Brevet FR2014843A1 — publié le 19700424

L'invention est relative aux micromoteurs électriques synchrones dont le stator est à pâles bifurqués en deux dents et le rotor est constitué par un aimant permanent multipolaire. Elle a pour but de réaliser un moteur de ce genre dont l'en combrement soit le plus réduit possible pour une puissance donnée (ce qui permet certaines applications qui seraient pratiquement impossibles avec de plus grandes dimensions) qui soit dpun prix de revient trs réduit, doit la rendement soit optimum grâce à la complete efficacité des constituants du circuit magnétique (ce qui réduit sa consommation), dont le couple moteur soit néanmoins éle- vé, et qui peut entre alimente par courant alternatif (il est alors autodémarreur sans détermination du sens de rotation) ou par im pulsions successives de polarités alternées (il est alors autodémarreur dans un sens prédéterminé). Pour obtenir la réduction de l'encombrement au maximum possible, connaissant le nombre d'ampères-tours nécessaires pour la puissance voulue, on choisit dtabord pour le noyau de la bobine du stator la section juste suffisante pour le passage du flux magnétique, d'où résulte un diamètre moyen minimum de la bobine et par conséquent un poids de cuivre minimum. La bobine et le rotor devant être placés cote à cote entre deux flasques formant les piles dW stator, celui-ci est choisi d'un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur de la bobine, de telle sorte que les flasques soient de largeur sensiblement égale sur toute leur longeur.Le stator est constitué par deux flasques semblables, planes sur toute leur longueur, dont les dents polaires sont obtenues par découpage et emboutissage d'une plaque en métal de grande porméa- bilité magnétique ; sa fabrication est par conséquent simple et peu conteuse ; ces deux flasques étant présentées en face l'une de l'autre, l'une d'ellees retournée, leurs dent s sont distribuées pour s'imbriquer les unes antre les autres : le rotor et la bobine étant interposés entre ces flasques, il suffira donc dtassem- bler celles-ci par rivetage sur elles des extrémités du noyau de la bobine. On réalise ainsi un ensemble simple à fabriquer et à monter,de forme générale parallélépipédique dgencombrement minimum dang chacune des trois dimensions et de coat également aussi réduit que possible. Le rendement optimum est obtenu par le choix des dispositions vantes : L'épaisseur de l'aimant permanent maltipolaire formant le ro tor est telle que chacun des intervalles entre lui-même et les flasques soit approximativement égal â la moitié de son épaisseurs de façon que les pertes (par courants de Foucault et autres) créées par la rotation de l'aimant en face des lasques, soient négligeables. La longueur des dents est telle que leur recouvrement mutuel soit compris entre environ les deux tiers et les quatre cinquièmes de l'épaisseur de l'aimant, ce qui suffit pour que les lignes de force aient leur complète efficacité tendis que, si ce recou- vrement était moindre, l'attraction électromagnétique entre les pôles de l'aimant et ceux du stator serait également moindre, et s'il était supérieur, non seulement cette attraction n'en serait pas augmentée mais il y aur-ait augmentation de la dérivation du flux électromagnétique entre les dents, ce qui aurait pour effet de diminuer le couple moteur. Les deux dents de chaque pôle sont separees l'une de l'autre dès leur naissance à la flasque. Dans le cas où l'alimentation se fait par impulsions successives de polarités différentes, il est avantageux de donner une largeux différente aux deux dents cidessus, de manière que leur axed'attraction électromagnétique soit décalé dans un sens donné pr rapport à l'axe géométrique médian du pale et que le moteur soit antodémarreur dans ce sens. Dans le cas où l'alimentation se fait en courant alternatif, les deux dents de çhaque pôle peuvent aovir la même largeur et le moteur peut aussi bien démarrer dans un sens ou dans-l'autre0 L'autodémarrage étant favorise par les vibrations du rotor de part et. d'autre de la position de repos de ce ce dernier au moment où le courant passe par la valeur éro, cette dernière position étant celle-même atteinte lorsque les dents de chaque pale referment les circuits magnétiques de chacun des aimants disposés sur le rotor. L'intervalle entre les deux dents du même pôle ainsi que l'intervalle entre les dents de deux pôles adjacents de signes contraires seront choisis entre 1/10 et 1/20 de la longueur d'un pas polaire. Enfin, des dispositions sont prises pour laisser au rotor un jeu d'osoillations libres sur l'arbre moteur, jeu sonsiblement égal à un pas polaire, avant que ce rotor entraîne l'arbre en rotation, afin de diminuer au maximum le couple résistant à l'au todémarrage. Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple un micromo- teur suivant l'invention. La figure 1 est une coupe du moteur par les axes de la bobine et du rotor ; la figure 2 est une repré sentation schématique des positions relatives des dents du stator et de l'aimant du rotor ; la figure 3 est une coupe par III III (fig. 2). Les figures 4 et 5 montrent de profil et de face un dispositif d'entraînement de 11 arbre par l'aimant monté fou sur lui. Le noyau 1 de la bobine sert pour l'assemblage par rivetage des flasques 33I qui sont tenues parallèles l'une à l'autre par leur serrage contre les joues 4-4' de la bobine portant l'enrou- lement 2. L'arbre 5 du rotor tourne dans les paliers 6-6' en matière plastique, l'aimant permanent 7 étant pris entre deux rondelles en matière plastique 8-8t. Cet aimant étant supposé décapolaire comme indiqué par les lignes pointillées de la figure 3, chacune des fiasques comporte cinq pâles formés chacun par une paire de dents référencées d"da pour la flasque 3 et dt-dta pour la flasque 3t. On voit à la flaF que 3' que les dents de l'un des pâles sont obtenues par des découpures 9,91a du métal repliées perpendiculairement à la flasque. L'autre flasque 3 est semblable et ses dents disposées pour que, lorsqu'elle est retournée sens dessus-dessous, les dents des deux flasques imbriquent les unes entre les autres en succession uniforme. Dans la figure 2, on voit que l'épaisseur e de l'aimant est la moitié de lintervalle E entre flasques, et le recouvrement mutuel entre dents est dtenviron les deux tiers de l'épaisseur e de cet aimant. Les figures 4 et 5 représentent le dispositif adopté pour réduire le couple résistant au démarrage. L'aimant 7 avec ses rondelles en plastique 8-8', est monté fou sur l'arbre 3 mais il comporte sur une de ses faces deux pièces saillantes 10 à tranches 11 parallèles équidistantes de l'arbre; et celui-ci porte, calé sur luis un taquet 12 ayant de préférence une forme de losange comme figuré, de maniere que l'aimant ait un jeu d'oscilla- tion sur l'arbre d'angle k égal à un pas polaire, pour que l'ai- niant ne soit lié en rotation à l'arbre que si son oscillation atteint ou dépasse cette amplitude, Dans ce cas bien entendu, si le moteur doit démarrer dans un sens donnés un cliquet antiretour devra Entre prévu sur l'arbre lui-même. L'invention n'ests bien entendu, pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée. On peut, au contraire envisager de nombreuses variantes. Par exemple, on peut -prévoir que les deux moitiés de pales statoriques sont centrées l'une par rapport à l'antre au moyen dune simple bague en matière non magnétique qui assure également une certaine étanchéité à l'ensemble rotor et pâles statoriques. On peut aussi envisager de réaliser l'ensemble flasque moitié de pales statoriques en deux parties distinctes : la flash que d'une part et la moitié de pôles statoriques d'autre part, en les assemblant ensuite par rivetage, soudure électrique ou par tout autre moyen approprié. REVENDICATIONS 1 ) Micro-moteur électrique synchrone à pôles statoriques bifurques et rotor constitué par un aimant permanent multipolaire, caracterisé par le fait que le recouvement des dents de deux sé@@s de pôles par rapport au rotor est compris entre deux tiers et quatre cinquièmes. 2 ) Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'intervalle entre les deux dents d'un même pôle, ainsi que l'intervalle entre les dents de deux pôles adjacents de signe contraire, sont choisis entre 1/10 et 1/20 du pas polaire. 3 ) Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la direction d'attraction magnétique est décalée d'un demi pas polaire par rapport å la direction d'attraction électro magnetique de manière à rendre le moteur auto-démarreur dans un sens quelconque. ) Micro-moteur selon la revendication a caractérisé par ie fait que l'épaisseur de l'aimant est telle que chacun des intervalles entre lui-même et les flasques est approximativement égal â la moitié de l'épaisseur de l'aimant. 5) ) Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la bobine et les pâles statoriques dont les axes sont parallèles et non confondus, et dont les diamètres et hauteurs sont sensiblement égales, sont disposés adjacents l'un à l'autre et reliés par des flasques identiques de largeur au au plus égale au diamètre des pâles statoriques, le tout de manière à réduire l'en combrement total pour une puissance donnée 6Gj Micro-moteur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les deux moitiés de pôles statoriques sont centrées l'une par rapport à l'autre au yen d'une simple bague en matière non magnétique qui assure également une certaine étanchéité à l'ensemble rotor et pâles statoriques. 70) Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le rotor est libre sur son axe pavec une butée fixe permettant à ce dernier une oscillation égale à un pas polaire. a0; Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les deux dents bifurquées d'un même ptiie sont, soit égales pour un fonctionnement en moteur synchrone permettant les deux sens de rotations soit inégales pour un fonctionnement en moteur pas à pas autodémarreur dans un sens donné lorsque 1 t alimentation se fait par impulsions successives de polarités alternées. 9 ) Micro-moteur selon la revendication 1 caractérisé par la combinaison avec une ou plusieurs des revendications 2 a 8-.