ; situation avantageuse par la similitude qui existe entre cet aspect du mécanisme et un levier " un seul bras" (fig. 6), qui permet d'établir les équivalences suivantes, bénéficiaires du rapport de 2/1 des bras de levier
- Point d'appui G = axe marbre moteur
- Point d'application H = axe de maneton de vilebrequin
- Point d'action J = axe d'induit.This same pinion axis is substantially equidistant from the motor shaft axis and the armature axis; an advantageous situation because of the similarity between this aspect of the mechanism and a lever "one arm" (Figure 6), which makes it possible to establish the following equivalences, beneficiaries of the ratio of 2/1 of the arms of leverage
- Support point G = motor marble axis
- Application point H = Crankshaft crank pin
- Point of action J = axis of armature.

L'engrenage de l'induit demande à etre maintenu en contact permanent contre le pignon intermédiaire, cela est fait avec.l'introduction d'un cinquième rouage dans l'espace qui separe le pignon commun de l'engrenage d'induit (fig. 5-16). Il a la faculté de prendre appui, en rotation libre au moyen de galets, sur les bords extérieurs des engrenages fixes. The gearing of the armature requires to be kept in permanent contact with the intermediate gear, this is done with the introduction of a fifth wheel into the space which separates the common gear of the armature gear (FIG. 5-16). It has the faculty to support, in free rotation by means of rollers, on the outer edges of the fixed gears.

Le maintien réalisé par ce dernier pignon et le profil des engrenages s'allient avec les paliers pour définir correctement la position de l'induit dans l'espace inter-inducteurs. The maintenance carried out by this last pinion and the profile of the gears are combined with the bearings to correctly define the position of the armature in the inter-inductor space.

En raison des contraintes importantes qui se developpent sur les paliers, ceux-ci sont pourvus de roulements à aiguilles largement dimensionnes, assurant à ce ensemble mobile une excellente tenue avec le concours de butées à aiguilles en sorties d'arbres (fig. 5-17 et 18). La partie externe des arbres étant de longueur adaptable à celle des solénoïdes choisis, il en est de même d'une bague-entretoise (fig. 4-19), inexistante dans le cas de l'option minimale (fig. 4-19). Because of the significant stresses that develop on the bearings, they are equipped with large-dimensioned needle bearings, ensuring that this mobile assembly excellent resistance with the assistance of needle stops in tree outlets (Figs 5-17 and 18). The outer part of the shafts being of length adaptable to that of the solenoids chosen, it is the same of a spacer-ring (Fig 4-19), non-existent in the case of the minimum option (Fig. 4-19) .

Le fonctionnement de la machine nécessite une alimentation électrique continue (ou alternative haute fréquence), germe par un dispositif électronique qui détermine les comnutations sur les bobines d'inducteur. Des signaux de commande appliqués au;systeme de commutation tels que ceux représentés sur le diagramme (fig. 7) garantissent le fonctionnement. The operation of the machine requires a continuous power supply (or high frequency alternative), germinated by an electronic device which determines the combutations on the inductor coils. Control signals applied to the switching system such as those shown in the diagram (Fig. 7) guarantee operation.

Ce diagramme montre que quatre bobines d'un inducteur sont excitées simultanément (par exemple au point lp, : (M), (T), (R), (P) fig. 7 bis). Une
excitation dure le temps nécessaire au déplacement angulaire élémentaire. Chaque bobine est commutée durant deux excitations d'affilée avec décalage d'une excitation par groupe de deux bobines (fig. 7). Ainsi tandis que (T) et (P) sont déconnectées, point l1 (N) et (S) deviennent actives jusqu'à accomplis
sement de deux déplacements du même ordre que L (l1 a 13). Ce cycle en anneau crée des sollicitations auxquelles obéit l'induit pour entrer en mouvement.This diagram shows that four coils of an inductor are excited simultaneously (for example at the point lp,: (M), (T), (R), (P) Fig. 7a). A
excitation lasts the time necessary for the elementary angular displacement. Each coil is switched during two excitations in a row with shift of excitation by group of two coils (Fig. 7). So while (T) and (P) are disconnected, point l1 (N) and (S) become active until accomplished
two displacements of the same order as L (l1 to 13). This ring cycle creates stresses to which the armature obeys to move.

Les éléments magnétisables de l'induit subissent essentiellement l'effet d'attraction de la part des entrefers des solénoldes. L'axe longitudinal om de l'induit (fig. 8-20) évolue selon un lieu géométrique circulaire évoqué précédemment, il en est de même pour chaque pastille. Il s'agit, par un dimensionnementapproprié, de faire concorder le lieu géométrique avec l'orbite d'évolution d'une pastille quelconque autour de sa plaquette inductrice. The magnetizable elements of the armature essentially undergo the effect of attraction on the part of solenoid airships. The longitudinal axis om of the armature (FIG 8-20) evolves according to a circular geometrical place mentioned above, it is the same for each pellet. It is a question, by appropriate dimensioning, to make the geometrical locus agree with the orbit of evolution of any pellet around its inductive wafer.

Chaque plaquette se divise virtuellement en quatre zones pour lesquelles
les flèches indiquent le sens des sollicitations magnétiques (fig. 8-21). Leur centre est l'intersection des axes de séparation des zones d'influence. Une pastille induite qui se trouve dans la zone A ou D suit la flèche a ou d et vient chevaucher l'entrefer e espaçant sa bobine et la voisine. Si elle se trouve dans la zone B ou C elle cherche à se placer dans l'entrefer qui existe avec l'autre bobine.Each plate is divided virtually into four zones for which
the arrows indicate the direction of the magnetic stresses (Fig. 8-21). Their center is the intersection of the axes of separation of the zones of influence. An induced pellet which is in the zone A or D follows the arrow a or d and comes to overlap the gap e spacing its coil and the neighbor. If it is in zone B or C it seeks to be placed in the gap that exists with the other coil.

Au cours d'une révolution, le faisceau d'axes radiaux de l'induit (tels que Ox1-Om-Oyl) possède la faculté de superposer périodiquement chacun d'eux sur l'axe radial correspondant de l'inducteur (Ov1-Of-Owl). De sorte que la ligne de separation des influences telle que Ov-Of-0w par exemple est aussi la ligne matérielle de basculement des tensions sur les solenoldes. La commutation de l'alimentation des bobines doit etre élaborée pour harmoniser les sollicitations magnétiques, si besoin est, au moyen d'une détection de la superposition des axes Oxi-Om-Oyi et Ovi-Of-Owi.L'action commune des quatre bobines excitées imprime à l'induit un déplacement latéral suivant un arc de cercle concentrique aux plaquettes inductrices, jusqu'à ce que les axes radiaux des deux éléments magnétiques suivants entrent en concordance. La commutation opere une succession de ces déplacements latéraux conformément à la translation circulaire recherchée. During a revolution, the beam of radial axes of the armature (such as Ox1-Om-Oyl) has the ability to periodically superimpose each of them on the corresponding radial axis of the inductor (Ov1-Of -Owl). So that the line of separation of influences such as Ov-Of-0w for example is also the material line of tilting of the tensions on solenoldes. The switching of the coil supply must be designed to harmonize the magnetic stresses, if necessary, by means of a detection of the superposition of the Oxi-Om-Oyi and Ovi-Of-Owi axes. The joint action of the four Excited coils impart to the armature a lateral displacement along a circular arc concentric with the inductive plates, until the radial axes of the two following magnetic elements are in concordance. The switching operates a succession of these lateral displacements according to the desired circular translation.

Détail du fonctionnement
Figure 8, les bobines excitées à l'instant considéré sont (N), (P), (S),
(T). Elles viennent d'accomplir leur tache : après déplacement l-'induit est positionne en concordance des axes radiaux inducteur-induit balisés par l'alignement des points Ov, Ox, Of, Om, Ow, Oy (ceux des bobines passives). Les flèches indiquent pour les zones A et C le sens trigonométrique de déplacement, pour les zones B et D le sens horaire. Leurs actions s'annulent et l'induit demeureimmobile.Si la commutation s'opère pour exciter (M), (T), (R), (P) les zones B de (T) et D de (P) amorcent le mouvement sens horaire rapidement confirmé par les zones B de (M) et D de (R) jusqu'à conjonction des axes 0x1-Om-0y1/N-Of-S. Si la commutation réalise l'excitation de la tranche (M), (N), (R), (S) les zones C de (S) et A de (N) débutent le mouvement en sens trigonométrique tandis que C de (R) et A de (M) vont entrer en action jusqu'à conjonction des axes 0x2-Om-Oy2/P-Of-T.Detail of operation
FIG. 8, the coils excited at the moment considered are (N), (P), (S),
(T). They have just completed their task: after displacement the armature is positioned in accordance with the inductor-induced radial axes marked by the alignment of the points Ov, Ox, Of, Om, Ow, Oy (those of the passive coils). The arrows indicate for zones A and C the trigonometric direction of movement, for zones B and D the clockwise direction. Their actions are canceled out and the armature remains immobile. If the commutation is made to excite (M), (T), (R), (P) the zones B of (T) and D of (P) initiate the movement clockwise direction quickly confirmed by the zones B of (M) and D of (R) up to the conjunction of the axes 0x1-Om-0y1 / N-Of-S. If the commutation realizes the excitation of the slice (M), (N), (R), (S), the areas C of (S) and A of (N) start the movement in the trigonometric sense while C of (R) ) and A of (M) will go into action up to the conjunction of the 0x2-Om-Oy2 / P-Of-T axes.

D'autres possibilites de cyclage sont envisageables, de même que d'autres conceptions du mode de fonctionnement. Elles s'inscrivent dans le cadre des perfectionnements apportés a l'invention en vue de son développement et ne sont pas traitées ici. Other cycling possibilities are possible, as well as other conceptions of the mode of operation. They are part of the improvements made to the invention for its development and are not treated here.

Sous la forme décrite le MSL 1 se prete à un nombre important des applications usuelles attachées au moteur électrique rotatif. Une limite liée à la position verticale de l'axe de la machine peut, dans certains cas, entraver sa totale étendue aux utilisations qui touchent ce dernier. In the form described the MSL 1 is suitable for a large number of the usual applications attached to the rotary electric motor. A limit linked to the vertical position of the axis of the machine may, in certain cases, hinder its full extent to uses that affect the latter.

Un appareil largement similaire, aux performances plus poussees se joue de la limite à la verticalité de l'axe qu'imposerait la pesanteur. La dénomination MSL 2 le différencie de la première variante. Sa plage de vitesse varie de l'arrêt au maximum dans les deux sens de rotation. Cette version profite particulièrement du mode pas à pas de fonctionnement. A widely similar device, with more advanced performances, plays on the limit to the verticality of the axis that gravity imposes. The name MSL 2 differentiates it from the first variant. Its speed range varies from stop to maximum in both directions of rotation. This version particularly benefits from the step-by-step mode of operation.

La différence réside dans la combinaison de deux MSL, pouvant être de deux ordres selon le choix et l'application spécifique :
1.- Combinaison par adjonction d'un étage d'inducteurs et de pastilles induites en superposition concentrique avec la même cinématique.The difference lies in the combination of two MSL, which can be of two kinds depending on the choice and the specific application:
1.- Combination by adding a stage inductors and pellets induced in concentric superposition with the same kinematics.

2.- Fractionnement électrique du MSL 1 selon la section radiale de symétrie (AA fig. 3) en deux moteurs indépendants. 2.- Electrical splitting of the MSL 1 according to the radial section of symmetry (AA Fig. 3) into two independent motors.

Dans cette solution la modification ne porte que sur le branchement des inducteurs. Il s'ensuit une division de la puissance de la machine facilement compensée par l'augmentation de longueur des solenoSdes. Chaque inducteur, ou paire d'inducteurs, s'il s'agit de la combinaison 1, est alimenté séparément par une source à courant continu, de telle sorte que les sollicitations produites soient antagonistes par le biais du branchement des solénoîdes. In this solution the modification relates only to the connection of the inductors. It follows a division of the power of the machine easily compensated by the increase in length of solenoSdes. Each inductor, or pair of inductors, if it is the combination 1, is supplied separately by a DC source, so that the solicitations produced are antagonistic through the connection of the solenoids.

Dans une premiere approche on considère que chaque groupe de solénoïdes commutés est commandé par un train d'impulsions. Le signal horloge d-uquel sont issues ces impulstions est fortement asymétrique, de fréquence relativement élevée par rapport à la fréquence de commutation envisagée. Il génère un signal de commade synchrone dont il est possible de modifier le rapport cyclique à volonté. Appliqué aux deux inducteurs simultanement, ce signal instaure un fonctionnement différer, iel : tant que l'écart de durée des impulsions sur chaque voie demeure nul ia machine reste à l'arrêt, le moteur est'cependant maintenu en position électriquement. Si le rapport cyclique d'une des voies est modifié dans le sens lie durée croissante, l'écart n'étant plus nul, le mouvement s'opère proportionnellement à celui-ci. In a first approach it is considered that each group of switched solenoids is controlled by a train of pulses. The clock signal from which these impulses originate is strongly asymmetrical, of relatively high frequency with respect to the envisaged switching frequency. It generates a synchronous command signal whose cyclic ratio can be modified at will. Applied to the two inductors simultaneously, this signal introduces a different operation, iel: as long as the difference in duration of the pulses on each channel remains zero the machine remains at rest, the motor is still maintained in position electrically. If the duty cycle of one of the channels is changed in the direction of increasing duration, the difference is no longer zero, the movement operates proportionally thereto.

Ce moyen permet d'escompter une définition tres fine et indépendante du pas polaire, déterminée par l'écart en durée des deux signaux pouvant atteindre des veleurs considérablement réduites et partant, engendrer des déplacements angulaires de l'arbre du même ordre (aux jeux mécaniques près). This means makes it possible to expect a very fine and independent definition of the polar pitch, determined by the difference in duration of the two signals, which can reach considerably reduced velocities and, consequently, to generate angular displacements of the tree of the same order (to mechanical games near).

Le synoptique fig. 9 présente un système électronique plus élaboré dont les éléments essentiels schématisés fig. 10 à 11 bis proposent une solution pour réaliser la commande manuelle d'un MSL 2. Il satisfait aux impératifs mentionnés pour la mise en oeuvre du mouvement, de surcroît il suggère trois mesures supplémentaires pour donner au fonctionnement sa plénitude
1.-' Sur quatre bobines d'un inducteur simultanément commutes, deux subissent l'action d'une phase, deux l'action de la phase inverse ; l'alternance de l'excitation des solénoldes commutés deux à deux maintient la continuité du blocage électrique à l'arrêt de la machine (chronogrammes B, B', fig. 12).The synoptic fig. 9 presents a more elaborate electronic system whose essential elements schematized fig. 10 to 11 bis propose a solution to realize the manual control of a MSL 2. It satisfies the imperatives mentioned for the implementation of the movement, in addition it suggests three additional measures to give the operation its fullness
1.- On four coils of a inductor simultaneously switched, two undergo the action of a phase, two the action of the reverse phase; the alternation of the excitation of solenoids switched two by two maintains the continuity of the electrical blocking when the machine is stopped (chronograms B, B ', Fig. 12).

2.- Pour assurer une fréquence de l'horloge compatible avec la définition de l'appareil, l'asymétrie à outrance du signal telle qu'elle a été présentee précêdemmet conduirait à adopter pour la durée élémentaire de l'impulsion une valeur exagérément faible. Aussi après leur génération par des monostables (bloc C, fig. 9 et 10), les signaux destinés à chaque inducteur et dort la durée est croissante pour la u > ie opérant le mouvement, sont découpés en trains d'impulsions synchronisées par une horloge digitale D. Ce procédé re vient à raréfier proportionnellement le nombre d'impulsions de la voie opposée
à et par là créer ltasymétrie d'alimentation des voies au bénefice de celle qui maitrise le mouvement, tout en réalisant l'objectif recherché pour le cas de l'arrêt (fig. 12-B).2.- To ensure a frequency of the clock compatible with the definition of the device, the excessive asymmetry of the signal as it was presented previously would lead to adopt for the elementary duration of the pulse an unduly low value . Also after their generation by monostables (block C, Figs 9 and 10), the signals intended for each inductor and the duration is increasing for the movement operating, are cut into pulse trains synchronized by a clock digital D. This process comes to rarefy proportionally the number of impulses of the opposite way
to thereby create the asymmetry of the supply of the tracks to the benefit of the one who masters the movement, while achieving the objective sought for the case of the judgment (Fig. 12-B).

Le bloc A est un système potentiométrique dont le but est de modifier à volonté la constante de temps des monostables. Il est conçu pour que son action sur chaque voie soit inverse : la croissance de la constante de temps d'une voie s'accompagne de la décroissance proportionnelle de celle de la deuxième voie. Le sens du mouvement est directement capté au niveau des potentiomètres au moyen de comparateurs et sélectionne les monostables (bloc B, fig. 10). Block A is a potentiometric system whose purpose is to change at will the time constant of monostables. It is designed so that its action on each channel is reversed: the growth of the time constant of a channel is accompanied by the proportional decrease of that of the second channel. The direction of movement is directly sensed at the potentiometers by means of comparators and selects the monostables (block B, Fig. 10).

Les chronogrammes fig. 12 sont un echantillon de plusieurs possibilités de vitesses du moteur :
1) les monostables délivrent pour chaque voie les signaux a, b, c, d.The chronograms fig. 12 are a sample of several possibilities of engine speeds:
1) the monostables deliver for each channel the signals a, b, c, d.

2) les amplificateurs de puissance d'une voie reçoivent les signaux a et b pour alimenter l'inducteur 1 (V1) et les signaux c et d pour l'inducteur 2
(V2).2) the power amplifiers of a channel receive the signals a and b to supply the inductor 1 (V1) and the signals c and d for the inductor 2
(V2).

3) La sommation des chronogrammes de a et b d'une part, c et d d'autre part, permet d'apprécier la durée relative de l'alimentation d'un inducteur, le secondétant alimenté en permanence ; cela donne l'aperçu suivant, fig. 12
A - Déplacement à vitesse réduite dans un sens.3) The summation of the chronograms of a and b on the one hand, c and d on the other hand, makes it possible to assess the relative duration of the power supply of an inductor, the second being fed continuously; this gives the following insight, fig. 12
A - Movement at a reduced speed in one direction.

B - Signaux égaux sur les deux voies = arrêt machine (B ou B' selon le sens d'arrivée). B - Equal signals on both lanes = machine stop (B or B 'depending on the direction of arrival).

C - Déplacement à vitesse réduite (idem A) dans l'autre sens. C - Movement at reduced speed (idem A) in the other direction.

D, E, F - Déplacement à vitesses progressivement croissantes pour ce dernier sens. D, E, F - Movement at progressively increasing speeds for the latter direction.

3.- Une détection du point de commutation des différentes groupes de so lénoldes complète le système. Elle est basée sur une polarisation en tension continue de la paire de bobines non excitées au cours de chaque déplacement élémentaire L de l'induit. Ces bobines sont transformées pour ce laps de temps en capteur magnéto-résistant, afin de transmettre un signal traduisant la variation de réluctance qui s'opère dans leur environnement. Une telle variation est conditionnée par la masse métallique de l'induit transitant dans le champ magnétique des bobines passives du moment fig. 8 (M), (R). Les bobines fournissent un signal d'amplitude décroissante pour (M) et croissante pour (R) qui atteint son apogée à la conjonction des axes radiaux des plaquettes et des pastilles (fig. 8 bis).Le signal est évalué dans un comparateur (bloc J, fig. 9 et 11) par rapport à une tension de référence réglée légèrement en deça de la valeur du maximum d'amplitude qu'il est susceptible d'atteindre. A la coinci- dence s'effectue la commande de la commutation. La figure 11 rend compte de la façon dont s'articulent les modules de détection de la chaîne de commutation tandis que la figure 11 bis détaille l'une des voies de la channe. 3.- Detection of the switching point of the different groups of solenoids completes the system. It is based on a DC voltage bias of the pair of non-energized coils during each elementary displacement L of the armature. These coils are transformed for this period of time in magneto-resistant sensor, in order to transmit a signal reflecting the variation of reluctance that occurs in their environment. Such a variation is conditioned by the metal mass of the armature transiting in the magnetic field of the passive coils of the moment fig. 8 (M), (R). The coils provide a signal of decreasing amplitude for (M) and increasing for (R) which reaches its apogee at the conjunction of the radial axes of the pads and pads (Fig. 8a) .The signal is evaluated in a comparator (block J, Figs 9 and 11) with respect to a reference voltage set slightly below the value of the maximum amplitude that it is likely to reach. At the coincidence, the control of the switching is effected. Fig. 11 shows how the switching chain detection modules are articulated while Fig. 11a details one of the channels of the channe.

Il peut être envisagé une option à blocage mecanique d'induit qui maintiendrait celui-ci dans la dernière position angulaire acquise apres coupure totale de l'alimentation électrique. Une solution simple consiste à donner une mobile axiale aux bobines d'inducteurs par un système de ressDrts poussants (fig. 4-22) qui éloigne les bobines de la culasse arriere d'une distance correspondant au jeu de fonctionnement entre inducteur et induit. En d'autres termes il s'agit d'appliquer les faces de travail des inducteurs contre l'induit qui se~trouve enserre lorsque la machine est hors tension. Les ressorts calcules ou réglables pour entrer en action avant disparition totale de la tension assurent un recouvrement des blocages électrique et mécanique.A la remise sous tension le champ magnétique des bobines excitées rappelle celles-ci contre la culasse. Le jeu de fonctionnement inducteurs-induit étant retabli autorise un nouveau déplacement. It may be considered a mechanical armature lock option that would maintain it in the last angular position acquired after total power failure. A simple solution is to give an axial mobile to the inductor coils by a system of pushing springs (FIG 4-22) which moves the coils of the rear bolt a distance corresponding to the clearance between the inductor and the armature. In other words it is to apply the working faces of the inductors against the armature which is ~ encircles when the machine is off. The springs calculated or adjustable to enter into action before total disappearance of the voltage ensure a recovery of the electrical and mechanical blockages. At energizing the magnetic field of the excited coils recalls them against the cylinder head. The inductive-induced operating clearance being restored allows a new displacement.

La machine selon l'invention, avec ses divers aspects, est susceptible d'applications dans tous les domaines techniques qui font appel à la motorisation électrique. Dans sa première variante elle implique plus particulièrement des puissances nominales relativement faibles, afin de faire prévaloir une assistance du mouvement créé par l'effet centrifuge de l'induit en déplacement curviligne, laquelle contribue à limiter l'apport d'énergie extérieure. The machine according to the invention, with its various aspects, is capable of applications in all technical fields that use the electric motor. In its first variant, it more particularly involves relatively low nominal powers, in order to make the assistance of the movement created by the centrifugal effect of the armature in curvilinear motion prevail, which contributes to limiting the supply of external energy.

Dans sa seconde variante la machine semi-linéaire rejoint le domaine des machines électriques dites pas à pas, pour des déplacements bidirectionnels d'organes mecaniques à vitesses variables et particulièrement très lentes et précises avec maintien de la position d'arrêt (machines-outils, systèmes asservis de poursuite : radars, télescopes, capteurs solaires, télécommandes, automatismes, etc...), ainsi que les mécanismes dont les déplacements sont jalonnés de temps d'arrêt conséquents. In its second variant the semi-linear machine joins the field of electrical machines called step by step, for bidirectional displacements of mechanical organs with variable speeds and particularly very slow and precise with holding of the stop position (machine tools, enslaved tracking systems: radars, telescopes, solar collectors, remote controls, automation, etc ...), as well as the mechanisms whose movements are staggered with significant downtime.

L'exploitation du mouvement de l'induit tel qu'il s'opère et moyennant une adaptation cinématique peut donner lieu à une catégorie d'appareils basés sur l'astreinte aux déplacements planétaires (tamis, séparateurs, mélangeurs, batteurs, malaxeurs, vibrateurs, etc...). L'adaptation directe de l'induit à une fonction spécifique, telle que élément de pompe ouvre la voie à la conception de groupes tels que motopompes intimement intégrés. The exploitation of the movement of the armature as it occurs and with a kinematic adaptation can give rise to a category of devices based on the constraint to planetary displacements (sieves, separators, mixers, drummers, mixers, vibrators , etc ...). The direct adaptation of the armature to a specific function, such as a pump element, opens the way for the design of groups such as integrated motor pumps.

Claims

1. A semi-linear electric machine based on electromagnetism, in the form of a rotating machine, essentially comprising a fixed member, the inductor (FIG 3-4) formed by the association of solenoids arranged according to the choice, either in two groups facing each other or in one; also comprising a discoidal movable member: induced (FIG 5) arranged to react to the inductive stresses by means of reported pole pieces arranged facing the solenoids (FIG 3-12), it is inserted between the two groups of solenoids or remains facing only if that is the case; characterized in that the armature is eccentric with respect to the inductor and evolves in a radial plane so that any point considered on this armature is located on a circular geometrical locus, radius equal to that of a adjoining point and in particular to that of the center of the armature; which gives the latter a curvilinear translation movement.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the curvilinear translation movement is converted into rotational movement by means of a crankshaft-type system in which the crankpin (Fig. 5-14) is linked to the evolution of the crankshaft. the armature.

3. Machine according to claim 1 characterized in that the eccentric movement of the armature gives it the property of assistance to the rotary movement resulting by its centrifugal action which likens it to a mass state of static unbalance in rotation.

4. Machine according to claims 1 to 3 characterized in that the 7th system converting the translation into rotation is completed by a coupling device providing the antirotation of the armature on itself, which is in the form of a stacking of three friction wheels or preferably internal gear wheels, with a slightly globic or inverted biconical size, of unitary ratio and two of which are fixed on the inductor (FIGS 5-13 and 13 ') while the third, inserted in parallel between the first two are integral with the armature (Fig. 3-11). The kinematic connection with the fixed elements is ensured by a pinion external tooth (or a roller) common (Figure 5-14), coinciding with the crankpin crank which also constitutes the shaft outputs of the machine.

5. Machine according to claim 4 characterized in that the conformation of the rotational translation converter system is similar to the conformation of a simple basic machine of the type single arm lever "by obtaining a multiplication of force transmitted at the shaft outlet (Figure 6).

6. Machine according to claim 5 characterized in that the coils

inductors whose arrangement facing the pole pieces reported on the armature comprises, if necessary, a radial offset either outwards or towards

the inside (Fig. 3-7), can be of length adaptable to the power of a defined machine without major modification of the latter, in particular by keeping the parts may braids identical for each adaptation (fig.4).

power supply modulated by a pulse generator system producing annular switching of two out of three consecutive solenoids (FIG.

7).

5, characterized in that it determines a step-by-step movement from a

7: Operating cycle inherent to the machine according to the claim

8. Machine according to claim 6 in a particular version, characterized in that each group of solenoids receives a separate electrical power source with differential resulting action allowing a stepwise operation of a definition independent of the number of magnetic blades created on the machine, conducive to mini-movements of precision.

9. Machine according to claim 8 characterized in that the arrangement of the solenoid groups is performed in a concentric double staggered provided with an independent power supply for each floor.

10. Machine according to claim 8 or 9 characterized by the possibility of switching the electrical controls to switch indifferently from the version according to claim 6 to the version according to claim 8 or 9 and vice versa.

11. Machine according to claim 8, 9 or 10 characterized in that the armature can be maintained in the off position at the cutoff of the power supply by the addition of a mechanical device consisting essentially of the application in application groups of solenoids against the armature by means of pressure springs and by placing the solenoid axial mobility in relation to the machine casing (Fig. 4-22).

12. Machine according to claims 6 or 8 to 11 characterized by the adaptation of the armature to a specific additional function for obtaining a specialized apparatus.

13. Machine according to claims 6 or 8 to 11 in free assembly relative to the external environment, characterized in that the entire machine undergoes the centrifugal action of the armature and transmits the movement thereof by the intermediate of its envelope organized in a specific machine on an external structure

14. Machine according to claims 8 to 13 characterized by the replacement of mechanical bearings by electromagnetic or fluid or cryogenic bearings.

15. Machine derived from the assembly of two or more machines according to claims 1 to 14 characterized by the concert action of the various armatures on a common crankshaft.

16. Associated electronic device whose control logic can be either wired (Figures 10 to 11) or programmed to perform the operation of the machine according to Claim 8

a) characterized by the alternating recovery of the inductors excitations at standstill by the application of a control phase on the half-quantity of the solenoid in action and by the application of the opposite phase on the soil enoi of the remaining assets .

b) characterized by the initial emission of identical pulses in frequency and amplitude for the two channels embodied by each of the solenoid groups, and by the frequency modulation of one of the channels by means of a potentiometric system (case of cable logic) (Fig. 10), accompanied by a rarefaction of the impulses destined for the latter in order to make it passive to a greater or lesser degree compared to the other way which thus generates the movement .