FR2775383A1 - Rotary transformer that is safe to use in an explosive atmosphere - Google Patents
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Abstract
Description
"Transformateur tournant comportant un corps fixe et un corps rotatif disposés l'un en face de l'autre"
La présente invention concerne un transformateur tournant."Rotary transformer comprising a fixed body and a rotary body arranged one opposite the other"
The present invention relates to a rotary transformer.
Les transformateurs actuels ne comportent pas de parties rotatives et ne peuvent donc pas être utilisés pour alimenter en courant des dispositifs rotatifs. Current transformers do not have rotating parts and therefore cannot be used to supply current to rotating devices.
La présente invention se propose de remédier à cette lacune et, pour ce faire, elle a pour objet un transformateur tournant qui se caractérise en ce qu'il comprend
- un corps annulaire fixe comportant une face transversale dans laquelle sont ménagées des cavités radiales équidistantes renfermant des tôles en U comprenant chacune deux branches parallèles reliées par une base, ainsi qu'une gorge annulaire intersectant les cavités et formée au niveau de ces dernières par les évidements délimités par les branches et la base des tôles, les extrémités libres des branches desdites tôles affleurant la face transversale tandis que la gorge renferme un bobinage destiné à être parcouru par un courant alternatif
- un corps annulaire rotatif comportant une face transversale située en regard de celle du corps annulaire fixe et dans laquelle sont ménagées des cavités radiales équidistantes renfermant des tôles en U comprenant chacune deux branches parallèles reliées par une base, ainsi qu'une gorge annulaire intersectant les cavités et formée au niveau de ces dernières par les évidements délimités par les branches et la base des tôles, les extrémités libres des branches des tôles affleurant la face transversale tandis que la gorge renferme un bobinage destiné à être parcouru par un courant induit ; et
- un entrefer situé entre les faces transversales des deux corps annulaires, les gorges de ces derniers étant au moins en partie situées l'une en face de l'autre.The present invention proposes to remedy this shortcoming and, to do this, it relates to a rotary transformer which is characterized in that it comprises
a fixed annular body comprising a transverse face in which are equidistant radial cavities containing U-shaped sheets each comprising two parallel branches connected by a base, as well as an annular groove intersecting the cavities and formed at the level of the latter by the recesses defined by the branches and the base of the sheets, the free ends of the branches of said sheets flush with the transverse face while the groove contains a coil intended to be traversed by an alternating current
a rotary annular body comprising a transverse face situated opposite that of the fixed annular body and in which are provided equidistant radial cavities containing U-shaped sheets each comprising two parallel branches connected by a base, as well as an annular groove intersecting the cavities and formed at the level of the latter by the recesses delimited by the branches and the base of the sheets, the free ends of the branches of the sheets flush with the transverse face while the groove contains a coil intended to be traversed by an induced current; and
- An air gap located between the transverse faces of the two annular bodies, the grooves of the latter being at least partially located one opposite the other.
Le transformateur selon l'invention peut être utilisé pour alimenter en courant un dispositif monté rotatif. Il suffit en effet de fixer ensemble ce dispositif et le corps annulaire rotatif du transformateur. The transformer according to the invention can be used to supply current to a device mounted to rotate. It suffices to fix this device together with the rotary annular body of the transformer.
Le transformateur selon l'invention peut en outre être fabriqué facilement et avec un faible prix de revient puisque ses deux corps annulaires comprennent les mêmes éléments constitutifs. The transformer according to the invention can also be manufactured easily and at a low cost price since its two annular bodies comprise the same constituent elements.
Afin de simplifier les opérations de fabrication, il est préférable que les cavités et/ou les tôles et/ou les faces transversales des deux corps annulaires aient respectivement les mêmes dimensions. In order to simplify the manufacturing operations, it is preferable that the cavities and / or the sheets and / or the transverse faces of the two annular bodies have the same dimensions respectively.
Avantageusement, les bobinages sont noyés dans une résine de protection, ce qui permet d'utiliser le transformateur en toute sécurité dans des zones explosibles. Advantageously, the windings are embedded in a protective resin, which allows the transformer to be used safely in potentially explosive areas.
De préférence, la résine de protection est une résine époxy, celle-ci étant choisie pour ses propriétés de résistance à la chaleur, aux rayonnements ultra-violets et au vieillissement. Preferably, the protective resin is an epoxy resin, the latter being chosen for its properties of resistance to heat, to ultra-violet radiation and to aging.
Selon un mode de réalisation préféré, le nombre des cavités du corps annulaire fixe et le nombre des cavités du corps annulaire rotatif diffèrent d'au moins une unité. According to a preferred embodiment, the number of cavities of the fixed annular body and the number of cavities of the rotary annular body differ by at least one unit.
Grâce à cette différence, il est possible en effet d'augmenter la stabilité du courant induit dans le bobinage du corps annulaire rotatif. Thanks to this difference, it is indeed possible to increase the stability of the current induced in the winding of the rotary annular body.
Le transformateur tournant selon l'invention se caractérise en outre en ce que le corps annulaire rotatif est solidaire en rotation d'un arbre monté sur des roulements prenant appui sur le corps annulaire fixe. The rotary transformer according to the invention is further characterized in that the rotary annular body is integral in rotation with a shaft mounted on bearings bearing on the fixed annular body.
Grâce à ce montage, le corps annulaire rotatif peut être entraîné très facilement en rotation, avec peu d'énergie. Thanks to this arrangement, the rotary annular body can be rotated very easily, with little energy.
Il est par ailleurs préférable que l'entrefer soit d'environ 0,2 à 0,6 mm et que les tôles soient en acier doux ou en ferrite. It is also preferable that the air gap is about 0.2 to 0.6 mm and that the sheets are made of mild steel or ferrite.
Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue en coupe d'un transformateur tournant conforme à l'invention, cette coupe étant réalisée selon la ligne I-I de la figure 2 ; et
- la figure 2 est une vue de la face transversale supérieure du corps annulaire fixe, cette vue étant prise selon la ligne II-II de la figure 1 et réalisée avec deux arrachements.An embodiment of the present invention will be described below by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawing in which
- Figure 1 is a sectional view of a rotary transformer according to the invention, this section being taken along line II of Figure 2; and
- Figure 2 is a view of the upper transverse face of the fixed annular body, this view being taken along line II-II of Figure 1 and produced with two cutaway.
Le transformateur tournant que l'on peut voir sur la figure 1 a été mis au point pour alimenter une machine tournante électrique telle qu'un carrousel électronique utilisé dans l'industrie du remplissage des bouteilles de gaz de pétrole liquéfié. The rotating transformer that can be seen in Figure 1 was developed to power an electric rotating machine such as an electronic carousel used in the industry of filling liquefied petroleum gas bottles.
Il va de soi cependant qu'il pourrait être utilisé dans d'autres domaines techniques sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention. It goes without saying, however, that it could be used in other technical fields without departing from the scope of the present invention.
Comme on peut le voir sur la- figure 1, le transformateur conforme à l'invention comprend tout d'abord un corps annulaire fixe 1 comportant une face transversale 2 dans laquelle sont ménagées des cavités radiales équidistantes 3 et une gorge annulaire 4 intersectant ces dernières. As can be seen in FIG. 1, the transformer according to the invention firstly comprises a fixed annular body 1 comprising a transverse face 2 in which are equidistant radial cavities 3 and an annular groove 4 intersecting the latter .
Les cavités 3 renferment des tôles en U 5 réalisées en acier doux ou en ferrite et comprenant chacune deux branches parallèles Sa reliées par une base 5b. The cavities 3 contain U-shaped sheets 5 made of mild steel or ferrite and each comprising two parallel branches Sa connected by a base 5b.
Les tôles 5 reposent contre le fond des cavités 3 par l'intermédiaire de leur base 5b et sont en contact avec les parois longitudinales de ces dernières le long du bord longitudinal extérieur de leurs branches 5a dont les extrémités libres affleurent la face transversale 2 du corps fixe 1. The sheets 5 rest against the bottom of the cavities 3 via their base 5b and are in contact with the longitudinal walls of the latter along the outer longitudinal edge of their branches 5a whose free ends are flush with the transverse face 2 of the body fixed 1.
Quant à la gorge annulaire 4, elle a une section constante et est réalisée de façon à ce qu'au niveau des cavités 3 elle soit formée par les évidements 5c délimités par les branches 5a et la base 5b des tôles 5. As for the annular groove 4, it has a constant section and is produced so that at the level of the cavities 3 it is formed by the recesses 5c delimited by the branches 5a and the base 5b of the sheets 5.
Un bobinage 6 destiné à être parcouru par un courant alternatif est disposé dans la gorge 4 dans laquelle il est entièrement enveloppé d'une résine de protection 7 affleurant la face transversale 2 du corps fixe 1. A winding 6 intended to be traversed by an alternating current is disposed in the groove 4 in which it is entirely enveloped with a protective resin 7 flush with the transverse face 2 of the fixed body 1.
La résine 7 est de préférence une résine époxy qui a l'avantage de résister convenablement à la chaleur, aux rayonnements ultra-violets et au vieillissement. The resin 7 is preferably an epoxy resin which has the advantage of suitably withstanding heat, ultraviolet radiation and aging.
Le transformateur conforme à l'invention comprend également un corps annulaire rotatif 11 comportant une face transversale 12 située en regard de la face transversale 2 du corps fixe 1 et dans laquelle sont ménagées des cavités radiales équidistantes 13 et une gorge annulaire 14 intersectant ces dernières. The transformer according to the invention also comprises a rotary annular body 11 comprising a transverse face 12 situated opposite the transverse face 2 of the fixed body 1 and in which are equidistant radial cavities 13 and an annular groove 14 intersecting the latter.
Les cavités 13 renferment des tôles en U 15 réalisées en acier doux ou en ferrite et comprenant chacune deux branches parallèles 15a reliées par une base 15b. The cavities 13 contain U-shaped sheets 15 made of mild steel or ferrite and each comprising two parallel branches 15a connected by a base 15b.
Les tôles 15 reposent contre le fond des cavités 13 par l'intermédiaire de leur base 15b et sont en contact avec les parois longitudinales de ces dernières le long du bord longitudinal extérieur de leurs branches 15a dont les extrémités libres affleurent la face transversale 12 du corps rotatif 11. The sheets 15 rest against the bottom of the cavities 13 via their base 15b and are in contact with the longitudinal walls of the latter along the outer longitudinal edge of their branches 15a whose free ends are flush with the transverse face 12 of the body rotary 11.
Quant à la gorge annulaire 14, elle a une section constante et est réalisée de façon à ce qu'au niveau des cavités 13, elle soit formée par les évidements 15c délimités par les branches 15a et la base 15b des tôles 15. As for the annular groove 14, it has a constant section and is produced so that at the level of the cavities 13, it is formed by the recesses 15c delimited by the branches 15a and the base 15b of the sheets 15.
Un bobinage 16 destiné à être parcouru par un courant induit est disposé dans la gorge 14 dans laquelle il est entièrement enveloppé d'une résine de protection 17 affleurant la face transversale 12 du corps rotatif 11, cette résine étant de préférence une résine époxy. A coil 16 intended to be traversed by an induced current is disposed in the groove 14 in which it is entirely enveloped with a protective resin 17 flush with the transverse face 12 of the rotary body 11, this resin preferably being an epoxy resin.
Les corps fixe 1 et rotatif 11 sont coaxiaux et disposés l'un au-dessus de l'autre, le corps rotatif étant situé audessus du corps fixe dont il est séparé par un entrefer 18 de l'ordre de 0,2 à 0,6 mm. The fixed 1 and rotary 11 bodies are coaxial and arranged one above the other, the rotary body being situated above the fixed body from which it is separated by an air gap 18 of the order of 0.2 to 0, 6 mm.
Dans le mode de réalisation préféré, les corps fixe et rotatif ont les mêmes dimensions, de même que les cavités 3 et 13 et les tôles 5 et 15. I1 va de soi cependant que ces identités de dimensions ne sont pas obligatoires. In the preferred embodiment, the fixed and rotary bodies have the same dimensions, as do the cavities 3 and 13 and the sheets 5 and 15. It goes without saying, however, that these identities of dimensions are not compulsory.
Par ailleurs, les gorges 4 et 14 sont en face l'une de l'autre, mais rien ne s'opposerait à ce qu'elles soient plus ou moins décalées radialement l'une par rapport à l'autre. Furthermore, the grooves 4 and 14 are opposite one another, but there is nothing to prevent them from being more or less offset radially with respect to each other.
On remarquera ici que les corps fixe 1 et rotatif 11 comportent chacun seize cavités. Cependant, pour augmenter la stabilité du courant induit dans le bobinage 16, il est préférable que le corps rotatif comporte une cavité de moins que le corps fixe. It will be noted here that the fixed 1 and rotary 11 bodies each have sixteen cavities. However, to increase the stability of the current induced in the winding 16, it is preferable that the rotary body has one less cavity than the fixed body.
En revenant à la figure 1, on remarquera que le corps rotatif 11 est solidaire en rotation d'un arbre 20 comportant un tronçon supérieur 21 relié à un tronçon inférieur 22 ayant un diamètre plus petit que celui du tronçon supérieur. Returning to FIG. 1, it will be noted that the rotary body 11 is integral in rotation with a shaft 20 comprising an upper section 21 connected to a lower section 22 having a diameter smaller than that of the upper section.
Le tronçon supérieur 21 est logé dans la cavité interne du corps rotatif 11 et est solidaire d'un disque 23 fixé à la partie supérieure de celui-ci par des vis 24. The upper section 21 is housed in the internal cavity of the rotary body 11 and is integral with a disc 23 fixed to the upper part of the latter by screws 24.
Le tronçon inférieur 22 s'étend quant à lui en grande partie dans la cavité interne du corps fixe 1. I1 est maintenu en position par des roulements 25 montés dans un manchon 26 fixé à la partie inférieure du corps fixe 1 par l'intermédiaire d'une bague 27, cette dernière étant fixée au manchon 26 et au corps 1 par des vis 28. The lower section 22 extends in large part in the internal cavity of the fixed body 1. I1 is held in position by bearings 25 mounted in a sleeve 26 fixed to the lower part of the fixed body 1 by means of a ring 27, the latter being fixed to the sleeve 26 and to the body 1 by screws 28.
On notera par ailleurs que l'arbre 20 est fixé dans une position axiale prédéterminée par l'intermédiaire d'un roulement 30 interposé entre lui et le manchon 26. It will also be noted that the shaft 20 is fixed in a predetermined axial position by means of a bearing 30 interposed between it and the sleeve 26.
Le fonctionnement du transformateur tournant conforme à l'invention est particulièrement simple. En effet, lorsque l'on fait circuler un courant alternatif dans le bobinage 6, un courant induit est généré dans le bobinage 16 sous l'effet du champ magnétique créé et peut donc alimenter la machine tournante. The operation of the rotary transformer according to the invention is particularly simple. Indeed, when an alternating current is circulated in the winding 6, an induced current is generated in the winding 16 under the effect of the magnetic field created and can therefore power the rotating machine.
A titre indicatif, on précisera que lorsque le bobinage 6 est relié à une source de courant alternatif de 220 volts, le bobinage 16 est le siège d'un courant induit ayant une tension comprise entre 50 et 100 volts. As an indication, it will be specified that when the winding 6 is connected to an alternating current source of 220 volts, the winding 16 is the seat of an induced current having a voltage between 50 and 100 volts.
Claims (10)
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