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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518688A1
Family ID 8076841
Probable Assignee Sulzer Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF REDUCTEUR DE VITESSE
EN Title COMBINED SPEED REDUCTION AND TORQUE MULTIPLYING DEVICE - USES
VARIABLE RELUCTANCE PRINCIPLE AND HAS ANNULAR AIR-GAPS BETWEEN
CONCENTRIC ROTORS AND INTERMEDIATE ANNULAR ELEMENT
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF REDUCTEUR DE VITESSE ET DE
MULTIPLICATION DE COUPLE.
LE DISPOSITIF SE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND, SUIVANT UNE
DISPOSITION CONCENTRIQUE, TROIS ELEMENTS ESSENTIELS: UN ROTOR
INTERIEUR (1), UNE PIECE FIXE ANNULAIRE INTERMEDIAIRE (2) ET UN ROTOR
EXTERIEUR (3), UN ENTREFER (E1) ETANT MENAGE ENTRE LE ROTOR INTERIEUR
ET LA PIECE FIXE ET UN ENTREFER (E2) ETANT MENAGE ENTRE LADITE PIECE
FIXE ET LE ROTOR EXTERIEUR, DES MOYENS DE FLUX (4, 5, 6, 7) ETANT
PREVUS POUR CREER UN CIRCUIT DE FLUX MAGNETIQUE AU SEIN DESDITS TROIS
ELEMENTS MIS EN RELATION DE VARIATION DE RELUCTANCE SUIVANT DES
POSITIONNEMENTS EN PHASE ET DES DECALAGES DE POSITION, LEDIT ROTOR
EXTERIEUR TENDANT A SE METTRE EN PHASE AVEC LA PIECE INTERMEDIAIRE
FIXE CHAQUE FOIS QU'IL EST EN PRESENCE D'UN FLUX MAXIMUM ET UNE
REDUCTION DE VITESSE ENTRE LEDIT ROTOR INTERIEUR ET LEDIT ROTOR
EXTERIEUR SE PRODUISANT DANS LE RAPPORT DU NOMBRE DES MOYENS DE FLUX
DU ROTOR EXTERIEUR ET DU NOMBRE DES MOYENS DE FLUX DU ROTOR INTERIEUR.
L'INVENTION S'APPLIQUE AUX REDUCTEURS DE VITESSE.
The device uses a fixed annular element (2)inserted between internal
and external rotors (1,3) with respective air-gaps (e1,e2) defined
between each rotor (1,3) and the annular element (2). The outer
periphery of the annular element (2) has spaced projecting magnetic
poles (6). These cooperate with projecting poles (7) around the
interior of the external rotor (3), with the exterior surface of the
internal rotor (1). The rotor has incorporated conductors (4)
providing magnetic poles cooperating with similar incorporated
conductors (5) around the inner periphery of the annular element (2).
The flux variation caused by the rotation of the internal rotor (1)
cooperates with the conductors (5) in the annular element (2) to
provide the magnetisation of its peripheral magnetic poles
(6)cooperating with the external rotor poles (7) to adjust the
rotation of the external rotor (3).
Description
_________________________________________________________________
-La presente invention se rapporte a un dispositif reducteur de
vitesse et de multiplication. de couple.
Les reducteurs mecaniques connus permettent une reduction de vitesse a
puissance pratiquement constante et le rendement de ce type de
dispositifs peut etre superieur a 0,9. Ces dispositifs fiables, dont
on augmente les performances par des lubrifications sophistiquees ou
des taillages particuliers de dents, presentent certains desavantages
et, en particulier, le fait d'etre d'un encombrement important
(dimensionnement de toute la puissance sur une Seule dent) d'etre
bruyant et d'etre le siege de vibrations nuisibles.
Les reducteurs electrotechnique$ connus presentent l'avantage d'etre
silencieux et d'offrir des possibilites de reglage aisees (vitesse
variable). Cependant, les rapports de reduction sont souvent limites
par les rendements et le dimensionnement de ce type de dispositifs
reste important.
Enfin, il faut noter que le couple de l'arbre de sortie est au maximum
celui de l'arbre d'entree; donc, pour augmenter le couple de sortie il
faut faire-un apport de puissance externe au detriment du rendement.
La presente invention vise un dispositif reducteur de vitesse et de
multiplication de couple faisant appel au. principe de la reluctance
variable. Selon l'invention une variation de flux est creee au niveau
de l'arbre d'entree de sorte qu'un rotor de sortie la subisse.
Le dispositif selon l'invention se caracterise, plus particulierement,
en ce qu'il comprend, suivant une disposition concentrique, trois
elements essentiels: - un rotor interieur, - une piece fixe annulaire
intermediaire, - et un rotor exterieur, un entrefer etant menage entre
le rotor interieur et la piece fixe et un autre entrefer etant menage
entre ladite piece fixe et le rotor exterieur, des moyens de flux
etant prevus pour creer un circuit de flux magnetique au sein desdits
trois elements mis en relation.de variation de reluctance suivant des
positionnements en phase. et des decalages de position, ledit rotor
exterieur tendant a se mettre. en phase avec la piece intermediaire
fixe chaque fois qu'il est en presence dtun flux maximum et une
reduction de vitesse entre ledit rotor interieur et ledit rotor ex
terieur se produisant dans le-rapport du nombre des moyens de flux du
rotor exterieur et du nombre des moyens de flux du rotor interieur.
Les moyens de flux du circuit de flux magnetique comprennent des poles
magnetiques d'une part et des "poles" saillants de cheminement de
lignes de force d'autre part.
Les poles magnetiques peuvent etre des poles non apparents faisant
appel a de simples conducteurs.
Les poles magnetiques peuvent etre des poles appa- rents constitues
par des poles saillants a enroulements inducteurs.
D'autres caracteristiques et avantages de la pre sente invention
ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des
dessins annexes sur lesquels
- la figure 1 est une vue en elevation de face d'une forme de
realisation d'un dispositif selon l'invention comprenant des poles
magnetiques non apparents;
- la figure 2 est une representation plane, partielle et schematique
de cette forme de realisation;
- la figure 3 est une representation plane, partielle et schematique
d'une autre forme de realisation comprenant des poles magnetiques
apparents; les figures 4 et 5 sont des vues en perspective,
partielles, avec arrachements, de dispositifs selon l.'inven- tion
constitues par une disposition accolee et decalee de. plusieurs
systemes unitaires identiques a poles magnetiques apparents.
- la figure 6 est un schema representant une elec tronique de
pilotage.
Un dispositif reducteur de vitesse et de multipli cation de couple tel
que represente sur les dessins annexes, selon deux formes de
realisation generales, possibles, de l'invention comprend,
essentiellement, depuis le centre vers
I'exterleur, et suivant une disposition concentrique, un rotor
interieur (1), une piece fixe annulaire intermediaire (2) et un rotor
exterieur (3). Un entrefer (el) est realise entre le rotor interieur
et la piece fixe (2) et un autre entrefer (e2) existe entre ladite
piece fixe (2) et le rotor exterieur (3).
Des moyens sont prevus pour creer des poles magnetiques non apparents
ou apparents selon que l'on fait appel a des conducteurs ou a des
poles saillants a courant de magnetisation, et d'autres "poles"
saillants mais ceux-la de simple cheminement de lignes de force
magnetique sont prevus.
Lesdits poles magnetiques non apparents ou apparents et lesdits poles
de cheminement sont mis en relation de variation de reluctance suivant
des positionnements en phase et des decalages de position.
Dans la forme de realisation representee aux.figures 1 et 2 le rotor
interieur (1) comprend des conducteurs (4) produisant des poles
magnetiques non apparents autour de la surface dudit rotor. La piece
annulaire fixe intermediaire (2) comprend egalement des conducteurs
(5). Le rotor interieur (1) est mis en mouvement par toute source
motrice non representee et engendre, par l'intermediaire d'un champ
magnetique tournant, des variations de flux au niveau de la piece fixe
(2) et durotor exterieur (3).
Lesdites variations de flux peuvent etre modulees par une alimentation
de conducteurs (5) situes dans la piece fixe (2).
La variation de flux engendre dans les deux entrefers (el) et (e2), au
niveau de poles saillants (6) prevus a la peripherie externe de la
piece fixe (2) et de poles saillants de cheminement (7) prevus a la
peripherie interne du rotor exterieur (3-), des variations de
reluctance.
Des isolations adequates (2A) sont prevues entre groupes de
conducteurs (5) afin d'avoir un rendement optimal.
Les poles magnetiques saillants (6) de la piece intermediaire fixe (2)
et les poles saillants de cheminement (7) du rotor exterieur se
trouvent donc dans le meme entrefer (e2).
Si les poles- du rotor interieur (1) et de la piece intermediaire fixe
(2) sont en phase (flux magnetique maximum) et que les poles de ladite
piece intermediaire et du rotor exterieur (3).sont decales, ledit
rotor exterieur est soumis a une force de maniere a venir se
positionner dans un cas tel, qutil presente une reluctance minimale
aux lignes de flux. Il y a donc un mouvement du rotor exterieur (3) la
composante tangentielle de ladite force produisant un couple sur
ce.rotor.
Un choix judicieux -de la forme des poles et du rapport creux et ple
permet de faire varier la densite de force transmise par les rotors et
donc de creer une variation de couple pour une meme variation de flux.
Lorsque le rotor interieur (1) et la piece intermediaire fixe (2) sont
completement decales, le circuit magnetique presente une forte
reluctance et le rotor exterieur (3) est soumis a un flux minimum.
Le rotor exterieur (3) tend a se mettre en phase avec la piece
intermediaire fixe (2) chaque fois qu'il est en presence d'un flux
maximum.
Pour une meme variation de flux les rotors (1) et (2) effectuent un
pas polaire et leur rotation est plus ou moins grande en fonction de
leur nombre de poles.
En prenant l'exemple de deux poles sur le rotor interieur (1) et de
huit poles sur le rotor exterieur- (3) on a, pour une periode de flux,
une rotation de 1800 pour le rotor (1) et une rotation de 450 pour le
rotor (3).
Pour cette periode de flux, l'angle de rotatiOn entre le rotor (1) et
le rotor (3) diminue de quatre fois.
On obtient donc une reduction de vitesse dans un rapport de quatre.
Le nombre de poles sur la piece intermediaire fixe (2) est le meme que
celui des ples sur le rotor exterieur (3).
Une variation du rapport de reduction de vitesse peut etre obtenue par
une-modification de la variation de flux magnetique. Cette
modification peut etre envisagee par l'injection d'un courant de
pilotage soit~au niveau des con inducteurs (4) du rotor interieur (1)
soit au niveau des conducteurs (5) de la piece intermediaire annulaire
fixe (2)-.-Ce pilotage electrique peut etre realise par une
electronique (8) (Fig. 6) comprenant une source a frequence fixe (9),
un moyen logique de commande (10) a une ou plusieurs consignes avec
microprocesseur ou microcalculateur et une electronique d'alimentation
en puissance (11).
On comprend que le sens de rotation du rotor exterieur (3)- peut
varier par rapport a une position d'arret.
L'injection du courant de pilotage au niveau des conducteurs (4) et/ou
des conducteurs (5) permet d'obtenir une position d' arret par
annulation de flux au niveau de la piece fixe (2), voire meme une
rotation variable, en sens inverse, du rotor exterieur (3), par
rapport au rotor interieur (1), par modulation des courants
d'alimentation des conducteurs (4) et (5).
Dans la forme de realisation representee a la figure 3 le rotor
interieur (1) est pourvu de poles saillants (4A).et la piece annulaire
intermediaire fixe (2) est pourvue de poles saillants (5A) a
enroulements inducteurs (12). En variante les poles (4A) sont pourvus
d'enroulements inducteurs (12).
Dans les deux formes de realisation selon les figures 1 et 2, d'une
part et la figure 3 d'autre part, l'angle de decalage e entre le rotor
exterieur (3) et la piece intermediaire fixe (2) permet la rotation
dudit rotor exterieur lorsque le flux est maximum.
- Dan-s la forme de realisation de la figure 3 les enrou lements
inducteurs (12) recoivent soit le courant de pilotage soit le courant
continu d'alimentation des enroulements inducteurs
(12)
Chaque systeme unitaire, soit selon la forme de realisation des
figures 1 et 2, soit selon la forme de realisation de la figure 3, est
multiplie suivant une disposition accolee et decalee de plusieurs
systemes unitaires identiques.
Dans la Variante representee a la figure 4 le decalage s'obere sur les
rotors t1) et (3) des systemes unitaires accoles, les pieces fixes (2)
se prolongeant entre les rotors sans decalage entre elles.
Dans la variante representee a la figure 5 le decalage s'opere sur les
pieces fixes (2) et les rotors (1) et (3) se prolongent de part et
d'autre de ces pieces fixes, sans decalage entre eux.
Dans les deux cas des isolations adequates (i) sont prevues entre les
systemes unitaires identiques accoles.
Une cloison d'etancheite permeable au flux magne- tic est disposee
soit entre le rotor interieur (1) et ia piece fixe (2), soit entre la
piece fixe (2) et le rotor exterieur - (3).
Il est bien entendu, enfin, que la presente invention n'a ete decrite
et representee qu'a titre d'exemple preferentiel et qu'on pourra
apporter des equivalences dans ses elements constitutifs sans, pour
autant, sortir du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
-REVENDICATIONS
1. Dispositif reducteur de vitesse et de multiplication de couple
caracterise en ce qu'il comprend, suivant une disposition
concentrique, trois elements essentiels un rotor interieur (1) une
piece fixe annulaire intermediaire (2) et un rotor exterieur (3) un
entrefer (el) etant menage entre le rotor interieur et la piece fixe
et un entrefer (e2) etant menage entre ladite piece fixe et le rotor
exterieur, des moyens de flux (4, 5, 6, 7) etant prevus pour creer un
circuit de flux magnetique au sein desdits trois elements mis en
relation de variation de reluctance suivant des posi-.tionnements en
phase et des decalages de position, ledit rotor exterieur tendant a se
mettre en phase avec la piece intermediaire fixe chaque fois qu il est
en presence dtun flux maximum et une reduction de vitesse entre ledit
rotor interieur et ledit rotor exterieur se produisant dans le rapport
du.nombre des moyens de flux du rotor exterieur et du nombre des
moyens de flux du rotor interieur.2. Disposition selon la
revendication 1 greater than caracterise en ce que les moyens de flux
du circuit de flux magnetique comprennent des poles magnetiques d'une
part et des poles saillants de cheminement de lignesde force (7) sur
la peripherie interne du rotor exterieur (3) d'autre part.3.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caracterise en ce que les poles magnetiques sont des poles non
apparents faisant appel a des conducteurs.4. Dispositif selon l'une
quelconque des revendications 1 et 2, caracterise en ce que les pales
magnetiques sont des poles apparents constitues par des poles
saillants a enroulements inducteurs.5. Dispositif selon l'une
quelconque des revendu' cations 1 a 4, caracterise en ce que la
peripherie externe de la piece annulaire intermediaire fixe (2) rentre
des poles saillants magnetiques (6) qui se trouvent en presence des
poles saillants de cheminement (7) du rotor exterieur (3) dans le meme
entrefer (e2).6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
1 a 3 et 5, caracterise en ce que le rotor interieur (1) comprend de-s
conducteurs (4) produisant des poles magne- tic non apparents autour
de sa surface.7. Dispositif selon la revendication 6, caracterise en
ce que la piece annulaire fixe intermediaire (2) comprend egalement
des conducteurs (5), le mouvement du flux magnetique engendre par le
rotor interieur par rapport auxdits con ducteurs (5) produisant la
magnetisation des poles saillants (6) prevus la peripherie externe de
la piece intermediaire fixe (2).8. Dispositif selon l'une quelconque
des revendications 1 a 7, caracterise en ce que le rotor interieur (1)
comprend des poles saillants de cheminement de lignes de force.9.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 7,
caracterise en ce que le rotor interieur (1) comprend des poles
saillants a enroulements inducteurs.10. Dispositif selon l'une
quelconque des revendications 1, 2 et 4 a 9j caracterise en ce que les
poles saillants magnetiques (6) de la piece annulaire
intermediaire-fixe (2) comprennent des enroulements inducteurs
(12).11. Dispositif selon llune quelconque des revendications l a 10,
caracterise en ce qu'une variation du rapport de reduction est obtenue
par une modification de la variation de flux magnetique.12. Dispositif
selon la revendication 11, caracterise en ce qu'un courant de pilotage
permet cette modification.13. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications Il et 12, caracterise en ce qu'une electronique (8)
realise le pilotage.14 Dispositif selon la revendication 13,
caracterise en ce que l'electronique (8) comprend une source a
frequence fixe (9) un moyen logique de commande (10) a une ou
plusieurs consignes -avec microprocesseur ou microcalculateur et une
electronique d'alimentation en puissance (11).15. Dispositif.selon
l'une quelconque des revendications 6, 7 et 11 a 14, caracterise en ce
que le courant de pilotage est injecte au niveau des conducteurs
(4)-du rotor interieur (1) et/ou des conducteuis (5) de la piece
intermediaire fixe (2).15. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 10 a 14, caracterise en ce que les enroulements in
ducteurs -(inducteurs (12) du rotor interieur (1)- et inducteurs (12)
de la piece intermediaire- fixe (2) recoivent le courant de
pilotage-ou le courant continu d'alimentation.16. Dispositif selon
l'une quelconque des revendications I a 15, caracterise en ce qu'il
est constitue par une disposition accolee et decalee de plusieurs
systemes unitaires identiques.17. Dispositif selon la revendication
16, caracterise en ce que le decalage s'opere sur les rotors (1) et
(3) des systemes unitaires accoles, les pieces fixes (2)
se-prolongeant entre les rotors sans decalage entre elles.18.
Dispositif selon la revendication 16, caracterise en ce que le
decalage s'opere sur les pieces fixes -(2) et les rotors (1) et (3) se
prolongent de part et d'autre de ces pieces fixes, sans decalage entre
eux.19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 18,
caracterise en ce qu'une cloison d'etancheite permeable au flux
magnetique est disposee soit entre le rotor interieur (1) et la piece
fixe (2), soit entre la piece fixe (2) et le rotor exterieur (3).
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