Brevet FR2245950A1 — publié le 19750425

La présente invention, dûe à la collaboration de M. Maurice DUPREY, se rapporte à la mesure de la vitesse de rotation des moteurs électriques à rotor plan et bobinage lamellaire. Elle est particulièrement appropriée pour résoudre les problèmes d'asservissement dans des gammes étendues de vitesses. Lorsque l'on veut mesurer, de façon permanente, la vitesse de rotation d'un moteur on utilise habituellement Irune des techniques suivantes On peut monter, sur le même arbre que le moteur, soit une dynamo tachymétrique donnant une tension fonction de la vitesse, soit un alternateur tachymétrique donnant une fréquence fonction de la vitesse. Il est évident qutil en résulte une augmentation non négligeable de la longueur axiale du moteur ce qui est particulièrement gênant lorsque, précisément, on recherche un encombrement très réduit comme c'est le cas chaque fois que l'on a recours à un moteur à rotor plan. On peut également associer un capteur fixe avec un disque tournant solidaire de l'arbre du moteur. Le disque tournant peut, par exemple, être en matériau magnétique et comporter des fentes ou saillies défilant devant un capteur magnétique ou une magnéto-résistance. Le disque peut encore comporter alternativement des zones présentant des qualités réfléchissantes très differentes, le capteur étant alors optique et comportant soit un émetteur lumineux et une cellule photo-électrique, soit une cellule émissive à arseniure de gallium et une photo-diode. Dans tous les cas l'ensemble disque-capteur est extérieur au moteur, ce qui augmente d'autant son encombrement en longueur. L'invention, qui s'applique aux moteurs à rotor plan et bobinage lamellaire, a pour but de permettre la mesure permanente de la vitesse de rotation sans augmentation de l'encombrement du moteur lui-même. Or, les rotors de ce type de moteur comprennent une multitude de lamelles de cuivre à peu près rayonnantes, et régulierement espacées angulairement, déposées sur un support Isolant, par exemple, suivant la technique des circuits imprimés. L'invention consiste donc à faire jouer au disque rotorique, en dehors de son rôle habituel, le rôle d'un riment présentant des zones alternées de pouvoirs réfléchissant différents, et à disposer dans l'un des flasques constituant le carter du moteur, un capteur émetteur-récepteur, coopérant avec le disque rotorique pour constituer un dispositif de mesure de la vitesse de rotation du moteur. Suivant une autre caractéristique, on accroît l'écart entre les pouvoirs réfléchissants de l'isolant et des lamelles du disque, pour améliorer le rapport signal-bruit du dispositif détecteur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, en référence au dessin joint sur lequel - la Fig. 1 est une vue en plan, avec arrachement, d'un moteur équipé selon l'intervention ,. - la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.l. Le moteur représenté sur les Fig. comporte un flasque inférieur la et un flasque supérieur lb constituant un carter 2. Sur le flasque la sont fixés des aimants permanents 3. Un arbre 4, tourillonnant dans des paliers 5 et 6, porte un rotor 7. Ce dernier est constitué par une superposition de plusieurs couches de conducteurs lamellaires en cuivre, dont seule la couche extérieure 3 est visible, ces couches étant séparées les unes des autres et isolées par des couches 9 de verre ou résine époxy. Suivant l'invention, un capteur optique 10 est fixé par tout moyen convenable sur le flasque lb du moteur. Dans l'exemple représenté, ce capteur est constitué par des fibres optiques en g comprenant un premier faisceau de fibres Il et un deuxième fàisceau de fibres 12 réunies dans une branche commune 13. Cette dernière, portée par un support 14, traverse le flasque 2 par un orifice 15 et se termine face et perpendiculairement au rotor 7. Le premier faisceau Il se termine par ailleurs face à une source de lumière, par exemple une lampe à incandescence 16 tandis que le deuxième faisceau 12 se termine face à un récepteur photo-sensible tel qu'une cellule photo-électrique 17. Le fonctionnement d'un tel dispositi est excessivement simple : lorsque la lampe 16 est allumée, es rayons 'lumineux suivent les fibres optiques du premier faisceau Il et sont projetés sur le rotor 7. Après réflexion sur ce dernier ils reviennent par les fibres optiques du deuxième faisceau 12 et vont influencer la cellule 17 avec une intensité plus ou moins grande selon le pourcentage de lumière renvoyée par le rotor 7. Corlirne ce pourcentage est plus important pour les lamelles de cuivre 8 que par le fond isolant 9, la cellule 17 émet un signal sinusoldal dont la fréquence est proportionnelle a la vitesse de rotation du rotor 7. Il est intéressant de remarquer que le très grand nombre de lamelles de cuivre, de l'ordre d'une centaine par couche, penret d'avoir une indication instantanée particulièrement précise de la vitesse de rotation et ceci même pour des vitesses très réduites. Pour améliorer le rapport signal/bruit il est avantageux d2 accroître notablement l'écart entre les propriétés ré flécissantes des lamelles et de l'isolant par L'un o plusieurs des moyens suivants - Njircissement, par un vernis quelconque de l'ensemble de la surface du rotor, suivi d'un avivage qui est automatiquement limité aux lamelles conductrices du fait quelles sont en relief par rapport à l'isolant. - Utilisation, à-la fabrication, d'un isolant colore en noir, par l'emploi dlune charge colorante. - Traitement de surface des lamelles conductrices par nickelas ou chromage. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'utilisation de signaux lumineux. C'est ainsi que la lampe 1o pourrait être remplacée par une cellule émissive à arseniure de gallium emettant dans l'infrarouge. De même, les fibres optiques ne sont pas indis-pen sables et il est possible de placer directement sur le flasque un capteur incorporant une cellule émissive à arsenure de gallium et des photo-transistors De tels capteurs sont commercialisés par la Société Monsanto sous la référence MCA 7. Par ailleurs,- dans le cas ou le moteur est du type comprenant des aimants permanents sur ses 'eux flasques opposés, le dispositif optique est agencé dans l'un des deux flasques, entre deux aimants adjacents. L'agencement selon l'invention offre comme avantages d'éliminer le disque tournant monte habituellement sar l'arbre du moteur et ae réaliser par conséquent un gain important sur l'encombrement et le cout de l'ensemble. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de mesure de vitesse de rotation, pour moteur à rotor plan et bobiage lamellaire, du type comprenant un organe rotatif solidaire du rotor et des moyens émetteurs et récepteurs coopérant avec l'organe rotatif pour fournir un signal représentatif de la vitesse de rotation, caractérisé en ce que l'organe rotatif est constitué par le disque rotorique luimême (7) et les moyens optiques emetteurs et détecteurs sont portés par ltun des flasques fixes (la - lb) constituant le carter du moteur. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lrécart entre les pouvoirs réfléchissantsde zones alternées, respectivement conductrices et isolantes (8-9) du disque (7) est accru, par exemple, en utilisant un procédé qui peut être choisi dans le groupe suivant - Noircissement, par un vernis quelconque de l'ensemble de la surface du rotor, suivi d'un avivage qui est automatiquement limité aux lamelles conductrices du fait qu'elles sont en re lief par rapport à l'isolant. - Utilisation, à la fabrication, dsun isolant coloré en noir, par l'emploi d'une charge colorante. - Traitement de surface des lamelles conductrices par nickelage ou chromage. 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce quelles moyens optiques sont du type à émetteur lumineux et cellule photo-electrique. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce que les moyens optiques sont du type à cellule émissive à arséniure de gallium et phototransistors. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que les moyens émetteurs et récepteurs sont disposés sur le flasque entre deux aimants permanents.