Brevet FR2035877A1 — publié le 19701224

L'invention concerne une machine électrique, en particulier un moteur à courant continu, dépourvu de collecteur et comportant un rotor constitué au moins partiellement par un matériau à aimantation permanente, ce rotor étant entouré d'enroule-5 ments statoriques dont les spires sont en partie pratiquement parallèles à l'axe de rotor et en partie dirigées pratiquement, suivant le diamètre du rotor et parallèlement aux faces limites axiales du rotor, ladite machine étant munie d'un certain nombre d'éléments de Hall pour distribuer sélectivement aux enroule-10 ments un courant électrique en fonction de la position angulaire occupée par le rotor. Un tel moteur est décrit dans l'article "Elektronikmotor DMc 3, ein neuer kollektorloser Gleichstromkleinmotor", de D. von lerner et E. Rainer, paru dans la publication "Siemens Zeits-15 chrift", volume 9, pages 690 à 693, éditée en septembre 1966. Le moteur décrit dans cet article comporte un support réalisé en résine synthétique et formé par deux demi-coquilles ; sur ce support qui entoure le rotor cylindrique à aimantation permanente, on a bobiné quatre enroulements. A ses extrémités axiales, 20 ledit support présente des protubérances en forme de moyeu. Du côté où est raccordé le moteur, la protubérance en forme de moyeu est solidaire d'une plaque de stator munie de languettes de connexion. Deux parties de cette plaque, qui ont la forme d'une portion de cylindre, s'étendent dans la direction axiale jus-25 qu'au delà de la face limite axiale du rotor et servent à la fixation, dans ce cas, des composants électriques sensibles à un champ magnétique. Ces derniers sont situés sur des plaques minces afin que sur les éléments soit concentrée une partie du flux magnétique, les éléments de Hall reposant sur les enroulements. 30 Autour de ces derniers, on a placé l'ensemble statorique formé par des lamelles de fer. Les lamelles ou plaques statoriques présentent des évidements aux endroits où les éléments de Hall reposent, par les minces plaques associées qui y sont associées, sur les enroulements. 35 Un premier inconvénient du moteur connu est qu'il est né cessaire d'utiliser deux sortes de plaques statoriques, à savoir des plaques dépourvues d'évidements, et des plaques avec évidements, ce qui a pour effet d'augmenter le prix de revient du moteur. Un deuxième inconvénient est que par suite des évidements 40 dans l'ensemble statorique, le moteur a des positions dites "de 70 10530 2 2035877 collage", dont il résulte, ï>endant le fonctionnement du moteur, des fluctuations indésirables affectant le couple fourni. De telles fluctuations sont surtout gênantes dans les cas où l'on désire que le moteur soit commandé d'une façon très uniforme,par 5 exemple dans un appareillage destiné à la reproduction de musique. Le phénomène de collage s'accentue avec l'augmentation du rapport de la longueur de l'élément de Hall et la longueur du rotor. Le but de l'invention est de fournir un moteur appartenait 10 au genre mentionné dans le préambule et ne présentant pas, ou dans une moindre mesure, les inconvénients précités. L'invention est remarquable en ce que chacun des composants électriques sensibles au champ magnétique précités est placé près d'une face limite axiale du rotor entre ce dernier et les parties d'enroule-15 ment dirigées suivant le diamètre du rotor. Ainsi disposés, les composants électriques sensibles au champ magnétique ne se trouvent pas dans le champ principal radial du rotor, mais dans le champ de dispersion s'étendant aux faces limites sociales. Il n'est donc pas nécessaire de pratiquer 20 des évidements dans le fer constituant le stator. Bien que ledit champ de dispersion ait une intensité bien moindre que celle du champ principal, il y a lieu de noter que les composants électriques sensibles au champ magnétique sont placés dans les enroulements, à proximité immédiate du rotor. Un autre avantage du mo-25 teur conforme à l'invention est que du fait que les composants électriques sensibles au champ magnétique sont placés sur un côté axial du rotor, on peut obtenir un moteur de diamètre plus petit. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les compo-30 sants électriques sensibles au champ magnétique sont placés entre une face limite axiale du rotor et une plaque annulaire en fer destinée à guider le flux magnétique. Outre une intensification et une concentration locales du champ régnant audit endroit, on obtient également que le rotor acquiert une position préférée 35 axiale. Dans la pratique, le moteur est muni d'une crapaudine du côté de ladite plaque en fer; dans toute position du moteur, l'axe du rotor est attiré contre la crapaudine. De préférence, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les composants électriques sensibles au champ magné-^0 tique sont placés dans des évidements formés dans ou sur une 70 10530 2035877 plaque réalisée en matériau isolant sur laquelle est prévu un câblage imprimé relié électriquement aux composants électriques sensibles au champ magnétique ainsi qu'à quelques conducteurs de courant centraux s'étendant jusqu'à l'extérieur des enroule-5 ments. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique est une coupe longitudinale schématique 10 d'un moteur à courant continu, dépourvu de collecteur et équipé d'éléments de Hall. Sur la figure, le rotor cylindrique (1) ayant une aimantation permanente, diamétrale, est solidaire d'un axe de rotor (2) et est entouré des spires d'un certain nombre d'enroulements 15 statoriques (3). Les spires de ces enroulements sont en partie pratiquement parallèles à l'axe de rotor (2) et en partie dirigées pratiquement suivant le diamètre du rotor et parallèlement aux faces limites axiales (4), (5) du rotor (1). La référence (6) indique un élément de Hall intervenant dans la distribution sé-20 lective d'un courant électrique aux enroulements, en fonction de la position angulaire occupée par le rotor. A cet effet, le moteur comporte encore un deuxième élément de Hall, tourné de 90° par rapport à l'élément représenté. Les deux éléments de Hall (6) sont placés près de la face limite axiale (5) du rotor (1), 25 entre ce dernier et les parties d'enroulements (7) dirigées quasi diamétralement vers l'autre côté du rotor. La plaque de fer annulaire (8) guide le flux magnétique d'un côté du rotor (1) vers l'autre côté, l'élément de Hall (6) se trouvant entre cette plaque et le rotor. 30 La référence (9) indique une plaque en matériau isolant, munie d'un câblage imprimé. A l'aide de quelques broches (10), de forme appropriée résultant d'un traitement thermique, la plaque de fer (8) et la plaque isolante (9) sont reliées à un corps supportant les enroulements et constitué par les parties (11), 35 (12) et (13). Ce corps également est en matériau isolant. Les éléments de Hall (6) sont placés dans des évidements de la plaque (9), et reliés électriquement au câblage imprimé sur celle-ci. Dans la partie centrale de la plaque (9), on a placé un certain nombre de conducteurs de courant ayant la forme 4-0 de tiges métalliques (14) , reliées électriquement aussi au câ- 70 10530 4 2035877 blage imprimé et s1 étendant, dans la direction axiale du moteur, jusqu'à l'extérieur des enroulements (3). L-*axe rotorique (2) du moteur représenté repose dans des paliers lisses (17) et (18), réalisés en "bronze fritté et aména-5 gés dans les plaques de palier (15) et (16), en matériau synthétique. Du côté de la plaque (16), l'extrémité de l'axe (2) est appliquée contre une plaquette crapaudine (19)» La plaque de fer annulaire (8) attire le rotor (1) vers la plaque (19) avec une force telle que dans toute position du moteur, l'axe (2) soit 10 appliqué contre la plaquette. Dans le mode de réalisation représenté, le moteur comporte un élément de Hall (6) à "base de silicium, comme constituant d'un circuit intégré à base de silicium. Pour que le flux magnétique soit concentré quelque peu sur l'élément de Hall, on a collé des 15 pièces polaires (20) et (21)- contre la face extérieure du matériau synthétiqueBien que de nouveau l'on forme ainsi des positions où le moteur "colle", ces positions ne causent pendant le fonctionnement du moteur que des variations de couple qui sont notablement inférieures à celles survenant dans le moteur connu 20 décrit dans le préambule de cet exposé. Enfin, on a représenté également sur la figure un stator lamellé (22), un boîtier (23) et un couvercle (24) tous deux en aluminium, et un espace (25) entre le couvercle (24) et la plaque de palier (16). Dans cet espace, on a disposé tous les com-25 posants électroniques devant être utilisés pour la commande du moteur, exception faite des oircuits intégrés déjà mentionnés. 70 10530 5 2035877 REVENDICATIONS 1.- Moteur à courant continu, dépourvu de collecteur et comportant un rotor constitué au moins partiellement par un matériau à aimantation permanente, ce rotor étant entouré d'en-g roulements statoriques dont les spires sont en partie pratiquement parallèles à l'axe de rotor et en partie dirigées pratiquement suivant le diamètre du rotor et parallèlement aux faces limites axiales du rotor, ladite machine étant munie d'un certain nombre d'éléments de Hall pour distribuer sélectivement aux 10 enroulements un courant électrique en fonction de la position angulaire occupée par le rotor, caractérisé en ce que chacun des composants électriques sensibles à un champ magnétique est placé près d'une face limite axiale du rotor entre ce dernier et les parties d'enroulement dirigées suivant le diamètre du rotor. iS 2.- Moteur à courant continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de Hall sont placés entre une face limite axiale du rotor et une plaque annulaire en fer destinée à guider le flux magnétique. 3.- Moteur à courant continu selon l'une des revendica— ho tions 1 ou 2, caractérisé en ce que les composants électriques sensibles au champ magnétique sont placés dans des évidements formés dans ou sur une plaque réalisée en matériau isolant sur laquelle est prévu un câblage imprimé relié électriquement aux composants électriques sensibles au champ magnétique ainsi qu'à quelques conducteurs de courant"centraux s'étendant jusqu'à l'extérieur des enroulements.