Brevet FR2135341A1 — publié le 19721215

i 2135341 La présente invention concerne les moteurs synchrones et plus particulièrement les moteurs synchrones à autodémarrage unidirectionnel. 11 existe des moteurs synchrones de ce type à autodémarrage et à rotation dans un seul sens dans lesquels le démarrage et le sens de rotation 5 sont obtenus de différentes façons. Un moteur synchrone d'un type connu comporte un rotor aimanté de façon permanente ayant plusieurs pièces polaires saillantes de polarités alternées, et un stator avec un nombre de pièces polaires égal au nombre de pièces polaires du rotor qui sont excitées par un courant alternatif, avec des pièces polaires formant un groupe de pièces 10 polaires principales non déphasées et un groupe de pièces polaires auxiliaires déphasées. Le couple en sens inverse au démarrage est réduit ou supprimé par le déphasage d'une moitié des pièces polaires du stator et le décalage des pièces polaires déphasées par rapport aux pièces polaires non déphasées dans le sens de rotation voulu du rotor. Cependant, du point de vue pratique, 15 il apparaît des difficultés pour obtenir des moteurs simples et petits de ce type. Il en résulte qu'il est nécessaire de supprimer une ou plusieurs pièces polaires pour qu'il soit possible de commander la position des pôles déphasés par rapport aux pôles principaux. Dans un moteur synchrone à autodémarrage d'un autre type connu 20 comportant des pôles auxiliaires déphasés par rapport aux pôles principaux, le moteur comporte un nombre de pôles de stator plus faible que le nombre de pôles du rotor, et de plus un nombre de pôles principaux plus faible que le nombre de pôles déphasés, pour compenser les pertes dans le système. Dans ce moteur connu il est tiré parti du fait que deux pôles sont absents de l'une 25 des moitiés du stator, tandis qu'il existe un complément complet de pôles sur l'autre moitié du stator, de sorte que les deux moitiés du stator sont dissemblables. La présente invention a pour objet un moteur synchrone â autodémarrage, à rotation dans un sens, dans lequel les inconvénients, des moteurs 30 antérieurs de ce type sont réduits. Conformément à l'invention, un moteur synchrone comporte un rotor aimanté de façon permanente ayant des pôles périphériques de polarités alternées, et un stator contenant une bobine d'excitation et ayant plusieurs pôles principaux s'étendant axialement et plusieurs pôles auxiliaires 35 s'étendant axialement, produisant des flux magnétiques déphasés par rapport aux flux des pôles principaux, les pôles auxilaires étant formés sur un élément ou des éléments de stator séparés de l'élément ou des éléments de stators comportant les pôles principaux. 72 16211 2 2135341 Les pôles auxiliaires ou déphasés forment ainsi un ensemble séparé permettant un décalage angulaire de ces pôles par rapport aux pôles principaux d'une façon pouvant être facilement variée pour l'adaptation aux caractéristiques de l'ensemble du moteur relativement au retard électrique 5 du système de déphasage. Les pôles principaux sont de préférence tous groupés sur un premier arc de la circonférence du stator et les pôles auxiliaires sont tous groupés sur un second arc de la circonférence du stator sensiblement diamétralement opposé au premier arc. Le second arc a de préférence une étendue supérieure 10 à 180°. Suivant un mode de réalisation préféré, le stator est formé de deux moitiés identiques du point de vue du nombre et de la disposition des pôles principaux et auxiliaires, les deux moitiés du stator, quand elles sont assemblées, ayant leurs pôles entrecroisés avec les pôles d'une moitié, 15 décalés par rapport aux pôles de l'autre moitié}de la moitié du pas géométrique des pôles d'une moitié du stator. De préférence, les pôles auxiliaires sont formés par des parties s1étendant dans la direction axiale de deux éléments en forme de godets faisant face l'un à l'autre-, fixés aux éléments respectifs du stator formant 20 les pôles principaux, et qui en combinaison constituent un anneau enfermant la bobine d'excitation. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le moteur comporte deux bagues de déphasage en court-circuit associées aux pôles auxiliaires, les bagues de déphasage étant positionnées radialement à l'inté-25 rieur de la bobine d'excitation à côté des extrémités opposées dans la direction axiale du stator. De préférence, la bobine d'excitation occupe toute l'épaisseur dans la direction axiale du moteur, entre les plaques des extrémités dans la direction axiale du stator. 30 Un moteur synchrone selon l'invention convient particulièrement comme dispositif fonctionnant à une vitesse faible, par exemple de 250 tours/mn avec une alimentation à 50 Hz. Les dimensions du moteur peuvent être de 35 mm en diamètre et de 10 mm en hauteur. Le moteur peut être utilisé, par exemple, dans des minuteries, des pendules et des instruments analogues, et il peut 35 être considéré en fait comme deux moteurs, dans l'un desquels le champ est en synchronisme avec le courant alternatif d'alimentation et l'autre champ est retardé par les bagues de déphasage. Cette combinaison assure 1'autodémarrage et la rotation dans un seul sens quand l'angle électrique entre les pôles respectifs est (180 - 0)°, expression dans laquelle 0 est l'angle de 40 retard du second champ dans le moteur considéré. 72 16211 3 2135341 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective, les pièces séparées les 5 unes des autres, d'un moteur synchrone selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la figure 2 est une coupe du moteur de la figure 1 assemblé, et la figure 3 représente schématiquement la disposition des pôles du stator. 10 Le moteur représenté sur les figures 1 et 2 comporte un stator en deux moitiés comprenant une plaque ou flasque supérieur 10 et une carcasse en godet 11, le flasque et la carcasse comportant seulement quatre pôles principaux 12^ et 12b formés par découpage et cambrage des éléments correspondants. Le flasque 10 et la carcasse 11 sont assemblés par des crevés de 15 sertissage et des trous correspondants du flasque et de la carcasse. Les pièces polaires auxiliaires sont formées par des éléments séparés du flasque 10 de la carcasse 11, sous la forme de deux éléments en godets 14a et 14b, chacun comportant sept pôles auxiliaires 16a, 16b formés par découpage et cambrage. Des bagues de déphasage en cuivre 18a, 18b sont placées entre le flasque 10 20 et la carcasse 11 et les pièces polaires auxiliaires correspondantes 14a, 14b. Pour favoriser le passage du flux dans le sens voulu, des bagues d'espacement en fer 20a, 20b sont placées entre le flasque et la carcasse et les pièces polaires auxiliaires, à l'intérieur des bagues de déphasage 18a, 18b. Après l'assemblage, chaque moitié du stator est formée par le 25 flasque 10 ou la carcasse 11 et la pièce auxiliaire 14a ou 14b qui sont fixées conceritriquement par les emboutis de sertissage 21a, 21b, fermés par refou-ment ou poinçonnage des trous centraux, une bague de déphasage et un séparateur en fer étant placés entre le flasque 10 ou la carcasse 11 et la pièce polaire auxiliaire correspondante 14j, 14b autour de la partie de sertissage. En 30 formant les pièces polaires principales 12^, 12b et les pièces polaires 16a, 16b sur des parties séparées, l'angle relatif entre ces pôles peut être facilement réglé, et quand la position optimale est obtenue, les trous centraux peuvent être sertis pour former les moitiés du stator avec les bagues 18a, 18b, 20a, 20b entre ces moitiés. Un coussinet long 24 portant un chapeau 23 est 35 engagé à travers le trou formé par la partie emboutie 21a du flasque 10. Un seul coussinet ou palier est utilisé pour éviter les difficultés d'alignement. La poussée est supportée par une rondelle de butée 25 fixée dans le trou embouti 21b de la carcasse, et l'extrémité de l'arbre 26 du rotor vient buter 72 16211 4 2135341 sur cette rondelle. Pour aider à la suppression du bruit, un petit ressort en lame 27 est utilisé pour établir une charge préalable contre la rondelle de butée 25. Le rotor 28 est supporté par un arbre 26 en acier au carbone, et il est formé par un anneau en ferrite séparé de l'arbre par un moyeu en matière plastique qui peut être moulé pour que la surface cylindrique de l'anneau soit concentrique. La bobine 29 du moteur est logée autour des pôles auxiliaires et principaux de la façon représentée sur la figure 2. Les deux moitiés du stator sont identiques du point de vue de la disposition et de l'assemblage des pôles et quand elles sont assemblées pour former un ensemble unitaire représenté sur la figure 2, elles sont seulement décalées du point de vue symétrie, l'une de l'autre de la moitié du pas géométrique des pôles sur une moitié du stator. Les extrémités des pôles auxiliaires 16a et 1615 de chacune des pièces polaires auxiliaires 14a et 14b arrivent de préférence au voisinage immédiat de la base de la pièce polaire opposée, 14b ou 14a, ce qui favorise le passage du flux à travers les pôles auxiliaires déphasés 16a, 16b.Comme les bagues de déphasage 18a et 18b^ sont situées à l'intérieur de la bobine 29, l'effet de déphasage est extrêmement efficace et il est possible d'utiliser des bagues de déphasage ayant une section transversale faible, d'une façon très satisfaisante. Cela est avantageux aussi bien du point de vue du prix que des dimensions. D'après ce qui précède, ainsi que d'après la figure 3 qui montre la disposition des pôles du stator, il apparaît que les pôles principaux 12a et 12b et les pôles auxiliaires déphasés 16a et 16]} sont situés séparément dans des arcs diamétralement opposés, l'arc des pôles auxiliaires occupant plus de 180°. Cela permet le réglage mentionné ci-dessus de l'angle relatif entre les pôles principaux et les pôles auxiliaires de chaque moitié du stator d'une façon simple, de sorte que, quand le réglage optimal a été assuré, les parties du stator peuvent être fixées d'une façon convenable. De plus, comme les pôles ne sont pas dispersés les uns par rapport aux autres, il suffit de supprimer un nombre minimal de pôles de chaque moitié du stator pour éviter les limitations mécaniques résultant du positionnement des pôles dans un plan commun. Sur la figure 3, les carrés indiquent les positions des pôles d'une polarité magnétique, c'est-à-dire les pôles d'une même moitié de stator, et les cercles indiquent les pôles de la polarité opposée qui se trouvent sur l'autre moitié du stator. Les pôles principaux sont représentés par des carrés et des cercles sans hachures et les pôles auxiliaires par des carrés et des cercles avec des hachures. Il sera noté que les nombres relatifs et 72 16211 5 2135341 la disposition des cercles et des carrés sont identiques avec un décalage relatif des uns par rapport aux autres de la moitié du pas polaire géométrique d'une moitié du stator, te décalage des pôles principaux et des pôles auxiliaires de polarité similaire est (180 - 0)° dans le sens de rotation 5 du moteur pour satisfaire aux conditions d'autodémarrage et de rotation dans un seul sens. Il résulte de ce qui précède que lë sens de rotation peut être changé en changeant simplement le sens de ce décalage par rapport à la ligne de symétrie, c'est-à-dire en considérant la figure 3 avec des conditions 10 angulaires opposées. Un moteur construit de la façon décrite ci-dessus peut ainsi être fabriqué pour permettre l'un ou l'autre des sens de rotation, sans aucune différence appréciable des pièces en dehors de la mise en concordance mécanique des pièces polaires séparées, telles que 10 et 14a ou 11 et 14b cons-15 tituant chaque moitié du stator, les pièces polaires séparées pouvant être positionnées dans l'une ou l'autre de deux positions relatives selon le sens de rotation désiré. Pour permettre ce déplacement relatif entre les pièces polaires principales et les pièces polaires auxiliaires des deux moitiés du stator, 20 le dispositif de fixation du flasque 10 et de la carcasse 11 aux pièces polaires auxiliaires respectives 14a et 14b est modifié de façon convenable. Il en résulte que dans un moteur complet les pièces polaires auxiliaires peuvent être fixées l'une à l'autre et être déplacées d'une position extrême à l'autre par un dispositif de commande extérieur, ce qui 25 permet d'obtenir un moteur dont le sens de rotation peut être changé à volonté. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 72 16211 6 2135341 REVENDICATIONS 1. Moteur synchrone comportant un rotor aimanté de façon permanente ayant des pôles périphériques de polarités alternées, et un stator entourant une bobine d'excitation et ayant plusieurs pôles principaux s'étendant axialement et plusieurs pôles auxiliaires s'étendant axialement et produisant des 5 flux déphasés par rapport aux flux établis par les pôles principaux, caractérisé en ce que les pôles auxiliaires sont formés sur au moins un élément de stator séparé d'au moins un élément de stator comportant les pôles principaux. 2. Moteur synchrone selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 les pôles principaux sont groupés sur un premier arc de la circonférence du stator et les pôles auxiliaires sont groupés sur un second arc de la circonférence du stator, ce second arc étant diamétralement opposé par rapport au premier arc. ) 3. Moteur synchrone selon la revendication 2, caractérisé en ce que 15 le second arc a une étendue supérieure à 180°. 4. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le stator est en deux moitiés identiques en ce qui concerne le nombre et la disposition des pôles principaux et auxiliaires, les deux moitiés du stator une fois assemblées ayant leurs pôles disposés 20 d'une façon interdigitale, les pôles d'une moitié étant décalés des pôles de l'autre moitié de la moitié du pas géométrique des pôles de^l'une des moitiés du stator. 5. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pôles auxiliaires sont formés par des parties 25 s'étendant axialement de deux éléments en forme de godets orientés l'un vers l'autre et fixés aux éléments respectifs du stator comportant les pôles principaux, et qui en combinaison forment un anneau enfermant la bobine d'excitation. 6. Moteur synchrone selon la revendication 5, caractérisé en ce que 30 les éléments du stator formant les pôles principaux sont constitués par un flasque et une carcasse en forme de godet, dans lesquels les pôles principaux sont formés par des parties découpées et cambrées. 7. Moteur synchrone selon revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les éléments en forme de godets comportant les pôles auxiliaires sont fixés 35 respectivement au flasque et à la carcasse en forme de godet du stator par des parties embouties pour former des rivets du flasque et de la carcasse. 72 16211 7 2135341 8. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par deux bagues de déphasage en court-circuit associées aux pôles auxiliaires, ces bagues de déphasage étant positionnnées radialement à l'intérieur de la bobine d'excitation à côté des extrémités opposées respectives 5 dans la direction radiale du stator. 9. Moteur synchrone selon la revendication 8, caractérisé par une bague d'espacement en fer située radialement à l'intérieur de chaque bague de déphasage. 10. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 10 caractérisé en ce que la bobine d'excitation occupe toute l'épaisseur dans la direction axiale du moteur entre le flasque et la carcasse du stator. 11. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ^élément ou les éléments du stator comportant les pôles auxiliaires peuvent être tournés par rapport à l'élément ou aux éléments du 15 stator comportant les pôles principaux.