FR2782205A1 - Rolling rotor motor for mechanical equipment such as an electric saw using stationary and movable contact members - Google Patents
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Abstract
Description
i La présente invention concerne un appareil utilisé pour fournir uneThe present invention relates to an apparatus used to provide a
puissance motrice à divers appareils mécaniques, à petites et grandes échelles. La présente invention va être décrite en référence à des appareils qui sont alimentés électriquement. Il doit être toutefois considéré que la présente invention n'est pas limitée à des appareils alimentés électriquement, et que l'utilisation d'autres sources de puissance, tel que motive power to various mechanical devices, small and large scales. The present invention will be described with reference to devices which are electrically powered. It should however be considered that the present invention is not limited to electrically powered devices, and that the use of other power sources, such as
de l'air comprimé, peut également être envisagée. compressed air can also be considered.
Des moteurs électriques conventionnels sont utilisés pour entraîner de nombreuses formes différentes d'appareils mécaniques. Les caractéristiques de fonctionnement usuel de tels moteurs électriques sont telles que ces moteurs sont généralement inefficaces pour des couples élevés et des vitesses de rotation lentes. Par conséquent, dans les applications dans lesquelles les appareils mécaniques nécessitent d'être entraînés à des vitesses relativement lentes et/ou lorsqu'un couple maximal est requis à des vitesses lentes, des unités de réduction de vitesse, tels que des engrenages ou des courroies ou des chaînes d'entraînement sont requis entre le moteur électrique et l'appareil entraîné. Par exemple, dans des outils tels que des perceuses ou des scies, une boîte d'engrenage est classiquement prévue entre le moteur électrique et l'ensemble de l'outil qui Conventional electric motors are used to drive many different forms of mechanical devices. The usual operating characteristics of such electric motors are such that these motors are generally ineffective for high torques and slow rotational speeds. Therefore, in applications where mechanical devices need to be driven at relatively slow speeds and / or when maximum torque is required at slow speeds, speed reduction units, such as gears or belts or drive chains are required between the electric motor and the driven device. For example, in tools such as drills or saws, a gearbox is conventionally provided between the electric motor and the assembly of the tool which
est entraîné.is trained.
Le fait de prévoir de telles unités de réduction de vitesse, aboutit inévitablement à des pertes de puissance entre le moteur électrique et l'ensemble qui est entraîné, desquelles il résulte une efficacité de transfert de puissance qui n'est pas optimale. De plus, la nécessité d'une unité de réduction de vitesse peut également être désavantageuse lorsque des contraintes en terme de poids et d'encombrement sont imposées, comme cela est le cas d'outils manuels. L'utilisation d'outils de réduction de vitesse peut également conduire à des difficultés de contrôle du couple fourni par le dispositif qui est entraîné. En particulier, ceci peut conduire à The provision of such speed reduction units inevitably results in power losses between the electric motor and the assembly which is driven, which results in a power transfer efficiency which is not optimal. In addition, the need for a speed reduction unit can also be disadvantageous when constraints in terms of weight and size are imposed, as is the case with hand tools. The use of speed reduction tools can also lead to difficulties in controlling the torque supplied by the device which is being driven. In particular, this can lead to
ce qu'un couple excessif ou insuffisant soit fourni au dispositif entraîné. that excessive or insufficient torque is supplied to the driven device.
Il y a une probabilité élevée que des moteurs électriques utilisés dans des applications nécessitant des vitesses de rotation faibles s'arrêtent lorsque le couple appliqué à l'arbre de sortie du moteur est suffisamment élevé pour arrêter le mouvement de rotation du rotor du moteur. Ceci conduit à une surchauffe du moteur qui peut aboutir à un endommagement There is a high probability that electric motors used in applications requiring low rotational speeds will stop when the torque applied to the motor output shaft is high enough to stop the rotational movement of the motor rotor. This leads to overheating of the engine which can lead to damage
permanent ou une destruction du moteur. permanent or destruction of the engine.
Il serait ainsi préférable de pouvoir disposer d'un appareil fournissant une puissance motrice, qui permette des couples relativement élevés à des vitesses de rotation lentes sans qu'une quelconque unité de réduction de vitesse ne soit nécessaire, comme cela serait typiquement le cas avec des moteurs électriques. De plus, il serait avantageux de disposer d'un appareil fournissant une puissance motrice qui permette un couple auto-limité. En outre, il serait avantageux que l'appareil fournissant une puissance motrice puisse s'arrêter sans conduire à aucun dommage ou It would thus be preferable to be able to have a device providing a driving power, which allows relatively high torques at slow rotational speeds without any speed reduction unit being necessary, as would typically be the case with electric motors. In addition, it would be advantageous to have a device providing a driving power which allows a self-limited torque. In addition, it would be advantageous if the apparatus supplying motive power could stop without leading to any damage or
destruction de cet appareil.destruction of this device.
Par conséquent, un objectif de la présente invention est de fournir un appareil amélioré fournissant une puissance motrice, permettant d'obtenir au moins une des caractéristiques de fonctionnement citées plus haut. Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un appareil fournissant une puissance motrice qui inclut un organe stationnaire et un organe mobile, I'un de ses organes ayant une surface intérieure de contact, I'autre de ses organes une surface extérieure de contact située à proximité de ladite surface intérieure de contact, les surfaces intérieure et extérieure de contact venant en contact selon un contact ponctuel, I'appareil étant caractérisé en ce que des moyens de propulsion sont prévus sur l'un desdits organes pour déplacer l'autre desdits organes selon un Therefore, an object of the present invention is to provide an improved apparatus providing motive power, making it possible to obtain at least one of the operating characteristics mentioned above. To achieve this objective, the present invention provides an apparatus providing motive power which includes a stationary member and a movable member, one of its members having an internal contact surface, the other of its members an external contact surface located near said interior contact surface, the interior and exterior contact surfaces coming into contact according to a point contact, the apparatus being characterized in that propulsion means are provided on one of said members to move the other of said organs according to a
mouvement orbital de roulement par rapport audit premier organe. orbital rolling motion with respect to said first organ.
Le terme "contact ponctuel" se rapporte à un contact le long The term "punctual contact" refers to contact along
d'une ligne de contact entre les surfaces intérieure et extérieure de contact. of a contact line between the interior and exterior contact surfaces.
Il doit également être noter que le mouvement orbital de roulement est un mouvement "relatif" entre lesdits organes. Par conséquent, en plus de la situation dans laquelle seul l'organe mobile se déplace, I'organe stationnaire peut également être déplacé dans une certaine mesure. En particulier, I'organe mobile peut "osciller" avec peu ou pas de mouvement rotatif tandis que l'organe stationnaire peut être déplacé It should also be noted that the orbital rolling movement is a "relative" movement between said members. Therefore, in addition to the situation in which only the movable member moves, the stationary member can also be moved to some extent. In particular, the movable member can "oscillate" with little or no rotary movement while the stationary member can be moved
selon un mouvement purement rotatif. in a purely rotary movement.
Les moyens de propulsion peuvent de préférence être prévus sur l'organe stationnaire pour déplacer l'organe mobile selon le mouvement The propulsion means may preferably be provided on the stationary member to move the movable member according to the movement
orbital de roulement par rapport à l'organe stationnaire. orbital bearing with respect to the stationary member.
Les moyens de propulsion peuvent comprendre des moyens électromagnétiques pour fournir une force attractive ou répulsive sur l'organe mobile. D'autres moyens de propulsion peuvent, en alternative, être envisagés, tels que des moyens électrostatiques, hydrauliques, pneumatiques ou autres pour fournir la force motrice permettant de déplacer l'organe mobile. Par exemple, une série de jets d'air comprimé peut être utilisée pour appliquer une force à la surface de contact de The propulsion means may include electromagnetic means to provide an attractive or repulsive force on the movable member. Other propulsion means can, as an alternative, be envisaged, such as electrostatic, hydraulic, pneumatic or other means for supplying the motive force making it possible to move the mobile member. For example, a series of compressed air jets can be used to apply force to the contact surface of
l'organe mobile.the mobile organ.
Les organes stationnaire et mobile peuvent être maintenus en contact par des forces centrifuges, en tant que résultat du mouvement de l'organe mobile par rapport à l'organe stationnaire. D'autres forces peuvent également agir pour maintenir les organes en contact, par exemple, des forces magnétiques, électrostatiques, hydrauliques ou à pression pneumatique, selon la configuration de l'appareil fournissant une puissance motrice. Le mouvement orbital de roulement de l'organe mobile peut résulter de forces de friction entre les surfaces intérieure et extérieure de contact. Il est également envisagé qu'il existe une interaction positive entre les surfaces intérieure et extérieure de contact pour assurer que l'organe mobile se déplace selon le mouvement orbital de roulement. Par exemple, les surfaces intérieure et extérieure peuvent comprendre des dents d'engrenage qui viennent en prise réciproque durant le mouvement de The stationary and movable members can be kept in contact by centrifugal forces, as a result of the movement of the movable member relative to the stationary member. Other forces can also act to keep the organs in contact, for example, magnetic, electrostatic, hydraulic or pneumatic pressure forces, depending on the configuration of the device providing motive power. The rolling orbital movement of the movable member may result from friction forces between the inner and outer contact surfaces. It is also envisaged that there is a positive interaction between the interior and exterior contact surfaces to ensure that the movable member moves in accordance with the orbital rolling movement. For example, the interior and exterior surfaces may include gear teeth which intermesh during the movement of the
I'organe mobile.The mobile organ.
Selon un premier mode de réalisation préféré, I'organe stationnaire peut comprendre la surface extérieure de contact et l'organe mobile peut comprendre la surface intérieure de contact. Les moyens de propulsion peuvent déplacer l'organe mobile selon ledit mouvement orbital de roulement par rapport à la surface extérieure de contact de l'organe stationnaire. La surface intérieure de contact de l'organe mobile roule, de According to a first preferred embodiment, the stationary member can comprise the external contact surface and the movable member can comprise the internal contact surface. The propulsion means can move the movable member according to said orbital rolling movement with respect to the external contact surface of the stationary member. The inner contact surface of the movable member rolls,
cette manière, sur la surface extérieure de contact de l'organe stationnaire. in this way, on the external contact surface of the stationary member.
Dans ce mode de réalisation, I'organe mobile se déplace d'une manière similaire à un mouvement de "hula hoop" par rapport à la surface extérieure de contact de l'organe stationnaire, avec le contact ponctuel entre les organes mobile et stationnaire qui se déplace le long de la surface extérieure de contact de l'organe stationnaire durant le mouvement orbital In this embodiment, the movable member moves in a similar manner to a "hula hoop" movement relative to the external contact surface of the stationary member, with the point contact between the movable and stationary members which travels along the outer contact surface of the stationary member during orbital motion
de roulement.of rolling.
De manière alternative, selon un second mode de réalisation préféré, I'organe stationnaire peut comprendre une surface intérieure de contact et l'organe mobile peut comprendre une surface extérieure de contact. L'organe mobile peut être déplacé selon le mouvement orbital de roulement contre la surface intérieure de contact de l'organe stationnaire par les moyens de propulsion. La surface extérieure de contact de l'organe mobile roule, de ce fait, le long de la surface intérieure de contact de I'organe stationnaire. Le mouvement de l'organe mobile par rapport à l'organe stationnaire est similaire au mouvement de la roue planétaire par Alternatively, according to a second preferred embodiment, the stationary member may include an interior contact surface and the movable member may include an exterior contact surface. The movable member can be moved according to the orbital rolling movement against the inner contact surface of the stationary member by the propulsion means. The external contact surface of the movable member therefore rolls along the internal contact surface of the stationary member. The movement of the movable member relative to the stationary member is similar to the movement of the planetary wheel by
rapport à la piste annulaire extérieure d'un engrenage épicycloïdal. compared to the outer annular track of a planetary gear.
Les surfaces intérieure et extérieure de contact peuvent avoir une configuration au moins globalement cylindrique. L'organe mobile peut, d'une manière générale, flotter sans support par rapport à l'organe stationnaire lorsque l'appareil fournissant une puissance motrice n'est pas en fonctionnement, dans le premier mode de réalisation. De manière alternative, I'organe mobile peut flotter à l'intérieur des limites de l'organe The interior and exterior contact surfaces may have an at least generally cylindrical configuration. The movable member can, in general, float without support relative to the stationary member when the device supplying motive power is not in operation, in the first embodiment. Alternatively, the movable member can float within the limits of the member
stationnaire dans le second mode de réalisation préféré. stationary in the second preferred embodiment.
En alternative, selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, I'un desdits organes peut présenter une surface extérieure de contact au moins globalement tronconique, et l'autre desdits organe peut présenter une surface intérieure de contact au moins globalement tronconique. De préférence, I'organe mobile peut présenter la surface extérieure de contact au moins globalement tronconique, tandis que l'organe stationnaire présente la surface intérieure de contact au moins globalement tronconique. L'organe mobile peut être supporté de manière pivotante par rapport à un point de pivotement unique, et peut pivoter par rapport à ce point lorsqu'il se déplace selon ledit mouvement orbital de roulement. Le point de pivotement unique peut être placé au sommet du plan de cône à l'intérieur duquel la surface de contact est située, ou peut être placé près de ce point. L'angle de cône au niveau du sommet du plan de cône, c'est-à-dire l'angle entre l'axe central du cône et la surface de ce cône peut prendre toute valeur dans l'intervalle allant de O à 90 . Par conséquent, lorsque l'angle de cône s'approche de O , la face extérieure de contact de l'organe mobile est à peu près cylindrique. Toutefois, lorsque l'angle de cône au niveau du sommet du plan de cône s'approche de 90 , la surface extérieure de contact mobile tend à prendre la forme d'un disque plat. Une telle configuration pourrait être utilisée pour, par exemple, une plate-forme rotative. Bien sûr, I'angle de cône pourrait également avoir Alternatively, according to a third preferred embodiment of the present invention, one of said members may have an external contact surface at least generally frustoconical, and the other of said members may have an internal contact surface at least generally frustoconical. Preferably, the movable member can have the outer contact surface at least generally frustoconical, while the stationary member has the inner contact surface at least generally frustoconical. The movable member can be pivotally supported relative to a single pivot point, and can pivot relative to this point when it moves in said orbital rolling motion. The single pivot point can be placed at the top of the cone plane inside which the contact surface is located, or can be placed near this point. The cone angle at the top of the cone plane, i.e. the angle between the central axis of the cone and the surface of this cone can take any value in the range from 0 to 90 . Consequently, when the cone angle approaches O, the external contact face of the movable member is roughly cylindrical. However, when the cone angle at the apex of the cone plane approaches 90, the outer movable contact surface tends to take the form of a flat disc. Such a configuration could be used for, for example, a rotary platform. Of course, the cone angle could also have
toute valeur intermédiaire à l'intérieur de la plage de valeurs mentionnée ci- any intermediate value within the range of values mentioned above
dessus. Une pluralité de moyens électroniques peut être prévue le long de la périphérie de l'organe stationnaire. Chaque moyen électromagnétique peut être alimenté en énergie de manière séquentielle par rapport à la périphérie de celui-ci, pour, de cette manière, déplacer la partie de l'organe mobile la plus proche du moyen électromagnétique en rapprochement ou en éloignement de ce dernier. Trois moyens électromagnétiques ou plus peuvent de préférence être prévus le long de la périphérie de l'organe stationnaire. Le moyen électromagnétique peut être alimenté en énergie de manière séquentielle, de sorte que le moyen électromagnétique venant ensuite, qui se trouve immédiatement en avant du contact ponctuel entre les organes stationnaire et mobile, est alimenté en énergie. L'alimentation séquentielle en énergie des moyens électromagnétiques permet, de cette manière, de déplacer l'organe mobile selon le mouvement orbital de above. A plurality of electronic means can be provided along the periphery of the stationary member. Each electromagnetic means can be supplied with energy sequentially with respect to the periphery of the latter, in order, in this way, to move the part of the movable member closest to the electromagnetic means in approach to or away from the latter. Three or more electromagnetic means may preferably be provided along the periphery of the stationary member. The electromagnetic means can be supplied with energy sequentially, so that the next electromagnetic means, which is located immediately in front of the point contact between the stationary and mobile members, is supplied with energy. The sequential supply of energy to the electromagnetic means makes it possible, in this way, to move the mobile member according to the orbital movement of
roulement requis.bearing required.
Chaque moyen électromagnétique peut être réalisé sous la forme d'un ensemble formant solénoïde, ayant une bobine de solénoïde. Un assemblage polaire peut également être prévu autour de la bobine de solénoïde. L'assemblage polaire peut fournir des pièces polaires opposées à travers lesquelles un champ magnétique peut être généré lorsque la bobine de solénoïde est alimentée en énergie. Les pièces polaires peuvent être aménagées à l'intérieur de la surface de contact de l'organe stationnaire, ou à proximité de celle-ci, et/ou peuvent former corps avec ladite surface de contact. Les pièces polaires opposées peuvent être espacées de telle sorte qu'elles sont alignées sensiblement dans la direction longitudinale de la surface de contact. En variante, les pièces polaires peuvent être espacées de manière telle qu'elles sont alignées latéralement par rapport à Each electromagnetic means can be produced in the form of a solenoid assembly, having a solenoid coil. A pole connection can also be provided around the solenoid coil. The pole assembly can provide opposite pole pieces through which a magnetic field can be generated when the solenoid coil is energized. The pole pieces can be arranged inside or close to the contact surface of the stationary member, and / or can form a body with said contact surface. The opposing pole pieces can be spaced such that they are aligned substantially in the longitudinal direction of the contact surface. Alternatively, the pole pieces can be spaced such that they are laterally aligned with respect to
la direction longitudinale de la surface de contact. the longitudinal direction of the contact surface.
Des moyens de commutation peuvent être prévus le long de la direction longitudinale de la surface de contact de l'organe stationnaire, Switching means may be provided along the longitudinal direction of the contact surface of the stationary member,
pour commander l'alimentation en énergie de chaque bobine de solénoïde. to control the power supply to each solenoid coil.
Chaque moyen de commutation peut être un commutateur à contact qui peut contacter l'organe mobile lorsque celui-ci se déplace en orbite par rapport à l'organe stationnaire. Le commutateur peut être situé de manière à commander l'alimentation en énergie de l'ensemble à solénoïde situé immédiatement sur l'avant du commutateur dans la direction du Each switching means can be a contact switch which can contact the movable member when the latter moves in orbit relative to the stationary member. The switch can be located to control the power supply to the solenoid assembly located immediately on the front of the switch in the direction of
mouvement orbital de l'organe mobile. orbital movement of the mobile organ.
De manière alternative, les moyens de commutation peuvent être formés par les ensembles à solénoïde, la commutation survenant lorsque l'organe mobile vient en contact, ou substantiellement en contact, avec les pièces polaires de l'ensemble à solénoïde. La commutation alimente en énergie l'ensemble à solénoïde venant ensuite dans la direction de mouvement orbital de l'organe mobile. Il peut également être envisagé que les moyens de commutation soient constitués par un circuit Alternatively, the switching means can be formed by the solenoid assemblies, the switching occurring when the movable member comes into contact, or substantially in contact, with the pole pieces of the solenoid assembly. The switching supplies energy to the solenoid assembly then coming in the direction of orbital movement of the movable member. It can also be envisaged that the switching means are constituted by a circuit
électronique pour commander la commutation de manière active. electronic to control switching actively.
Il peut également être envisagé que les moyens électromagnétiques soient prévus sur les deux organes pour renforcer les forces d'attraction entre les organes mobile et stationnaire. Des moyens magnétiques permanents peuvent également, ou alternativement, être prévus sur les deux organes pour assister le fonctionnement des moyens électromagnétiques. Des moyens de transfert peuvent être prévus pour transférer la puissance résultant du mouvement orbital de roulement de l'organe mobile à un arbre d'entraînement que comprend l'appareil fournissant une puissance motrice. Des dents d'engrenage peuvent par exemple être prévues sur une périphérie extérieure ou sur une cavité intérieure de l'organe mobile. Un organe formant engrenage coopérant peut venir en prise avec l'organe mobile, de telle sorte que cet organe à engrenage It can also be envisaged that the electromagnetic means are provided on the two members to reinforce the forces of attraction between the mobile and stationary members. Permanent magnetic means can also, or alternatively, be provided on the two members to assist the operation of the electromagnetic means. Transfer means may be provided for transferring the power resulting from the orbital rolling movement of the movable member to a drive shaft that includes the device providing motive power. Gear teeth may for example be provided on an outer periphery or on an inner cavity of the movable member. A cooperating gear member can engage the movable member, so that this gear member
entraîne à son tour l'arbre d'entraînement. in turn drives the drive shaft.
En alternative, I'organe mobile peut être relié à l'arbre d'entraînement au moyen d'une connexion flexible qui compense le Alternatively, the movable member can be connected to the drive shaft by means of a flexible connection which compensates for the
mouvement de roulement orbital de l'organe mobile. orbital rolling movement of the movable member.
Dans la demande de brevet australien NI 56275/98 au nom du déposant de la présente demande, il est décrit un appareil de coupe dans lequel un organe de coupe est entraîné selon un mouvement orbital de roulement. Etant donné que ce mouvement est le même que le mouvement de l'organe mobile de l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention, cet appareil peut être utilisé pour entraîner l'organe de coupe. Dans ce but, I'organe de coupe peut être directement fixé sur lI'organe mobile, ou peut être solidaire de celui-ci, et peut ainsi être déplacé en même temps que l'organe mobile. Cet agencement fournit une structure compacte dans laquelle la seule pièce mobile est l'organe mobile de l'appareil fournissant une puissance motrice et l'organe de coupe fixé à celui-ci. L'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention fournit un couple relativement élevé à des vitesses de rotation lentes et, est, de ce fait, particulièrement applicable à un appareil de coupe indiqué ci-dessus. En particulier, ceci permet que l'organe de coupe soit entraîné à une vitesse de rotation relativement lente alors que, simultanément, un couple suffisant est fourni pour permettre à l'organe de coupe d'opérer une coupe à travers des matériaux résistants. La rotation lente de l'organe de coupe rend également l'appareil de coupe plus sûr à utiliser. Il doit être noté que l'appareil fournissant une puissance motrice peut être facilement adapté à une utilisation dans une variété d'applications différentes. L'appareil fournissant une puissance motrice peut être dimensionné pour d'adapter à de petits dispositifs d'application tels que des outils à main décrits plus haut. De plus grosses versions de l'appareil fournissant une puissance motrice pourraient être utilisées pour entraîner des équipements de plus grandes dimensions telles que des automobiles, In the Australian patent application NI 56275/98 in the name of the applicant of the present application, there is described a cutting apparatus in which a cutting member is driven in an orbital rolling movement. Since this movement is the same as the movement of the movable member of the device providing motive power according to the present invention, this device can be used to drive the cutting member. For this purpose, the cutting member can be directly fixed to the movable member, or can be integral with the latter, and can thus be moved at the same time as the movable member. This arrangement provides a compact structure in which the only movable part is the movable member of the device providing motive power and the cutting member fixed thereto. The apparatus supplying motive power according to the present invention provides a relatively high torque at slow rotational speeds and, therefore, is particularly applicable to a cutting apparatus indicated above. In particular, this allows the cutting member to be driven at a relatively slow speed of rotation while, at the same time, sufficient torque is provided to allow the cutting member to cut through resistant materials. The slow rotation of the cutting member also makes the cutting apparatus safer to use. It should be noted that the apparatus providing motive power can be easily adapted for use in a variety of different applications. The power supply apparatus can be sized to accommodate small application devices such as the hand tools described above. Larger versions of the motive power device could be used to drive larger equipment such as automobiles,
des équipements industriels et miniers, et autres. industrial and mining equipment, and others.
Le couple de sortie de l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention peut facilement varier en modifiant la dimension des moyens électromagnétiques et/ou des moyens magnétiques permanents, modifiant de ce fait la force produite sur l'organe mobile. Il doit être noté que le couple élevé est en partie obtenu du fait de la distance existant entre le contact ponctuel de l'organe mobile avec l'organe stationnaire et les moyens électromagnétiques alimentés en énergie. Ceci produit un avantage à effet de levier qui aboutit audit couple élevé à des The output torque of the device supplying motive power according to the present invention can easily vary by modifying the size of the electromagnetic means and / or permanent magnetic means, thereby modifying the force produced on the movable member. It should be noted that the high torque is partly obtained due to the distance existing between the point contact of the movable member with the stationary member and the electromagnetic means supplied with energy. This produces a leveraged benefit which results in said high torque at
vitesses de rotation relativement lentes de l'organe mobile. relatively slow rotational speeds of the movable member.
L'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention a des avantages significatifs par rapport aux appareils conventionnels, tels que des moteurs électriques. Premièrement, I'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention peut fournir un couple élevé à des vitesses de rotation lentes sans nécessiter aucune unité de réduction de vitesse. Il en résulte des économies potentielles en terme de coût et de poids. De plus, I'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention permet un contrôle plus précis du couple, en partie du fait qu'aucune unité de réduction de vitesse n'est requise. En fonctionnement, I'appareil fournissant une puissance motrice produit une sortie de couple auto-limitée, qui prévient toute production d'un couple excessif. En outre, à la différence des moteurs électriques conventionnels, I'appareil peut être arrêté, ou même être entraîné en sens The apparatus providing motive power according to the present invention has significant advantages over conventional apparatuses, such as electric motors. First, the power supply apparatus according to the present invention can provide high torque at slow rotational speeds without requiring any speed reduction unit. This results in potential savings in terms of cost and weight. In addition, the apparatus providing motive power according to the present invention allows more precise control of the torque, in part because no speed reduction unit is required. In operation, the unit supplying motive power produces a self-limited torque output, which prevents any excessive torque from being produced. In addition, unlike conventional electric motors, the device can be stopped, or even be driven in direction
inverse, sans qu'il n'en résulte de dommage pour l'appareil. reverse, without damage to the device.
L'appareil fournissant une puissance motrice, lorsqu'il est comparé au moteur électrique conventionnel, est plus simple de The device providing motive power, when compared to the conventional electric motor, is simpler to
construction, la nécessité de paliers pour l'arbre et de balais étant éliminée. construction, the need for shaft bearings and brushes being eliminated.
Il convient de décrire plus avant l'invention en référence aux dessins annexés, qui illustrent des modes de réalisation préférés de la présente invention. D'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles, et, en conséquence, les dessins annexés ne doivent pas être The invention should be described further with reference to the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention. Other embodiments of the invention are possible, and therefore the accompanying drawings should not be
compris comme limitant la généralité de la description de l'invention, qui understood as limiting the generality of the description of the invention, which
précède. Dans les dessins La figure 1 est une vue de face, en coupe transversale, d'un premier mode de réalisation préféré d'un appareil fournissant une puissance motrice, selon la présente invention; la figure 2 est une vue de côté, en coupe transversale, de l'appareil fournissant une puissance motrice montré à la figure 1; la figure 3 est une vue de face, en coupe transversale, d'un deuxième mode de réalisation préféré d'un appareil fournissant une puissance motrice, selon la présente invention; la figure 4 est une vue de côté, en coupe transversale, d'un troisième mode de réalisation préféré d'un appareil fournissant une puissance motrice, selon la présente invention, et la figure 5 est une vue de côté, en coupe transversale, d'un quatrième mode de réalisation préféré d'un appareil fournissant une precedes. In the drawings Figure 1 is a front view, in cross section, of a first preferred embodiment of an apparatus providing motive power, according to the present invention; Figure 2 is a side view, in cross section, of the apparatus providing motive power shown in Figure 1; Figure 3 is a front view, in cross section, of a second preferred embodiment of an apparatus providing motive power, according to the present invention; Figure 4 is a side view, in cross section, of a third preferred embodiment of an apparatus providing motive power, according to the present invention, and Figure 5 is a side view, in cross section, of a fourth preferred embodiment of an apparatus providing
puissance motrice, selon la présente invention. motive power, according to the present invention.
La description qui suit se rapporte à plusieurs modes de The following description relates to several modes of
réalisation préférés de l'appareil fournissant une puissance motrice, selon la présente invention. Des numéros de référence identiques ont en conséquence été utilisés pour des caractéristiques correspondantes dans preferred embodiment of the apparatus providing motive power, according to the present invention. Identical reference numbers have therefore been used for corresponding characteristics in
chaque mode de réalisation, pour des raisons de clarté. each embodiment, for reasons of clarity.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, il apparaît que l'appareil fournissant une puissance motrice comprend un organe stationnaire, ou "stator" 1, et un organe mobile, ou "rotor", 2. L'organe mobile 2 présente une surface intérieure de contact 20, de forme cylindrique, pour venir en contact avec une surface extérieure de contact 21, de forme cylindrique, de l'organe stationnaire 1, I'organe mobile 2 se déplaçant par rapport à l'extérieur de l'organe stationnaire 1 selon un mouvement orbital de roulement. Comme cela est représenté, I'organe mobile 2 supporte un organe de coupe 3, qui est fixé à l'organe mobile 2 sur la figure 2 ou qui fait corps avec celui-ci. Cet organe de coupe 3 fonctionne dans la manière décrite dans la demande de brevet australien NI 56275/98, au nom du déposant de la présente demande, dont les Referring first to Figures 1 and 2, it appears that the device providing a motive power comprises a stationary member, or "stator" 1, and a movable member, or "rotor", 2. The movable member 2 has an inner contact surface 20, of cylindrical shape, for coming into contact with an outer contact surface 21, of cylindrical shape, of the stationary member 1, the movable member 2 moving relative to the outside of the stationary member 1 according to an orbital rolling movement. As shown, the movable member 2 supports a cutting member 3, which is attached to the movable member 2 in Figure 2 or which is integral with it. This cutting member 3 operates in the manner described in Australian patent application NI 56275/98, in the name of the applicant of this application, whose
détails sont incorporés à la présente description par référence. D'autres details are incorporated into this description by reference. Others
usages de l'appareil fournissant une puissance motrice peuvent également être envisagés, et la présente invention n'est pas limitée à cette application. L'organe stationnaire 1 comprend une partie centrale 4. La partie centrale 4 supporte les moyens de propulsion de l'appareil, qui sont constitués par quatre ensembles formant solénoïde 5 séparés, espacés par rapport à la partie centrale 4. Chaque ensemble formant solénoïde 5 inclut uses of the device providing motive power can also be envisaged, and the present invention is not limited to this application. The stationary member 1 comprises a central part 4. The central part 4 supports the propulsion means of the apparatus, which are constituted by four sets forming a separate solenoid 5, spaced apart from the central part 4. Each set forming a solenoid 5 includes
une bobine de solénoïde 6 supportée par un ensemble 7 formant pôle. a solenoid coil 6 supported by an assembly 7 forming a pole.
L'ensemble 7 formant pôle comprend une pièce 8 formant noyau de solénoïde, située à l'intérieur de la bobine de solénoïde 6. La pièce 8 formant noyau est fixée sur une partie de base 9, ou fait corps avec cette partie de base 9, la partie de base 9 étant en prise avec la partie centrale 4 de l'organe stationnaire 1. Une pièce polaire extérieure 10, dont une partie est représentée sur la figure 2, s'étend de chaque côté et derrière la bobine de solénoïde 6. Un champ magnétique est généré dans l'espace existant entre le noyau de solénoïde 8 et la pièce polaire extérieure 10, et autour de The assembly 7 forming a pole comprises a part 8 forming a solenoid core, located inside the solenoid coil 6. The part 8 forming a core is fixed to a base part 9, or is integral with this base part 9 , the base part 9 being engaged with the central part 4 of the stationary member 1. An outer pole piece 10, a part of which is shown in FIG. 2, extends on each side and behind the solenoid coil 6 A magnetic field is generated in the space existing between the solenoid core 8 and the outer pole piece 10, and around
ceux-ci, lorsque la bobine de solénoïde 6 est alimentée en énergie. these, when the solenoid coil 6 is supplied with energy.
Dans le montage représenté aux figures 1 et 2, la surface extérieure de contact 21 de l'organe stationnaire 1 peut être pourvu de la surface extérieure exposée de chaque pièce polaire extérieure 10. Il est également envisagé que l'organe stationnaire 1 fournisse un épaulement In the assembly shown in Figures 1 and 2, the outer contact surface 21 of the stationary member 1 may be provided with the exposed outer surface of each outer pole piece 10. It is also envisaged that the stationary member 1 provide a shoulder
cylindrique sur lequel l'organe mobile 2 peut rouler. cylindrical on which the movable member 2 can roll.
Des commutateurs à contact 25 peuvent être prévus entre chaque paire d'ensembles formant solénoïde 5. Chaque commutateur à contact 25 alimente l'ensemble formant solénoïde 5 venant ensuite dans la direction de l'orbite de l'organe mobile 2 lorsque l'organe mobile 2 vient en contact avec le commutateur à contact 25 respectif. En variante, les commutateurs à contact 25 peuvent être éliminés, et la fonction "interrupteur" peut être assurée directement par les ensembles formant solénoïde 5. En particulier, la venue du support 7 en contact avec l'organe mobile 2, et/ou de la proximité de cet organe 2, peut fournir le signal de commutation pour alimenter en énergie l'ensemble formant solénoïde 5 venant ensuite dans la direction de l'orbite de l'organe mobile 2. Il est Contact switches 25 can be provided between each pair of solenoid assemblies 5. Each contact switch 25 supplies the solenoid assembly 5 then coming in the direction of the orbit of the movable member 2 when the movable member 2 comes into contact with the respective contact switch 25. As a variant, the contact switches 25 can be eliminated, and the “switch” function can be performed directly by the solenoid assemblies 5. In particular, the coming of the support 7 in contact with the movable member 2, and / or of the proximity of this member 2, can provide the switching signal to supply energy to the assembly forming the solenoid 5 then coming in the direction of the orbit of the movable member 2. It is
également envisagé que la commutation soit commandée électroniquement. also envisaged that the switching is controlled electronically.
L'alimentation séquentielle en énergie des ensembles formant solénoïde 5 déplace l'organe mobile 2 selon un mouvement orbital de The sequential power supply of the solenoid assemblies 5 moves the movable member 2 in an orbital motion of
roulement par rapport à la partie centrale 4 de l'organe stationnaire 1. rolling relative to the central part 4 of the stationary member 1.
L'organe de coupe 3 est également amené à se déplacer selon le même mouvement orbital de roulement étant donné qu'il forme corps avec l'organe mobile 2. Les avantages d'un tel mouvement sont expliqués en détails dans la demande de brevet N 56275/98 au nom du même déposant. De plus, étant donné que l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention peut fournir un couple élevé à des vitesses de rotation faibles, cet appareil permet à l'organe de coupe 3 de couper une large variété de matériau, incluant des matériaux résistants tels The cutting member 3 is also caused to move in the same orbital rolling movement since it forms a body with the movable member 2. The advantages of such a movement are explained in detail in patent application N 56275/98 in the name of the same applicant. In addition, since the apparatus providing motive power according to the present invention can provide high torque at low rotational speeds, this apparatus allows the cutting member 3 to cut a wide variety of material, including materials resistant such
que la brique ou la pierre.than brick or stone.
L'utilisation de l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention dans un appareil de coupe présente également les avantages que seulement un composant mobile est requis dans l'appareil de coupe. de plus, I'appareil de coupe peut rester relativement compact quant à ses dimensions étant donné qu'il n'y a pas d'exigence pour des ensembles mécaniques compliqués destinés à entraîner l'organe The use of the motive power apparatus according to the present invention in a cutting apparatus also has the advantages that only a moving component is required in the cutting apparatus. moreover, the cutting apparatus can remain relatively compact as regards its dimensions since there is no requirement for complicated mechanical assemblies intended to drive the member
de coupe 3.cutting 3.
La figure 3 représente une variante d'un mode de réalisation préféré de l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention. Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation montré aux figures 1 et 2 en ce que les positions des organes stationnaire et mobile 1, 2 sont inversés, I'organe mobile 2 se déplaçant dorénavant à l'intérieur des limites de l'organe stationnaire 1. L'organe stationnaire est par conséquent pourvu d'une surface intérieure de contact 27, de forme cylindrique, alors que l'organe mobile 2 est pourvu d'une surface extérieure de contact 28, de forme cylindrique. L'organe mobile 2 se déplace selon un mouvement orbital de roulement à l'intérieur de l'organe stationnaire 1. Les ensembles formant solénoïde sont également espacés par rapport à l'organe stationnaire 1 et fonctionnent de la même manière générale que pour la forme de réalisation préalablement décrite afin de fournir la propulsion de FIG. 3 represents a variant of a preferred embodiment of the apparatus providing motive power according to the present invention. This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 1 and 2 in that the positions of the stationary and movable members 1, 2 are reversed, the movable member 2 now moving within the limits of the stationary member 1. The stationary member is therefore provided with an inner contact surface 27, of cylindrical shape, while the movable member 2 is provided with an outer contact surface 28, of cylindrical shape. The movable member 2 moves in an orbital rolling motion inside the stationary member 1. The solenoid assemblies are also spaced from the stationary member 1 and operate in the same general manner as for the shape previously described in order to provide the propulsion of
l'organe mobile 2.the movable member 2.
Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, les surfaces de contact des organes stationnaire et mobile ont une forme cylindrique. De plus, I'organe mobile 2 a été prévu pour "flotter" autour de In the two embodiments described above, the contact surfaces of the stationary and mobile members have a cylindrical shape. In addition, the movable member 2 has been designed to "float" around
l'organe stationnaire, ou à l'intérieur de celui-ci, sans aucun autre support. the stationary member, or inside thereof, without any other support.
La figure 4 montre, en variante, une autre forme de réalisation préférée, dans laquelle l'appareil fournissant une puissance motrice selon la présente invention est pourvu d'un point de support unique. Cette forme de réalisation est similaire à la forme de réalisation montrée sur la figure 3 en ce que l'organe mobile 2 est situé à l'intérieur des limites de l'organe stationnaire 1. L'organe mobile 2 toutefois présente une surface de contact 30 qui présente une forme tronconique. Le plan de cône 38 à l'intérieur duquel la surface de contact tronconique 30 de l'organe mobile 2 est située présente un sommet 32, et le point de support unique est situé à ce sommet 32. L'organe stationnaire 1 présente une surface tronconique intérieure 33 destinée à coopérer avec la surface de contact tronconique extérieure 30 de l'organe mobile 2. Les ensembles formant solénoïde 5 sont situés sur la périphérie de l'organe stationnaire 1 et fonctionnent de la FIG. 4 shows, as a variant, another preferred embodiment, in which the apparatus providing motive power according to the present invention is provided with a single support point. This embodiment is similar to the embodiment shown in Figure 3 in that the movable member 2 is located within the boundaries of the stationary member 1. The movable member 2 however has a contact surface 30 which has a frustoconical shape. The cone plane 38 inside which the frustoconical contact surface 30 of the movable member 2 is situated has a vertex 32, and the single support point is located at this vertex 32. The stationary member 1 has a surface inner frustoconical 33 intended to cooperate with the outer frustoconical contact surface 30 of the movable member 2. The solenoid assemblies 5 are located on the periphery of the stationary member 1 and operate from the
même manière que préalablement décrit. same manner as previously described.
Un arbre s'étend à partir de l'organe mobile 2, et un organe de couplage à pivotement 35 supporte l'extrémité opposée de l'arbre 39 au niveau d'une connexion à pivotement 37 située entre eux. Ceci permet que le déplacement de l'organe mobile 2 soit transféré à l'organe de couplage par l'intermédiaire de l'arbre 39. L'organe mobile 2 est simultanément supporté par l'organe de couplage par rapport à la connexion à pivotement 37. Le mouvement orbital de roulement de l'organe mobile 2 résulte d'une déviation angulaire b, variant constamment, de l'axe de rotation de l'arbre 39 par rapport au point de support unique situé au niveau de la connexion à pivotement 37. L'organe de couplage 35 peut toutefois fournir une sortie de rotation simple, par exemple, comprendre un arbre de sortie (non représenté), sans qu'aucune déviation angulaire telle que précitée ne soit transférée. L'angle de cône a du plan de cône de la surface de contact 30 de l'organe mobile, tel que montré à la figure 4, est de l'ordre de 15 , cet angle de cône étant l'angle existant entre l'axe central du plan de cône et le plan de cône. Cet angle de cône peut toutefois prendre toute valeur d'un A shaft extends from the movable member 2, and a pivoting coupling member 35 supports the opposite end of the shaft 39 at a pivot connection 37 located between them. This allows the movement of the movable member 2 to be transferred to the coupling member via the shaft 39. The movable member 2 is simultaneously supported by the coupling member with respect to the pivot connection 37. The orbital rolling movement of the movable member 2 results from an angular deviation b, constantly varying, from the axis of rotation of the shaft 39 relative to the single support point located at the pivot connection. 37. The coupling member 35 may however provide a simple rotation output, for example, comprising an output shaft (not shown), without any angular deviation as mentioned above being transferred. The cone angle α of the cone plane of the contact surface 30 of the movable member, as shown in FIG. 4, is of the order of 15, this cone angle being the angle existing between the central axis of the cone plane and the cone plane. This cone angle can however take any value of one
intervalle allant de O à 90 . Un autre mode de réalisation préféré de la présente invention montré à larange from O to 90. Another preferred embodiment of the present invention shown in
figure 5 est similaire au mode de réalisation montré à la figure 4 en ce qu'il comprend un organe mobile 2 présentant une surface extérieure de contact tronconique 30 en contact avec la surface intérieure tronconique 33 de l'organe stationnaire 1. L'angle de cône a de la surface extérieure de contact 30 de l'organe mobile est toutefois beaucoup plus important que l'angle de cône a de la forme de réalisation montrée à la figure 4. Dans le mode de réalisation montré à la figure 5, I'angle de cône est de l'ordre de 90 , de telle sorte que l'organe mobile 2 est sous forme d'un disque. Un côté 41 de l'organe mobile 2 soutient la surface de contact tronconique 30, alors que le côté opposé 43 de l'organe mobile 2 peut être plat. Ce mode de réalisation peut être utilisé pour fournir, par exemple, une Figure 5 is similar to the embodiment shown in Figure 4 in that it comprises a movable member 2 having an outer frustoconical contact surface 30 in contact with the frustoconical inner surface 33 of the stationary member 1. The angle of cone a of the external contact surface 30 of the movable member is however much greater than the angle of cone a of the embodiment shown in FIG. 4. In the embodiment shown in FIG. 5, I ' cone angle is of the order of 90, so that the movable member 2 is in the form of a disc. One side 41 of the movable member 2 supports the frustoconical contact surface 30, while the opposite side 43 of the movable member 2 can be flat. This embodiment can be used to provide, for example, a
plate-forme rotative pour des applications à un support rotatif. rotating platform for applications to a rotating support.
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