FR2700190A1 - Accouplement magnétique avec un rotor et un disque d'induit. - Google Patents
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Abstract
1. Accouplement magnétique 2.1 Dans le cas des accouplements magnétiques connus, un glissement non désiré se produit entre le rotor et les bagues polaires du disque d'induit lors d'une surcharge. 2.2 Pour réduire le glissement entre le rotor et le disque d'induit, il est prévu conformément à l'invention que le rotor présente un col dépassant de manière coaxiale au moins partiellement le bord extérieur de la bague polaire, la surface intérieure de ce col étant disposée en formant une fente cylindrique à une distance radiale par rapport au bord extérieur de la bague polaire, cette distance étant plus réduite que la dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire lors du glissement. 2.3 Utilisation dans la technique d'entraînement
Description
ACCOUPLEMENT MAGNETIQUE AVEC UN ROTOR ET UN DISQUE D'INDUIT
La présente invention concerne un accouplement magnétique avec un rotor et un disque d'induit présentant au moins une bague polaire maintenue sur le moyeu de transmission par une membrane.
La présente invention concerne un accouplement magnétique avec un rotor et un disque d'induit présentant au moins une bague polaire maintenue sur le moyeu de transmission par une membrane.
Le principe d'un accouplement magnétique de ce genre est déjà connu par la demande de brevet allemand publié sous le numéro
DE 36 12 167 C2 concernant un ventilateur. Dans ce cas, un rotor est activé par une bobine électromagnétique et transmet le flux éléctromagnétique au disque induit. Le disque d'induit présente lui-même deux bagues polaires coaxiales qui sont maintenues sur un moyeu par une membrane en forme de disque. Dès que la bobine électromagnétique est alimentée en courant, les deux bagues polaires du disque d'induit sont attirées contre le rotor et entrent en contact avec celui-ci, assurant l'entraînement par friction. A cet effet, la membrane présente une certaine élasticité.Lors du désamorçage de la bobine électromagnétique, les deux bagues polaires du disque d'induit sont séparées à nouveau du rotor du fait que la membrane élastique reprend sa position initiale non-chargée. Lors d'une surcharge de l'accouplement magnétique, des pertes de transmission se produisent en raison du glissement entre le rotor et le disque d'induit.
DE 36 12 167 C2 concernant un ventilateur. Dans ce cas, un rotor est activé par une bobine électromagnétique et transmet le flux éléctromagnétique au disque induit. Le disque d'induit présente lui-même deux bagues polaires coaxiales qui sont maintenues sur un moyeu par une membrane en forme de disque. Dès que la bobine électromagnétique est alimentée en courant, les deux bagues polaires du disque d'induit sont attirées contre le rotor et entrent en contact avec celui-ci, assurant l'entraînement par friction. A cet effet, la membrane présente une certaine élasticité.Lors du désamorçage de la bobine électromagnétique, les deux bagues polaires du disque d'induit sont séparées à nouveau du rotor du fait que la membrane élastique reprend sa position initiale non-chargée. Lors d'une surcharge de l'accouplement magnétique, des pertes de transmission se produisent en raison du glissement entre le rotor et le disque d'induit.
Par conséquent, le but de la présente invention est de créer un accouplement magnétique du type précité dans lequel le glissement entre le rotor et le disque d'induit est largement supprimé lors d'une surcharge.
Ce résultat est obtenu par le fait que le rotor présente un col dépassant de manière coaxiale au moins partiellement le bord extérieur de la bague polaire, la surface intérieure de ce col étant disposée en formant une discontinuité magnétique en forme de fente circulaire à une distance radiale par rapport au bord extérieur de la bague polaire, cette distance étant plus réduite que la dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire. La dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire provient de la chaleur de friction entre le rotor et la bague polaire suite au glissement dû à la surcharge. On tire ainsi profit de la chaleur de friction provenant du glissement entre les surfaces de frottement du rotor et la bague polaire du disque d'induit.Etant donné que la masse de la bague polaire du disque d'induit est beaucoup moins importante que celle du rotor, la bague polaire deviendra aussi beaucoup plus chaude que le rotor. La bague polaire se dilate sous l'élévation de la température. Lors de la dilatation radiale, la périphérie de la bague polaire entre en contact avec le col du rotor, ce qui provoque un entraînement par friction supplémentaire entre le col du rotor et la bague polaire. Cet entraînement par friction supplémentaire subsiste jusqu'à ce que l'harmonisation des températures du rotor et de la bague polaire du disque d'induit soit telle que la dilatation thermique de la bague polaire est à nouveau en diminution.
L'accouplement magnétique peut alors reprendre son rôle.
Selon le mode de réalisation de l'invention, l'élasticité de la membrane en direction radiale correspond au moins à la dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire. Ce procédé permet d'éviter des tensions non voulues de la membrane dans la zone des points de fixation d'au moins une bague polaire. Il est par exemple possible que la membrane présente les mêmes propriétés thermiques que la bague polaire.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le col est séparé du corps du rotor par une rainure circulaire. Cette rainure permet de diriger le flux magnétique dans le rotor et forme une barrière, arrêtant le flux magnétique vers le col, qui n'est ainsi pas parcouru par celui-ci.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le col du rotor est isolé magnétiquement. Ce montage antimagnétique remplace la rainure entre le rotor et le col et sert également à séparer le col du flux magnétique parcourant le rotor.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les parties du rotor et de la bague polaire, entrant en contact les unes avec les autres, sont protégées contre un soudage par friction lors de l'entraînement par friction, par un traitement thermique, et plus particulièrement thermochimique. Il est avantageux de nitrurer les parties correspondantes du rotor et du disque d'induit.
D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention font l'objet des sous revendications et de la description de deux exemples de réalisation de l'invention qui sont illustrés par les figures annexées.
La figure 1 donne une représentation d'une coupe de la moitié supérieure d'un accouplement magnétique composé d'un rotor sur lequel est formé un col, qui entoure coaxialement dans une large mesure le bord extérieur d'une bague polaire externe du disque d'induit.
La figure 2 donne une représentation d'une coupe de la moitié supérieure d'une variante de l'accouplement magnétique comportant un col isolé magnétiquement du rotor.
L'accouplement magnétique présente d'une manière connue en soi un corps (1) dans lequel est maintenue une bobine circulaire électromagnétique (16). Ce corps à bobine (1) est fixe et porte des roulements (14) dans lesquels est monté de façon rotative un moyeu (13), solidaire de l'arbre de transmission (12). Sur ce moyeu d'hélice (13) est fixé un rotor (2) au moyen de boulons. Dans la zone de la bobine (16), le rotor (2) présente deux bagues, qui ne sont pas décrites ici, dont le rôle est de diriger le flux magnétique produit par la bobine de commande (16) et de le détourner vers le disque d'induit (3). Le disque d'induit (3) présente un moyeu de transmission (4) qui est disposé coaxialement au moyeu d'hélice (13) et qui est maintenu en rotation sur celui-ci au moyen de roulements (15). Une poulie (11) est fixée sur le moyeu d'hélice (4) au moyen de boulons.
Le disque d'induit (3) présente deux bagues polaires (5) disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre et qui sont fixées sur une membrane en forme de disque (6) au moyen de boulons. La membrane (6) est fixée sur le moyeu de transmission (4) du disque d'induit (3) et son élasticité dans le sens axial doit permettre un mouvement axial des deux bagues polaires (5) en direction du rotor (2).
Dès que la bobine (16) est activée, les bagues polaires (5) du disque d'induit (3) sont attirées contre le rotor (2) dans la zone des bagues décrites précédemment. Si la bobine (16) est à nouveau désactivée, la membrane (6) en position tendue reprend sa position initiale non chargée sur le moyeu de transmission (4) et les bagues polaires (5) du disque d'induit sont ainsi séparées du rotor (2).
De la jonction entre le rotor (2) et les bagues polaires (5) du disque d'induit (3) résulte l'entraînement par friction.
En raison de la friction élevée lors du glissement dû à la surcharge, aussi bien les bagues polaires (5) que le rotor (2) s'échauffent dans la zone de frottement. Toutefois, étant donné que la masse des bagues polaires (5) est relativement plus réduite que celle du rotor (2), les bagues polaires subissent une élévation de température relativement plus forte. En raison de l'échauffement, les bagues polaires (5) se dilatent. La dilatation thermique radiale de la bague polaire externe (5) est utilisée conformément à l'invention comme sécurité thermique contre le glissement, étant donné que la surface cylindrique extérieure de la bague polaire externe (5) entre en contact avec la surface intérieure (10) du col (7) lors de sa dilatation radiale dans la zone de sa périphérie. Ce col (7) est une partie constituante du rotor (2) et fait le tour de sa périphérie, de sorte que le col (7) entoure la bague polaire externe (5) en formant un anneau.
Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 1, le col (7) recouvre axialement la bague polaire externe (5) sur presque toute sa largeur.
Comme dans d'autres formes de réalisation non représentées de l'invention, les avantages conformes à l'invention sont aussi obtenus par d'autres cols qui recouvrent seulement une partie de la largeur de la bague polaire externe (5) ou qui sont répartis uniquement par sections sur la périphérie de la bague polaire externe (5) pour former des surfaces de contact pour la surface extérieure (9) de la bague polaire (5).
La surface intérieure (10) du col (7) est disposée coaxialement par rapport à la surface extérieure (9) de la bague polaire externe (5) et à une distance radiale très réduite. La fente formée par la différence radiale est calculée de telle manière que la surface extérieure (9) de la bague polaire externe (5) entre en contact avec la surface intérieure (10) du col (7) lors de la dilatation thermique par la chaleur de friction due à l'entraînement par friction entre le disque d'induit (3) et le rotor (2) et qu'il en résulte ainsi un entraînement par friction supplémentaire.La dimension de la fente est ainsi plus faible que la dilatation thermique maximale de la bague polaire externe (5) dans la direction radiale, mais est toutefois assez grande pour que le col (7) et la bague polaire externe (5) soient séparés l'un de l'autre lorsque les températures du rotor (2) et de la bague polaire sont à peu près identiques.
Afin de ne pas atteindre une densité de flux magnétique non désirée par le col (7), il est prévu entre le col (7) et le rotor (2) une rainure circulaire (8) coaxiale à l'axe de l'arbre de transmission (12) et taillée dans le rotor (2).
Cette rainure circulaire (8) est prévue dans le rotor (2) à peu près en prolongement de la surface extérieure du rotor (2) avec laquelle les surfaces extérieures des bagues polaires (5) entrent en contact. La profondeur de la rainure (8) correspond dans l'exemple de réalisation à environ 4/5 de la hauteur du col (7). En tout cas, la profondeur de la rainure (8) doit être calculée de telle sorte que le flux magnétique soit détourné dans cette zone. La rainure (8) a par conséquent un effet d'arrêt comparable aux bagues du rotor (2) décrites précédemment. Dans une autre forme de réalisation de l'invention le col (7) est pourvu d'un arrêt magnétique comparable à ces bagues du rotor (2), de telle sorte que la rainure (8) n'est pas indispensable.Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le col (7) est fait en une matière antimagnétique, comme les anneaux du rotor (2), ce qui rend la rainure (8) inutile.
Selon la variante illustrée à la figure 2, le rotor (2) est pourvu d'un col en forme d'anneau (17), disposé coaxialement autour des bagues polaires (5) et fixé sur le rotor (2) par des boulons, un anneau (18) en matière antimagnétique étant placé entre le rotor (2) et l'anneau (17).
Par conséquent, dès que la bobine (16) est activée, les lignes de force magnétiques suivent une direction imposée par les anneaux du rotor (2) vers les bagues polaires (5), de sorte que celles-ci sont attirées vers les surfaces extérieures du rotor (2). En raison des différentes vitesses de rotation, une chaleur de friction apparait entre les bagues polaires (5) et le rotor, cette chaleur entraînant une élévation de température des bagues polaires (5). Suite à la dilatation thermique radiale, la bague polaire externe (5) entre en contact avec l'anneau (17) ce qui provoque un entraînement par friction supplémentaire. Cet entraînement par friction supplémentaire empêche l'extension du glissement entre le disque d'induit (3) et le rotor (2) de sorte que l'effet d'accouplement est meilleur.
Afin de na pas trop solliciter la membrane (6) dans la zone de ses points de fixation par la dilatation thermique des bagues polaires (5), la membrane (6) est construite de telle sorte qu'elle permet une certaine dilatation dans la direction radiale. La membrane (6) est par conséquent conçue pour être élastique dans certaines limites dans le sens radial. L'élasticité de la membrane (6) dans la direction radiale correspond au moins à la dilatation maximale de la bague polaire (5) en direction radiale lorsqu'elle est soumise à la chaleur. Afin d'éviter un soudage par friction non désiré entre le rotor (2), le col (7) et les bagues polaires (5) lors de l'entraînement par friction, toutes les surfaces de frottement du rotor (2) et des bagues polaires (5) sont traitées par nitruration thermochimique.
Claims (6)
1. Accouplement magnétique avec un rotor et un disque d'induit présentant au moins une bague polaire maintenue sur le moyeu de transmission par une membrane, caractérisé en ce que le rotor (2) présente un col (7) dépassant de manière coaxiale au moins partiellement le bord extérieur (9) de la bague polaire (5), la surface intérieure (10) de ce col étant disposée, en formant fente cylindrique, à une distance radiale par rapport au bord extérieur (9) de la bague polaire (5), cette distance étant plus réduite que la dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire (5).
2. Accouplement magnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élasticité de la membrane (6) en direction radiale correspond au moins à la dilatation thermique radiale maximale de la bague polaire (5).
3. Accouplement magnétique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le col (7) est séparé du corps du rotor (2) par une rainure circulaire (8).
4. Accouplement magnétique suivant l'une ou l'autre des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le col (17) est isolé magnétiquement du corps du rotor (2).
5. Accouplement magnétique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties du rotor (2) et du disque d'induit (3) entrant en contact les unes avec les autres lors de l'entraînement par friction sont protégées contre un soudage par friction par un traitement thermique, plus particulièrement thermochimique.
6. Accouplement magnétique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les parties entrant en contact les unes avec les autres lors de l'entraînement par friction, en particulier le bord extérieur (9) de la bague polaire externe (5) et la surface intérieure du col (7) sont formées comme des matériaux qu'on ne peut souder les uns aux autres.
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