Brevet FR2191334A1 — publié le 19740201

La présente invention est relative à un moteur électrique synchrone à sens de rotation unique et à démarrage automatique. On a décrit au brevet anglais NO 876.576 un moteur de ce type, qui comporte un stator en deux parties, chaque partie du stator comportant plusieurs dents formant des pôles, qui sont imbriquées avec des dents formant les pôles de l'autre partie du stator, certains des pôles consitutant des pôles principaux ou non masqués et les autres piles étant des piles auxiliaires couplés au moyen de dispositifs de court-circuit tels que les dents polaires auxiliaires produisent un flux qui est déphasé de degrés électriques par rapport aux flux produits par les dents polaires principales de même polarité, les dents polaires imbriquées dans le stator monté étant disposées par groupes alternés de dents polaires principales et de dents polaires auxiliaires, tandis que les groupes de dents polaires auxiliaires sont angulaireient espacés par rapport â une position de symétrie pour définir le sens de démarrage et de fonctionnement du moteur. Une caractéristique de ce moteur est que le nombre de dents polaires est inférieur au nombre théorique n de pôles, n étant égal au double du nombre de périodes par seconde de l'alimentation du moteur, divisé par le nombre de tours du rotor par seconde. En particulier, ce moteur connu comporte moins de dents polaires principales que de dents polaires auxiliaires afin de permettre aux dents polaires auxiliaires d'être espacées par rapport à la position de symétrie sans recouvrir les dents polaires principales. Cet agencement tend à rendre le flux provenant des dents polaires principales égal à celui des dents polaires auxi lres, mais le rendement total doit être réduit du fait de la suppression de pôles principaux, qui déterminent la puissance du moteur, et de la modification de l'alternance naturelle des pôles du stator. L'invention a en conséquence pour but de perfectionner de tels moteurs électriques synchrones, et ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que le nombre théorique n de pôles est le même que le nombre des dents polaires, le nombre des groupes étant x tel que n/x soit un nombre entier, le nombre de dents polaires dans l'un quelconque des groupes étant un nombre entier compris entre n/x - 1 et n/x + 1 et les parties du stator réalisant ensemble une séquence alternative continue de pôles nord et de pôles sud. On comprend que chaque groupe contient n/x dents plus ou moins une dent et ceci est avantageux en ce que cet agencement procure un nombre optimal ou presque optimal des pôles non court-circuités afin de maintenir un couple admissible. De préférence, les dents polaires sont à peu près également espacées dans les groupes, à l'exception du fait que la dent polaire avant du groupe, ou de chaque groupe, de dents polaires non court-circuitées ou principales (ou la dent polaire arrière du groupe, ou de chaque groupe, de dents polais auxiliaires ou court-circuitées), et éventuellement également au moins l'une des deux dents polaires adjacentes, est conformée et/ou disposée de façon que la dent avant (ou la dent arrière) soit reçue entre les deux dents adjacentes, et sans être en contact avec elles. On a également trouvé que le rendement, ou la puissance, d'une machine synchrone dépend de l'intensité du champ de son rotor. On a parfois réalisé de tels rotors en ferrite isotrope, mais l'intensité du champ de ces rotors est néanmoins limitée en raison de leurs propriété isotropiques. L'invention a également pour objet une machine synchrone perfectionnée comportant un rotor à aimant permanent qui est un rotor en ferrite anisotrope polarisée radialement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur syn- chrone à sens de rotation unique, et à démarrage automatique la Fig. 2 est une vue en perspective éclatée du moteur représenté à la Fig. 1 la Fig. 3 est un schéma montrant l'agencement des dents polaires, vu axialement et, de l'extérieur par rapport à l'une des bagues de court-circuit du rotor représenté aux Fig. 1 et 2. Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 et 2, le moteur comprend un carter 1 en acier doux en deux parties la et lb en forme de cuvette dont chacune comporte des dents polaires lc qui sont constituées par des pattes découpées dans les parties la et lb et repliées. Les parties 1a et lb délimitent ensemble, à l'extérieur de leurs dents polaires, un volume annulaire contenant un bobinage 2 de stator. La mise sous tension de ce bobinage engendre un flux axial qui suit le trajet du flux externe produit par la partie du carter 1 qui entoure le bobinage. En conséquence, les dents polaires de l'une des parties du carter ont une polarité opposée à celle des dents polaires de l'autre partie.Ces pôles sont imbriqués afin de réaliser un dispositif continu de p8les nord et sud alternés (au total 16 pôles, c'est à dire huit sur chaque partie du carter) de sorte que les piles analogues ne soient pas adjacents. Quatre dents polaires de chaque partie du carter sont court-circuitées par des disques en cuivre 3 ayant des trous 3a à travers lesquelles passent des dents polaires masquées, Le carter 1 soutient un arbre 4 en acier inoxydable, non magnétique, par l'intermédiaire de paliers 7 en polyamide, l'arbre portant un rotor 6 à aimant permanent monté sur un noyau 5 en acier doux et sur un autre noyau moulé par injection. Le rotor 6 est constitué par un élément en ferrite de strontium ou de baryum anisotrope polarisée radialement, cet élément étant aimanté radialement de façon à présenter seize p8les alternativement nord et sud (comme représenté à la Fig. 2). Pour illustrer les positions des dents polaires on se réfère à la Fig. 3 qui est un schéma des disques de court-circuit 3 en cuivre et des dents polaires, considérés depuis l'une des extrémités du moteur. Sur cette Fig., les pâles auxiliaires courtcircuités sont hachurés. On remarquera qu'il est prévu quatre groupes de dents polaires, deux groupes 14 de dents polaires auxiliaires alternés avec deux groupes 15 de dents polaires principales. Chaque groupe comporte quatre dents polaires. Dans la mesure du possible, les dents polaires sont également espacées de 180 degrés électriques, mais pour obtenir un fonctionnement dans un seul sens tout en conservant un nombre égal de dents polaires dans chaque groupe avec des pôles nord et sud alternés tout autour du stator, il est nécessaire de prévoir deux écarts de même espacement. Premièrement, les groupes 14 de dents polaires auxiliaires sont en avance de 180 - degrés électriques, c'est-àdire que la dent avant 9 de chaque groupe auxiliaire est espacée de 360 - degrés électriques par rapport à la dent polaire adjacente 10 du groupe principal précédent 15. En second lieu, la dent avant 11 de chaque groupe principal 15 présente une largeur moindre et est décalée vers la dent adjacente 13 du même groupe de façon qu'elle puisse être logée entre la dent 12 du groupe auxiliaire et la dent adjacente 13 du groupe principal sans être en contact avec l'une ou l'autre de ces dents 12 et 13. Dans la pratique, il peut également être nécessaire de diminuer la largeur et à décaler l'axe d'au moins l'une des dents 12 et 13 pour pouvoir loger la dent 11, et si c'est seulement l'une de ces dents 12 et 13 qui doit être ainsi modifiée, ce peut être aussi bien l'une que l'autre, par exemple la dent 13.En ce qui concerne le mode de réalisation particulier représenté, la largeur des dents autres que les dents 11 est d'en viron 128 degrés électriques (c'est-à-dire environ 70 % de l'épar tement des pales) et la largeur réduite des dents Il est d'environ 112 degrés électriques (c'est-à-dire une diminution d'environ 12%) tandis que ces dents Il ont leurs axes décalés de 20 à 30 degrés électriques par rapport à la position de symétrie à 180 degrés électriques des dents adjacentes 12, de sorte que les dents Il sont espacées de 150 à 160 degrés électriques des dents 12 et 13. La machine décrite est de nature un moteur à pales court-circuités, les p8les court-circuités se trouvant dans des groupes diamétralement opposés et des groupes de pôles 15 non court-circuités étant situés entre ces groupes 14 de pales courtcircuités. Le court-circuit est appliqué à quatre pales nord et quatre p8les sud de façon à produire un décalage de phase avec un retard, par rapport aux pales principaux de même polarité, de degrés électriques, où vaut de 35 à 55 degrés électriques. I1 s'établit ainsi un champ magnétique qui présente deux composantes tournant autour de l'entrefer du moteur dans le sens arrière et dans le sens avant & la même vitesse. Cependant, ces composantes sont inégales, le démarrage automatique dans un sens prédéterminé étant ainsi assuré. Le mode de réalisation décrit ci-dessus ne comporte pas de shunt magnétique, c'est-à-dire que toutes les dents contribuent au champ i'entrainement du moteur. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique synchrone à sens de rotation unique et à démarrage automatique, du type comprenant un stator en deux parties présentant chacune plusieurs dents polaires qui sont imbriquées avec les dents polaires de l'autre partie du stator, et un dispositif de court-circuit pour court-circuiter certaines des dents polaires afin de réaliser des groupes de dents polaires court-circuitées alternant avec des groupes de dents polaires non court-circuités, les groupes de dents polaires courtcircuitées étant angulairement espacés par rapport à une position de symétrie relativement aux groupes de dents polaires non court-circuitées, ce moteur étant caractérisé en ce que le nombre théorique n de pôles est le même que le nombre des dents polaires Q s le nombre des groupes de dents (14, 15) étant x tel que n/x soit un nombre entier et x soit 2 ou plus, le nombre de dents polaires (lc) dans l'un quelconque des groupes (14, 15) étant un nombre entier compris entre n/x - 1 et n/x + 1 et les parties de stator (la, lb) réalisant ensemble une séquence alternée continue de pôles nord (N) et sud (S). 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parties (la, 1b) du stator comporte le même nombre de dents polaires (14) court-circuitées que de dents polaires (15) non court-circuitées. 3. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins la dent polaire avant (11) du groupe ou de chaque groupe de dentspolaires non court-circuitées, ou la dent polaire arrière (12) du groupe ou de chaque groupe (14) de dents polaires court-circuitées, est conformée et/ou disposée de telle sorte que ladite dent avant ou arrière (11 ou 12) se loge entre ses deux dents polaires adjacentes (12, 13), sans contact avec elles. 4. Moteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins l'une des deux dents polaires adjacentes (12, 13) a une largeur inférieure à celle (1280) de la majorité desdites dents (lc) pour permettre le logement de ladite dent polaire avant (11) ou arrière (12). 5. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite dent polaire avant (11) a une largeur (1120) inférieure à celle (1280) de la majorité desdites dents (1c). 6. Moteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite largeur (1280) de la majorité des dents représente environ 70 % de la distance (1800) entre les centres de la majorité des paires adjacentes des dents polaires (tic) tandis que la largeur de la dent polaire (11 ou 12) de largeur réduite est d'environ 12 % inférieure à cette largeur de la majorité des dents. 7. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le nombre des pôles du rotor est égal à n. 8. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que n est égal à 16. 9. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le groupe, ou chaque groupe, (14) de dents polaires court-circuitées est décalé d'environ 180- degrés électriques par rapport à ureposition de symétrie. 10. Machine électrique synchrone suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor (6) en ferrite anisotrope polarisée radialement.