FR2766027A1 - Synchronous magnetic coupling with cylindrical airgap - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif d'accouplements magnétiques synchrones à entrefer cylindrique et aimants permanents. The invention relates to a device for synchronous magnetic couplings with cylindrical air gap and permanent magnets.
Le principe de base repose sur le fait que deux pôles magnétiques de nature opposée s'attirent et deux pôles de nature similaire se repoussent. Considérons le cas d'un arbre menant portant un pôle nord qui fait face, à travers un entrefer à un pôle sud situé sur un arbre mené. Lorsque le pôle nord se déplace en rotation, "le pôle sud a envie de le suivre", il y a création d'un couple, et l'arbre mené est entraîné. On définit le nombre de pôles comme le nombre de pôles nord et sud présents sur l'un des rotors. The basic principle is based on the fact that two magnetic poles of opposite nature attract each other and two poles of similar nature repel each other. Let us consider the case of a leading tree carrying a north pole which faces, through an air gap to a south pole located on a led tree. When the north pole moves in rotation, "the south pole wants to follow it", there is creation of a couple, and the driven shaft is driven. The number of poles is defined as the number of north and south poles present on one of the rotors.
Ce nombre est nécessairement pair, puisque pôle nord et pôle sud sont appariés. Ce nombre est le même sur le rotor menant et sur le rotor mené. Tout l'art en la matière va porter sur la façon dont on crée les pôles, leur nombre et la géométrie du dispositif, et sur l'optimisation de la valeur et de la forme du couple ainsi créé.This number is necessarily even, since the North Pole and the South Pole are paired. This number is the same on the driving rotor and on the driven rotor. All the art in the matter will relate to the way in which the poles are created, their number and the geometry of the device, and to the optimization of the value and the shape of the couple thus created.
Les accouplements magnétiques assurent la liaison sans contact entre un arbre menant et un arbre mené. Cette liaison sans contact présente de nombreux avantages et autorise entre autres la présence d'une paroi étanche entre les deux arbres, les isolant physiquement l'un de l'autre. The magnetic couplings ensure the contactless connection between a driving shaft and a driven shaft. This contactless connection has many advantages and allows, among other things, the presence of a sealed wall between the two shafts, physically isolating them from one another.
De tels dispositifs ont des applications dans toutes les industries, en particulier nucléaire, pharmaceutique, agro-alimentaire, pour le pompage. Such devices have applications in all industries, in particular nuclear, pharmaceutical, food, for pumping.
Ces dispositifs permettent également de transmettre un mouvement tout en ayant un désalignement des axes des arbres, et jouent aussi un rôle de cardan. Selon la forme des variations angulaires du couple, ils permettent également de limiter le couple transmis (phénomène de décrochage au-delà d'une certaine valeur). These devices also make it possible to transmit movement while having a misalignment of the axes of the shafts, and also play a role of cardan. Depending on the form of the angular variations in the torque, they also make it possible to limit the transmitted torque (dropout phenomenon beyond a certain value).
Il existe un certain nombre de configurations, qui peuvent se regrouper en quatre types : systèmes à entrefer cylindrique avec culasse, systèmes à entrefer plan avec culasse, systèmes sans culasse, systèmes sans aimants sur l'une des parties. There are a number of configurations, which can be grouped into four types: cylindrical gap systems with cylinder head, flat gap systems with cylinder head, systems without cylinder head, systems without magnets on one of the parts.
Dans les systèmes à entrefer cylindrique avec culasse, les rotors sont cylindriques et concentriques, séparés par un entrefer qui est aussi cylindrique. Les rotors sont constitués d'aimants collés à une culasse de matériau ferromagnétique. Les aimants sont à aimantation radiale pour le dispositif et présentent des pôles alternés le long de l'entrefer. La culasse est un cylindre ferromagnétique extérieur aux aimants pour le rotor extérieur, et intérieur aux aimants pour le rotor intérieur. C'est une disposition classique qu'on rencontre avec quelques variantes. Dans le document "Application of rare earth magnets to coaxial couplings" de D. Weimann, H. J. In cylindrical air gap systems with cylinder head, the rotors are cylindrical and concentric, separated by an air gap which is also cylindrical. The rotors are made up of magnets glued to a yoke of ferromagnetic material. The magnets are radially magnetized for the device and have alternating poles along the air gap. The cylinder head is a ferromagnetic cylinder outside the magnets for the outside rotor, and inside the magnets for the inside rotor. It is a classic arrangement which one meets with some variants. In the document "Application of rare earth magnets to coaxial couplings" by D. Weimann, H. J.
Wiesmann, K. Bachmann (paper No VI-l, Third International Workshop on Rare
Earth-Cobalt Permanent Magnets and their Applications, University of California, San
Diego, June 27-30, 1978), les aimants sont des anneaux aimantés radialement avec un nombre de pôles dépendant de l'application. Une structure plus facile à réaliser sur un plan pratique remplace les anneaux d'aimant par des tuiles aimantées non jointives.Wiesmann, K. Bachmann (paper No VI-l, Third International Workshop on Rare
Earth-Cobalt Permanent Magnets and their Applications, University of California, San
Diego, June 27-30, 1978), the magnets are radially magnetized rings with a number of poles depending on the application. A structure which is easier to carry out in practical terms replaces the magnet rings with non-joined magnetic tiles.
Ceci est présenté par les mêmes auteurs dans la référence citée et également par Y.This is presented by the same authors in the cited reference and also by Y.
Tawara, M. Honshima, K. Shinbo, I. T. Oiwa dans "Applications of precipitationhardened rare earth-cobalt magnets to torque coupling devices", paper No 11-4, Second
International Workshop on Rare Earth-Cobalt Permanent Magnets and their applications, June 8-11, 1976. On retrouve également cette structure avec culasse et aimants plus ou moins parallélépipédiques aimantés pour que leur aimantation soit radiale dans le dispositif dans "Optimal design of synchronous torque couplers" de
R.M. Hornreich, S. Shtrikman, IEEE Trans. Mag., Vol. 14, No. 5, pp. 800-802, Sept.Tawara, M. Honshima, K. Shinbo, IT Oiwa in "Applications of precipitationhardened rare earth-cobalt magnets to torque coupling devices", paper No 11-4, Second
International Workshop on Rare Earth-Cobalt Permanent Magnets and their applications, June 8-11, 1976. We also find this structure with cylinder head and more or less parallelepiped magnets magnetized so that their magnetization is radial in the device in "Optimal design of synchronous torque couplers "from
RM Hornreich, S. Shtrikman, IEEE Trans. Mag., Vol. 14, No. 5, pp. 800-802, Sept.
1978, ainsi que dans "Torque of a cylindrical magnetic coupling" de V. V. Fufaev, A.1978, as well as in "Torque of a cylindrical magnetic coupling" by V. V. Fufaev, A.
Ya. Krasil'nikov, Elektrotekhnika, Vol. 65, No. 8, pp. 85-89, 1994, et aussi dans "Synchronous couplings with SmCo5 magnets", W. Baran, M. Knorr, Paper No II-7,
Second International Workshop on Rare Earth-Cobalt Permanent Magnets and their
Applications, June 8-11, 1976.Ya. Krasil'nikov, Elektrotekhnika, Vol. 65, No. 8, pp. 85-89, 1994, and also in "Synchronous couplings with SmCo5 magnets", W. Baran, M. Knorr, Paper No II-7,
Second International Workshop on Rare Earth-Cobalt Permanent Magnets and their
Applications, June 8-11, 1976.
Selon l'application à laquelle ils sont dédiés ou la forme de la paroi de séparation, les dispositifs précédents ont leurs équivalents pour des entrefers plans. Les aimants présentent toujours une alternance de pôles nord et sud dans l'entrefer et leur aimantation est axiale vis-à-vis du dispositif. On les trouve présentés par D. Weimann et.al., par W. Baran et al. Les aimants sont soit annulaires avec des pôles axiaux, soit en forme de tuiles ou de parallélépipèdes. Les culasses sont des disques de matériau ferromagnétique, sur lesquels sont fixés les aimants qui se font face à travers l'entrefer plan. Depending on the application to which they are dedicated or the shape of the partition wall, the above devices have their equivalents for flat air gaps. The magnets always have alternating north and south poles in the air gap and their magnetization is axial with respect to the device. They are found presented by D. Weimann et.al., by W. Baran et al. The magnets are either annular with axial poles, or in the form of tiles or parallelepipeds. The yokes are discs of ferromagnetic material, on which are fixed the magnets which face each other through the plane air gap.
Dans la communication "A new type of permanent magnet coupling" de J.P. In the communication "A new type of permanent magnet coupling" by J.P.
Yonnet, IEEE Trans., Mag., Vol. 17, No 6, pp. 2991-2993, Nov. 1981, sont présentées des structures d'accouplement sans culasse en fer. Les dispositifs sont constitués uniquement d'aimants permanents annulaires, avec un anneau menant et un anneau mené, portant chacun une alternance de pôles nord et sud. On retrouve les structures coaxiales à entrefer cylindriques, et les structures faciales à entrefer plan. Dans chacun des cas, les aimantations peuvent être radiales ou bien axiales. Certaines structures associent plusieurs anneaux menants ou menés.Yonnet, IEEE Trans., Mag., Vol. 17, No 6, pp. 2991-2993, Nov. 1981, are presented coupling structures without an iron cylinder head. The devices consist only of annular permanent magnets, with a driving ring and a driven ring, each carrying an alternation of north and south poles. We find the coaxial structures with a cylindrical air gap, and the facial structures with a flat air gap. In each case, the magnetizations can be radial or axial. Some structures combine several driving or driven rings.
Dans la publication "A magnetic coupling without parasitic force for measuring devices" de J.P. Yonnet, J. Delamare, J. Appl. Phys. 76 (10), pp. 68656867, Nov. 1994, les auteurs présentent des structures dans lesquelles les anneaux d'aimants ne portent plus une alternance de pôles nord et sud, mais ont une aimantation dont la direction change progressivement lorsqu'on se déplace le long de l'anneau. In the publication "A magnetic coupling without parasitic force for measuring devices" by J.P. Yonnet, J. Delamare, J. Appl. Phys. 76 (10), pp. 68656867, Nov. 1994, the authors present structures in which the magnet rings no longer carry an alternation of north and south poles, but have a magnetization whose direction changes gradually as one moves along the ring.
Tous les dispositifs présentés plus haut ont des aimants sur la partie menante et sur la partie menée. Le dispositif présenté par M. de Bennetot dans une publication de 1'INIST, "Détermination des caractéristiques d'un accouplement magnétique synchrone à aimants permanents", est constitué d'un rotor extérieur portant des aimants fixés à une culasse et ayant une pièce polaire sur leur face du côté de l'entrefer, le rotor intérieur n'étant quant à lui constitué que d'une roue dentée en fer. Le dispositif utilise le principe des machines à réluctance variable. All the devices presented above have magnets on the driving part and on the led part. The device presented by M. de Bennetot in an INIST publication, "Determination of the characteristics of a synchronous magnetic coupling with permanent magnets", consists of an external rotor carrying magnets fixed to a cylinder head and having a pole piece on their face on the side of the air gap, the inner rotor being only made up of an iron toothed wheel. The device uses the principle of variable reluctance machines.
Dans les articles "Magnetic couplings come of age", G. M. Giannini,
Mechanical engineering, pp. 54-56, Nov. 1982, et "Permanent magnet couplings", C. J.In the articles "Magnetic couplings come of age", GM Giannini,
Mechanical engineering, pp. 54-56, Nov. 1982, and "Permanent magnet couplings", CJ
Fellows, CME, pp. 79-84, June 1979, les configurations citées précédemment y apparaissent, ainsi qu'une variante du dispositif facial à culasse avec entrefer plan, dans laquelle les aimants, au lieu d'être des "cubes", sont des cylindres. L'aimantation de ces cylindres est axiale vis-à-vis du cylindre lui-même ainsi que de l'accouplement.Fellows, CME, pp. 79-84, June 1979, the configurations cited above appear there, as well as a variant of the breech face device with plane air gap, in which the magnets, instead of being "cubes", are cylinders. The magnetization of these cylinders is axial with respect to the cylinder itself as well as to the coupling.
Dans le cas des accouplements à entrefer cylindrique, les aimants ont de façon connue la forme de pavés parallélépipédiques ou de tuiles. Ces formes nécessitent l'usinage de pièces pour deux quatre de leurs faces. In the case of couplings with a cylindrical air gap, the magnets have in known manner the shape of parallelepipedic blocks or tiles. These shapes require the machining of parts for two four of their faces.
Tous les aimants modernes (ferrites, terres-rares cobalt, fer néodyme bore) sont des matériaux frittés dont l'usinage est difficile. Ce sont des matériaux très durs, abrasifs et friables, de plus leur aimantation résiduelle fait que les copeaux restent collés sur les aimants et les outils d'usinage. De plus, certains de ces aimants sont très oxydables et ne peuvent être usinés que sous gaz inerte. All modern magnets (ferrites, cobalt rare earths, neodymium boron iron) are sintered materials which are difficult to machine. These are very hard, abrasive and brittle materials, moreover their residual magnetization means that the chips remain stuck on the magnets and the machining tools. In addition, some of these magnets are highly oxidizable and can only be machined under inert gas.
Les accouplements magnétiques selon l'état de l'art transmettent un couple qui varie sinusoidalement avec l'angle (3 de décalage entre les deux arbres. La périodicité est égale à un tour (2z radians) divisé par le nombre p de paires de pôles (2z/p). Magnetic couplings according to the state of the art transmit a torque which varies sinusoidally with the angle (3 of offset between the two shafts. The periodicity is equal to one revolution (2z radians) divided by the number p of pairs of poles (2z / p).
Lorsque la loi de variation n'est pas parfaitement sinusoïdale, les valeurs extrêmes de couple sont égales et de signes opposés et obtenues pour des angles distants de a/p soit une demi période, et la loi de variation est symétrique par rapport à ces extrema. Le couple est toujours nul à égale distance des deux extrema.When the law of variation is not perfectly sinusoidal, the extreme values of torque are equal and of opposite signs and obtained for angles distant from a / p that is half a period, and the law of variation is symmetrical with respect to these extrema . The torque is always zero at equal distance from the two extrema.
Pour la suite de l'exposé on note (3max l'angle correspondant au couple maximum positif, 0-max l'angle correspondant au couple maximum négatif et O-o l'angle correspondant au couple nul. For the rest of the presentation, we note (3max the angle corresponding to the maximum positive torque, 0-max the angle corresponding to the maximum negative torque and O-o the angle corresponding to the zero torque.
Selon l'état de l'art (fi)max- (H)-max)= z/p et (0-max- 0o) = nG/2p
Lorsque l'accouplement magnétique est utilisé comme limiteur de couple, par exemple dans le cas du vissage, le dépassement du couple maximum induit un décrochage. L'arbre mené ne suit plus l'arbre menant. Le décalage des deux arbres atteint et dépasse 0mais le couple transmis diminue, s'annule pour E)o puis devient négatif. I1 reste négatif pendant une demi-période, z/p. Si l'entrainement continue après le décrochage, il va y avoir dévissage sur un angle 3C/p, jusqu'à ce que le couple redevienne positif. Ceci est gênant, puisque la pièce qui devait être vissée avec un certain couple a été dévissée lorsque ledit couple a été atteint. Normalement l'entrainement est stoppé lorsque le décrochage a lieu, l'angle de dévissage dépend du moment où l'entraînement est arrêté. De plus, en raison de la présence de frottements secs, l'angle de dévissage n'est pas égal à celui de vissage mais lui est inférieur.According to the state of the art (fi) max- (H) -max) = z / p and (0-max- 0o) = nG / 2p
When the magnetic coupling is used as a torque limiter, for example in the case of screwing, exceeding the maximum torque induces a stall. The driven tree no longer follows the leading tree. The offset of the two shafts reaches and exceeds 0 but the transmitted torque decreases, cancels for E) o then becomes negative. I1 remains negative for half a period, z / p. If the training continues after the stall, there will be unscrewing on an angle 3C / p, until the torque becomes positive again. This is inconvenient, since the part which was to be screwed with a certain torque was unscrewed when said torque was reached. Normally the drive is stopped when the stall takes place, the angle of unscrewing depends on when the drive is stopped. In addition, due to the presence of dry friction, the unscrewing angle is not equal to that of screwing but it is less.
L'invention a pour but de proposer un dispositif d'accouplements magnétiques synchrones à aimants permanents, qui remédie aux inconvénients des dispositifs de l'état de la technique, qui permette un vissage sans défaut lorsque l'accouplement magnétique est utilisé comme limiteur de couple, et qui soit de plus d'un usinage facile. The object of the invention is to propose a device for synchronous magnetic couplings with permanent magnets, which overcomes the drawbacks of the devices of the state of the art, which allows flawless screwing when the magnetic coupling is used as a torque limiter. , and which is more than easy to machine.
L'invention a pour objet un dispositif d'accouplements magnétiques synchrones à entrefer cylindrique dans lequel les pôles sont à aimants permanents sur arbre mené et menant, caractérisé en ce que la loi de variation du couple magnétique est dissymétrique, soit parce.que la valeur moyenne du couple C sur une période -n'est pas nulle soit parce que la relation C(6) C(0+NG/P) n'est pas vérifiée, quelque soit l'angle 8. The subject of the invention is a device for synchronous magnetic couplings with a cylindrical air gap in which the poles are with permanent magnets on a driven and driving shaft, characterized in that the law of variation of the magnetic torque is asymmetrical, either because the value mean of the couple C over a period - is not zero either because the relation C (6) C (0 + NG / P) is not verified, whatever the angle 8.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention les aimants sont en forme de tuiles d'épaisseur constante, dont deux faces en regard sont des sections de cylindres coaxiaux avec les arbres. In a first embodiment of the invention, the magnets are in the form of tiles of constant thickness, two opposite faces of which are sections of cylinders coaxial with the shafts.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention les aimants sont en forme de tuiles d'épaisseur variable, dont une face est une section d'un cylindre coaxial avec les arbres, en regard d'une face plane inclinée, ou en forme de tuiles tronquées. In another embodiment of the invention the magnets are in the form of tiles of variable thickness, one face of which is a section of a cylinder coaxial with the shafts, opposite a flat inclined face, or in the form of truncated tiles.
Des tuiles à épaisseur variable peuvent être alternées avec des tuiles à épaisseur constante. Tiles with variable thickness can be alternated with tiles with constant thickness.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention les aimants sont cylindriques à aimantation axiale. In another embodiment of the invention the magnets are cylindrical with axial magnetization.
Chaque pôle peut être constitué d'au moins un aimant, arbre menant et mené ayant le même nombre d'aimants, pour un nombre d'aimants différent par pôle. Each pole can consist of at least one magnet, driving and driven shaft having the same number of magnets, for a different number of magnets per pole.
Chaque pôle peut aussi être constitué d'au moins un aimant, arbre menant et mené ayant un nombre différent d'aimants, pour un même nombre d'aimants par pôle, ou d'au moins un aimant, arbre menant et mené ayant un nombre différent d'aimants, pour un nombre d'aimants différent par pôle. Each pole may also consist of at least one magnet, driving and driven shaft having a different number of magnets, for the same number of magnets per pole, or of at least one magnet, driving and driven shaft having a number different magnets, for a different number of magnets per pole.
Les directions des aimantations sont identiques pour tous les pôles des deux arbres ou différentes d'un pôle à l'autre, et/ou pour un même pôle, sur arbre mené et/ou menant. Au moins un aimant a une aimantation axiale ou radiale ou tangentielle par rapport à l'entrefer. The magnetization directions are identical for all the poles of the two trees or different from one pole to another, and / or for the same pole, on a driven and / or leading shaft. At least one magnet has an axial or radial or tangential magnetization with respect to the air gap.
Les aimants peuvent avoir des tailles différentes d'un pôle à l'autre, et/ou pour un même pôle, sur arbre mené et/ou menant. The magnets can have different sizes from one pole to another, and / or for the same pole, on driven and / or driving shaft.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre illustratif et non limitatif, et des figures annexées parmi lesquelles
-la figure 1 représente un dispositif d'accouplement magnétique selon l'invention à couple dissymétrique avec des aimants en forme de tuiles d'épaisseurs différentes en attraction, l'aimantation étant radiale;
-la figure 2 représente un dispositif d'accouplement magnétique selon l'invention à couple dissymétrique avec des aimants en forme de tuiles d'épaisseurs différentes en répulsion, l'aimantation étant radialc;
-la figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles de largeurs différentes et aimantation radiale;
-les figures 4 à 7 représentent un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles d'épaisseurs variables sur arbres menant et mené en répulsion, l'aimantation étant radiale;
-les figures 8 à 1 1 bis représentent un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles d'épaisseurs variables sur arbres menant et mené en répulsion, l'aimantation étant radiale;
-la figure 12 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles de hauteurs différentes;
-la figure 13 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles de longueurs différentes et aimantation tangentielle;
-la figure 14 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants en forme de tuiles de largeurs différentes et aimantation axiale;
-la figure 15 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants cylindriques à aimantation axiale, et un nombre de pôles nord différent du nombre de pôles sud (2 pôles nord, 3 pôles sud);
-la figure 16 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants cylindriques à aimantation axiale, où les pôles nord ont une section différente de celle des pôles sud;
-la figure 17 représente un mode de réalisation de l'invention avec des aimants cylindriquese, où les pôles nord ont une hauteur différente de celle des pôles sud;
-les figures 18 et 19 représentent un mode de réalisation de l'invention avec des aimants cylindriques à aimantation axiale, où les pôles nord sont situés sur un cercle de diamètre différent de celui sur lequel sont situés les pôles sud;
-les figures 20 et 21 représentent un mode de réalisation de l'invention avec des aimants cylindriques à aimantation axiale, où les pôles nord et pôles sud sont situés sur des cercles de diamètre variable;
Dans le dispositif d'accouplement magnétique selon l'invention, les arbres 1, 2 ou rotors menant et mené sont coaxiaux, l'un étant intérieur, l'autre extérieur. L'entrefer entre les deux rotors est cylindrique.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description of a preferred embodiment, given by way of illustration and not limitation, and the appended figures among which
FIG. 1 represents a magnetic coupling device according to the invention with asymmetrical torque with magnets in the form of tiles of different thicknesses in attraction, the magnetization being radial;
FIG. 2 represents a magnetic coupling device according to the invention with asymmetrical torque with magnets in the form of tiles of different thicknesses in repulsion, the magnetization being radialc;
FIG. 3 represents an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of different widths and radial magnetization;
FIGS. 4 to 7 represent an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of variable thicknesses on shafts leading and driven in repulsion, the magnetization being radial;
FIGS. 8 to 11 bis show an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of variable thicknesses on shafts leading and driven in repulsion, the magnetization being radial;
FIG. 12 represents an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of different heights;
FIG. 13 represents an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of different lengths and tangential magnetization;
FIG. 14 represents an embodiment of the invention with magnets in the form of tiles of different widths and axial magnetization;
FIG. 15 represents an embodiment of the invention with cylindrical magnets with axial magnetization, and a number of north poles different from the number of south poles (2 north poles, 3 south poles);
FIG. 16 represents an embodiment of the invention with cylindrical magnets with axial magnetization, where the north poles have a section different from that of the south poles;
FIG. 17 represents an embodiment of the invention with cylindrical magnets, where the north poles have a height different from that of the south poles;
FIGS. 18 and 19 represent an embodiment of the invention with cylindrical magnets with axial magnetization, where the north poles are located on a circle with a diameter different from that on which the south poles are located;
FIGS. 20 and 21 show an embodiment of the invention with cylindrical magnets with axial magnetization, where the north poles and south poles are located on circles of variable diameter;
In the magnetic coupling device according to the invention, the shafts 1, 2 or driving and driven rotors are coaxial, one being inside, the other outside. The air gap between the two rotors is cylindrical.
L'effet d'entraînement est dû à l'interaction des faces supérieures et inférieures alternativement nord et sud des arbres menant et mené.Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent être en attraction, un pôle nord face à un pôle sud ou bien en répulsion, un pôle nord face à un pôle nord. The ripple effect is due to the interaction of the upper and lower faces alternately north and south of the driving and driven shafts. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can be in attraction, a north pole facing a pole south or in repulsion, a north pole opposite a north pole.
Pour éviter le dévissage lorsque le couple maximum est atteint, la loi de variation du couple est dissymétrique selon l'invention., soit parce que la valeur moyenne du couple C sur une période n'est pas nulle soit parce que la relation C(0) = - C(6+t/p) n'est pas vérifiée, quelque soit l'angle O. D'une part la valeur positive maximale peut être plus grande que la valeur absolue de la valeur négative maximale le couple de dévissage est moins grand que le couple de vissage, et peut éventuellement "disparaître" dans la zone de frottements secs ; d'autre part, la zone angulaire pendant laquelle le couple est positif peut être plus grande que celle pour laquelle le couple est négatif ; la variation peut également présenter d'autres dissymétries. To avoid unscrewing when the maximum torque is reached, the torque variation law is asymmetrical according to the invention, either because the average value of the torque C over a period is not zero or because the relation C (0 ) = - C (6 + t / p) is not verified, whatever the angle O. On the one hand the maximum positive value can be greater than the absolute value of the maximum negative value the unscrewing torque is less than the tightening torque, and may possibly "disappear" in the area of dry friction; on the other hand, the angular zone during which the couple is positive can be greater than that for which the couple is negative; the variation may also present other asymmetries.
La figure 1 présente des aimants 3 en forme de tuiles d'épaisseur constante ou de pavés dont deux faces en regard sont des sections de cylindres coaxiaux avec les rotors ; leurs épaisseurs diffèrent selon la nature du pôle. Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent être en attraction, un pôle nord face à un pôle sud, comme sur la figure 1, ou bien en répulsion, un pôle nord face à un pôle nord comme sur la figure 2. FIG. 1 shows magnets 3 in the form of tiles of constant thickness or of paving stones, two opposite faces of which are sections of cylinders coaxial with the rotors; their thicknesses differ depending on the nature of the pole. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can be in attraction, a north pole facing a south pole, as in figure 1, or in repulsion, a north pole facing a north pole as in figure 2.
Ce premier mode de réalisation correspond à des aimants, pour lesquelles l'aimantation des tuiles est radiale vis-à-vis de l'entrefer, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de rotation. This first embodiment corresponds to magnets, for which the magnetization of the tiles is radial with respect to the air gap, that is to say perpendicular to the axis of rotation.
La figure 3 présente des tuiles d'aimant de largeurs différentes en fonction de la nature du pôle. Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent être en attraction, un pôle nord face à un pôle sud ou bien en répulsion, un pôle nord face à un pôle nord. Figure 3 shows magnet tiles of different widths depending on the nature of the pole. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can be in attraction, a north pole facing a south pole or in repulsion, a north pole facing a north pole.
La figure 4 présente des tuiles d'aimant d'épaisseurs variables, le sens de la variation dépendant de la nature du pôle. On peut les décrire comme des tuiles dont l'arc du côté de l'entrefer a été remplacé par un plan incliné, de façon à ce que l'épaisseur varie. Figure 4 presents magnet tiles of variable thicknesses, the direction of the variation depending on the nature of the pole. They can be described as tiles whose arc on the side of the air gap has been replaced by an inclined plane, so that the thickness varies.
Les aimants peuvent être assemblés en faisant jouxter les côtés épais des tuiles sur les deux rotors. Les côtés sont donc aussi en contact. Lorsque les aimants du rotor menant ont leur partie épaisse qui fait face à la partie mince de ceux du rotor mené, les pôles correspondants peuvent être de nature opposée comme sur la figure 4 ou bien de même nature comme sur la figure 5. The magnets can be assembled by adjoining the thick sides of the tiles on the two rotors. The sides are therefore also in contact. When the magnets of the driving rotor have their thick part which faces the thin part of those of the driven rotor, the corresponding poles can be of opposite nature as in FIG. 4 or else of the same nature as in FIG. 5.
Les aimants peuvent également être assemblés en faisant jouxter un côté épais avec un côté mince, sur les deux rotors. Deux aimants peuvent se faire face de deux façons : les côtés épais sont en regard (figures 6 et 7) ou bien un côté épais fait face à un côté mince (figures 8 et 9). Dans chaque cas un pôle nord du rotor menant peut faire face à un pôle nord (figure 5) ou à un pôle sud (figure 4) du rotor mené. The magnets can also be assembled by making a thick side adjoin a thin side, on the two rotors. Two magnets can face each other in two ways: the thick sides face each other (Figures 6 and 7) or a thick side faces a thin side (Figures 8 and 9). In each case a north pole of the driving rotor can face a north pole (figure 5) or a south pole (figure 4) of the driven rotor.
Les aimants peuvent aussi être assemblés en faisant jouxter un côté épais avec un côté mince, sur l'un des deux rotors (rotor extérieur sur la figure 11) et en faisant jouxter les côtés épais des tuiles sur l'autre rotor (rotor intérieur sur la figure 11). Les aimants peuvent aussi être assemblés en faisant entrer en contact un côté épais avec un côté mince sur les deux rotors (figure 10). Les aimants se faisant face par leur côté épais peuvent alors être en attraction (figure 10), un pôle nord face à un pôle sud, ou bien en répulsion (figure 11), un pôle nord face à un pôle nord. The magnets can also be assembled by making a thick side adjoin with a thin side, on one of the two rotors (outer rotor in Figure 11) and by making the thick sides of the tiles adjoin on the other rotor (inner rotor on Figure 11). The magnets can also be assembled by bringing a thick side into contact with a thin side on the two rotors (Figure 10). The magnets facing each other by their thick side can then be in attraction (figure 10), a north pole facing a south pole, or else in repulsion (figure 11), a north pole facing a north pole.
La figure 1 1 bis montre des tuiles d'aimant d'épaisseur variable obtenue par un plan incliné comme précédemment, mais non sur toute la largeur angulaire de la tuile qui apparait tronquée. Figure 1 1 bis shows magnet tiles of variable thickness obtained by an inclined plane as before, but not over the entire angular width of the tile which appears truncated.
Toutes les tuiles peuvent être identiques sur un seul rotor ou bien les deux, mais des tuiles à plan incliné, tronquées ou non, peuvent aussi être alternées avec des tuiles dont deux faces en regard sont des sections de cylindres coaxiaux avec les rotors, sur un seul rotor ou bien sur les deux. All the tiles can be identical on a single rotor or both, but tiles with an inclined plane, truncated or not, can also be alternated with tiles of which two opposite faces are sections of cylinders coaxial with the rotors, on a single rotor or both.
Pour toutes les configurations de tuiles présentant un plan incliné, tronquées ou non, les largeurs peuvent être égales ou différentes sur rotor mené et menant, et les rotors peuvent être en attraction ou en répulsion. For all the configurations of tiles having an inclined plane, truncated or not, the widths can be equal or different on the driven and driving rotor, and the rotors can be in attraction or in repulsion.
La figure 12 présente des tuiles de hauteurs différentes selon la nature des pôles. Les aimant hauts sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent être en attraction, un pôle nord face à un pôle sud, ou bien en répulsion, un pôle nord face à un pôle nord. Figure 12 shows tiles of different heights depending on the nature of the poles. The high magnets on the driving rotor and on the driven rotor can be in attraction, a north pole facing a south pole, or in repulsion, a north pole facing a north pole.
L'aimantation des tuiles peut aussi être tangentielle vis-à-vis de l'entrefer, tout en restant perpendiculaire à l'axe de rotation. The magnetization of the tiles can also be tangential with respect to the air gap, while remaining perpendicular to the axis of rotation.
La figure 13 présente des tuiles de largeurs différentes en fonction du sens de l'aimantation qu'elles portent. les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent porter des aimantations de même sens ou de sens opposés. Figure 13 shows tiles of different widths depending on the direction of the magnetization they carry. the magnets on the driving rotor and on the driven rotor can carry magnetizations of the same or opposite directions.
L'aimantation des tuiles peut également être axiale vis-à-vis de l'entrefer, c'està-dire parallèle à l'axe de rotation. La figure 14 présente des tuiles de largeurs différentes en fonction du sens de l'aimantation qu'elles portent. Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent porter des aimantations de même sens ou de sens opposes. The magnetization of the tiles can also be axial with respect to the air gap, that is to say parallel to the axis of rotation. Figure 14 shows tiles of different widths depending on the direction of the magnetization they carry. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can carry magnetizations of the same direction or of opposite directions.
Les rotors menant et mené peuvent avoir des configurations différentes, toutes combinaisons d'aimants étant possibles. The driving and driven rotors can have different configurations, all combinations of magnets being possible.
Dans un autre mode de réalisation, les aimants sont des cylindres d'aimantation axiale. In another embodiment, the magnets are axial magnetization cylinders.
Les aimants ne nécessitent pas d'usinage spécifique, les pièces supports de ces aimants sont simples à usiner, et celles-ci sont en matériaux amagnétiques ; ces pièces peuvent être réalisées avec des matériaux économiques (matières plastiques) ou avec des matériaux possédant de grandes qualités mécaniques (titane). The magnets do not require specific machining, the support parts of these magnets are simple to machine, and these are made of non-magnetic materials; these parts can be made with economical materials (plastics) or with materials with great mechanical qualities (titanium).
Chaque pôle est constitué d'un ou plusieurs aimants de même polarité. En outre le nombre d'aimants constituant un pôle nord peut être différent du nombre d'aimants constituant un pôle sud. Le nombre d'aimants constituant un pôle nord (ou un pôle sud) n'est pas nécessairement le même sur le rotor menant et sur le rotor mené. La figure 15 présente un motif avec deux aimants par pôle nord et trois aimants par pôle sud sur les deux rotors. Each pole consists of one or more magnets of the same polarity. Furthermore, the number of magnets constituting a north pole may be different from the number of magnets constituting a south pole. The number of magnets constituting a north pole (or a south pole) is not necessarily the same on the driving rotor and on the driven rotor. Figure 15 shows a pattern with two magnets per north pole and three magnets per south pole on the two rotors.
Les aimants sont de sections différentes selon la nature du pôle. Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent porter des aimantations de même sens, ou de sens opposés, comme cela est indiqué sur la figure 16. The magnets are of different sections depending on the nature of the pole. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can carry magnetizations of the same direction, or of opposite directions, as indicated on figure 16.
La figure 17 présente des cylindres de hauteurs différentes selon la nature des pôles. Les aimants sur le rotor menant et sur le rotor mené peuvent porter des aimantations de même sens, ou de sens opposés. Figure 17 shows cylinders of different heights depending on the nature of the poles. The magnets on the driving rotor and on the driven rotor can carry magnetizations of the same direction, or of opposite directions.
Les aimants de polarités différentes peuvent être situés sur des cercles de diamètres différents. Chaque pôle peut être constitué d'un ou plusieurs aimants disposés dans le même sens. La figure 18 présente une configuration avec deux aimants par pôle. Les pôles situés sur le diamètre intérieur de chaque rotor peuvent être de même nature (figure 18) ou de nature différente (figure 19). Magnets of different polarities can be located on circles of different diameters. Each pole may consist of one or more magnets arranged in the same direction. Figure 18 shows a configuration with two magnets per pole. The poles located on the inside diameter of each rotor can be of the same nature (Figure 18) or of a different nature (Figure 19).
Un pôle peut être constitué de plusieurs aimants de même polarité situés chacun sur un cercle de diamètre différent. A pole can be made up of several magnets of the same polarity, each located on a circle of different diameter.
Lorsqu'on se déplace le long de l'entrefer dans le sens trigonométrique, les aimants pôle sud peuvent être situés sur des cercles de rayons croissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons croissants. When moving along the air gap in a counterclockwise direction, the south pole magnets can be located on circles of increasing radius, and the north pole magnets on circles of increasing radius.
Lorsqu'on se déplace le long de l'entrefer dans le sens trigonométrique, les aimants pôle sud peuvent être situés sur des cercles de rayons croissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons décroissants. When moving along the air gap in a counterclockwise direction, the south pole magnets can be located on circles of increasing radius, and the north pole magnets on circles of decreasing radius.
Lorsqu'on se déplace le long de l'entrefer dans le sens trigonométrique, les aimants pôle sud peuvent être situés sur des cercles de rayons décroissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons croissants. When moving along the air gap in a counterclockwise direction, the south pole magnets can be located on circles of decreasing radius, and the north pole magnets on circles of increasing radius.
Lorsqu'on se déplace le long de l'entrefer dans le sens trigonométrique, les aimants pôle sud peuvent être situés sur des cercles de rayons décroissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons décroissants. When moving along the air gap in a counterclockwise direction, the south pole magnets can be located on circles of decreasing radius, and the north pole magnets on circles of decreasing radius.
On peut avoir une de ces structures sur le rotor menant ou sur le rotor mené, toutes autres combinaisons étant possibles. One can have one of these structures on the driving rotor or on the driven rotor, all other combinations being possible.
La figure 21 illustre le cas où les aimants pôle sud sont situés sur des cercles de rayons décroissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons croissants, avec trois aimants par pôle, sur les deux rotors. La figure 20 illustre une autre possibilité : les aimants pôle sud sont situés sur des cercles de rayons croissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons décroissants, sur le rotor extérieur, avec trois aimants par pôle, et sur le rotor intérieur, les aimants pôle sud sont situés sur des cercles de rayons décroissants, et les aimants pôle nord sur des cercles de rayons croissants, avec trois aimants par pôle. FIG. 21 illustrates the case where the south pole magnets are located on circles of decreasing radii, and the north pole magnets on circles of increasing radii, with three magnets per pole, on the two rotors. Figure 20 illustrates another possibility: the south pole magnets are located on circles of increasing radius, and the north pole magnets on circles of decreasing radius, on the outer rotor, with three magnets per pole, and on the inner rotor, the south pole magnets are located on circles of decreasing radius, and the north pole magnets on circles of increasing radius, with three magnets per pole.
Le nombre d'aimants peut être différent selon la nature du pôle et selon sur quel rotor se situe ce pôle. The number of magnets can be different depending on the nature of the pole and on which rotor this pole is located.
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