Brevet FR2182600A1 — publié le 19731214

La présente invention concerne les moteurs électriques vibrants dont l'équipage mobile a un déplacement alternatif sensiblement dam un plan. Dans les moteurs de ce type, utilisant une source de courant continu, il est connu d'assurer la commutation, soit par des moyens mécaniques ou par des moyens électroniques, tels que ceux décrits dans la demande de brevet français NO 71 42 194 au nom de la demanderesse. Les moyens électroniques permettent de contrôler au mieux la commutation, donc d'optimiser le rendement d'un tel moteur, mais ils présentent I'inconvénient d'être trop onéreux pour certaines utilisations industrielles telle que la fabrication de moteurs pour rasoirs ou tondeuses. Le dispositif selon l'invention a pour but d'obtenir un moteur bon marché ayant un bon rendement tout en utilisant des moyens mécaniques pour assurer sa commutation. Ce moteur comprend : un stator, dont le circuit magnétique a deux entrefers, un seul noyau et une ou deux bobines d'excitation, l'équipage mobile, constitué d'un aimant permanent, avec des armatures magnétiques pour concentrer le flux, est monté sur des lames ressorts de suspension et cet ensemble constitue un système oscillant pour lequel un commutateur à lames assure le dosage des impulsions motrices. Ce commutateur est constitué d'une part d'un inverseur à trois lames souples, dont les deux externes sont associées à friction par un ressort et deux entretoises de liaison, et d'autre part, par un simple rupteur également à lames.L'inverseur et le rupteur sont commandés par une entretoise solidaire de l'équipage mobile Cette liaison permet d'assurer la commutation électrique dans les conditions optima de rendement, c'est-à-dire pour une durée voisine d'une demi-alternance de la f.c.e.m. engendrée par les oscillations de l'aimant mobile. De plus, le dispositif est auto-régulé car, si l'amplitude des oscillations croit au-delà d'une certaine limite, le' rupteur, solidaire de l'équipage mobile provoque une coupure de courant. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention - La figure 1 est une vue en élévation du moteur. - La figure 2 montre le détail de l'entretoise de liaison. - Les figures 3, 4, 5 et 6 représentent les diverses positions du commutateur. - La figure 7 est un diagramme électrique. - Les figures 8, 9 et 10 représentent divers schémas électriques possibles. Tel que représenté figure 1, le moteur comprend un circuit magnétique feuilleté 1 et son noyau 2'disposés pour former deux entrefers el et e2. Un aimant mobile 3 muni d'armatures 4 est fixé sur un support 5 lui-même monté sur deux lames élastiques 6 et 6'. L'ensemble commutateur est fixé sur 1 stator par son embase 7 constituée par l'empilage d'une série de plaquettes isolantes prenant en sandwich des lames élastiques conductrices du courant. L'inverseur comprend trois lames 8, 9 et 10, et leurs contacts. Les lames 8 et 9 sont liées entre elles par l'intermédiaire de deux entretoises 15 et 16 en matériau isolant, pincées par un ressort fil 17. Le rupteur est constitué par les deux lames 11, 12 et leurs contacts. Entre ces lames, une butée isolante 18 limite leur course. Une entretoise 13 fixée sur l'équipage mobile 5 entraîne, d'une part la lame 10 passant au travers d'une lumière sans jeu 13a et d'autre part, les lames 11 et 12 du rupteur, avec du jeu, par sa lumière 13b et son bord 13c. Le fonctionnement est le suivant : l'équipage mobile constitué par l'aimant 3, ses armatures 4 destinées à concentrer le flux, le support 5 et les lames ressorts de suspension 6, constituent un système oscillant dont la période dépend de la masse mobile et de la flexibilité des lames ressorts 6. Celle-ci est choisie de façon à ce que la fréquence propre du système soit de 100 Hz. L'aimant est un alliage du type ticonal orienté d'un BH maximum de 5 M.G. oersted. Ses dimensions ont été établies de façon à ce que l'induction dans l'entrefer soit de 12.000 Gauss environ. Cette valeur est facilement atteinte, car l'entrefer obtenu par un réglage final peut être de 0,1 mm. Lors du mouvement alternatif de l'ensemble mobile, une variation de flux est produite dans le noyau de la bobine, celle-ci fait apparaître aux bornes de la bobine 14 une f.e.m. sinusoidale de l'ordre de 40 x 10-2 Volts par spire, pour une largeur de l'ensemble de 15 mm, une amplitude de + 2 mm et une fréquence de 100 Hz. Si on fait circuler dans l'enroulement de la bobine 14 un courant en sens inverse de la f.e.m. induite par le mouvement de l'équipage mobile, on obtient une puissance mécanique susceptible d'entretenir le mouvement d'oscillation. Cette fonction est assurée par le commutateur entraîné avec l'équipage mobile par l'ìnter- médiaire de l'entretoise 13. La figure 7 représente l'évolution dans le temps des tensions induites et de l'amplitude de l'équipage mobile. La sinusoïde d'amplitude t el représente la f.c.e.m. à l'amplitude normale représentée par la sinusoïde d'amplitude t al. Les axes situés à +u représentent la tension d'alimentation. La bobine est connectée sur la tension d'alimentation pendant la durée 61 située de part et d'autre de la valeur maximum de la f.c.e.m. Cette durée 61 correspond à l'amplitude +a. En conséquence, au régime nominal, l'amplitude du mouvement est +al, la f.c.e.m. est +e1 et la bobine reste connectée à l'alimentation dans la limite d'amplitude +a inférieure à +a1 qui correspond à la durée 01, la chute RI correspondant à la partie hâchurée entre la sinusolde +e et l'axe +u délimité par le temps 61 est relativement faible par rapport à la f.c.e.m. et, dans ces conditions, le rendement est le meilleur. La durée de 61 en valeur nominale doit être environ égale à la moitié d'une alternance de la f.c.e.m. pour obtenir un bon rendement. Lors d'une diminution d'amplitude due éventuellement à un accroissement de la charge, la durée de connexion de la bobine s'accroit jusqu'à la valeur 62 égale à la valeur d'une alternance. Cette valeur est atteinte lorsque l'amplitude devient égale à +a. Cette évolution de la durée de conduction de 61 à 62 correspond à un accroissement d'intensité consommée et à un accroissement de puissance mécanique disponible. En conséquence, en limitant l'amplitude de conduction, on obtient un dispositif susceptible de doser la puissance mécanique en fonction de la demande, et le fonctionnement aux conditions nominales avec le meilleur rendement. Le commutateur assure les fonctions d'inversion du courant de limitation de durée de conduction, de la façon suivante - Inversion du courant : le sens de connexion de la bobine dépend du sens de déplacement de l'équipage mobile. Ceci est réalisé par l'intermédiaire de l'inverseur constitué par les lames 8, 9, 10, et le système de friction associant les lames 8 et 9. Lors du mouvement de l'équipage mobile, la lame 10 est entraînée par l'entretoise 13 et vient par exemple au contact de la lame 9. Ensuite, la lame 9 est entraînée par la lame 10, les lames 8 et 9 accompagnent le mouvement de la lame 10, la friction entre ces deux lames ne leur permet pas de revenir à leur position de repos, en conséquence, lors de 1 inversion du mouvement, la lame 10 va se trouver en contact avec la lame 8 et l'alimentation de la bobine sera inversée. Cette inversion ne se produit qu'avec l'inversion du sens du mouvement. - Limitation de la durée de conduction Celle-ci est assurée par l'ouverture du contact constitué par les lames 11, 12, par l'intermédiaire de l'entretoise 13. La figure 3 montre la position du commutateur au point P du diagramme figure 7. La figure 4 montre la position du commutateur au point O du diagramme. La figure 5 montre la position du commutateur au point n. La figure 6 montre la position du commutateur au point m. La position de l'inverseur dépend du sens du déplacement de l'équipage mobile tandis que le rupteur ne s'ouvre que si l'amplitude du mouvement oscillant dudit équipage devient trop importante, le dispositif est donc autorégulé. Le dispositif, objet de l'invention, peut avantageusement être utilisé pour entraîner des lames de rasoirs à sec ou tondeuses alimentés en courant continu car du fait de son bon rendement, ces appareils peuvent être rendus autonomes sans nécessiter de volumineuses batteries. REVENDICATIONS 1 - Moteur électrique oscillant alimenté en courant continu, dont l'équipage mobile est un aimant permanent monté sur des lames élastiques, caractérisé par le fait que le circuit magnétique présente deux entrefers et un seul noyau, que l'inversion du courant est réalisée au moyen d'un commutateur mécanique, à lames, actionné par une entretoise solidaire de l'équipage mobile. 2 - Moteur électrique selon revendication 1, caractérisé par le fait que le commutateur comprend un inverseur, à trois lames, mécaniquement associé à un interrupteur par l'intermédiaire d'une entretoise. 3 - Moteur électrique selon revendication 2, caractérisé par le fait que la lame centrale de l'inverseur est maintenue glissante dans une fente de l'entretoise et que l'interrupteur comprend deux lames actionnées avec jeu par ladite entretoise. 4 - Moteur électrique, selon revendication 3, caractérisé par le fait que les deux lames externes de l'inverseur sont associées à friction par une pièce formant entretoise et sur laquelle elles sont maintenues en appui par un ressort.