Brevet FR2270709A1 — publié le 19751205

t'invention concerne un mécanisme empochant une rotation prolongée dans un mauvais sens dlun élément rotatif qui, dans la forme de réalisation représentée, est un rotor à aimant permanent d'un moteur synchrones Ce mécanisme comprend un bola tier, un élément tournant dans ce boitiez, une butée fixée à l'élément, un premier pignon, une clavette montez entre ce dernier et l'élément rotatif et permettant une certaine rotation libre de ce premier pignon sur l'élément rotatif, et un second pignon qui tourne dans le bottier et qui engrène avec le premier pignon. Ce second pignon comporte un élément dtenclenche- ment faisant porter la butée sur le premier pignon lorsque l'élément rotatif tourne dans le mauvais sens. te domaine d'application des moteurs synchrones est très vaste et comprend les horloges et les minuteries d'appareils domestiques tels que les machines à laver le linge et les sechoirs. Les moteurs synchrones de ce type nécessitent un mé canisme assurant une rotation continue dans un sens convenable. Un élément de démarrage, comportant un conducteur de conductivité électrique très élevée, par exemple en cuivre ou en argent, est quelquefols utilisé pour déterminer le sens de rotation. Bien que ce dispositif convienne, il est coûteux en raison du prix élevé du conducteur. Il existe un grana nombre de moteurs synchrones comportant des mécar.ismes de détermination du sens de rotation dont de nombreux types sont moins coûteux que des moteurs semblables comportant un élément de démarrage du type mentionné ci-dessus. Cependant, la plupart de ces moteurs sont bruyants du fait, dans na plupart des cas, des entrées continues en contact dtun élément avec un tronçon d'un élément rotatif lorsque le moteur foncticnne. Par exemple, un cliques peut entrer en contact et frotter sur une roue à rochet solidaire d'un rotor. Lorsque le moteur démarre, ce cliquet empêche une rotation de la roue à rochet dans le mauvais sens et la fait repartir dans le sens convenable. Cependant, lorsque le rotor tourne dans le sens convenable, le cliquet continue de porter et de frotter sur la rcue à rochet et le frottement qui en résulte produit un bruit qui est quelquefois amplifié accidentellement et porté à un niveau élevé lorsque le moteur est monté à l'intérieur darne enceinte métallique. Cette enceinte assume la fonction de cage de résonance et amplifie es sons en les portant à des niveaux désagréables. Un autre type de mécanisme déterminant le sens de rotation dtun moteur synchrone ét produisant un bruit désagréable comprend un bras qui pivote sur un pignon et qui porte sur une butée solidaire du rotor du moteur. Ce bras tourne généralement avec un. faible frottement sur le pignon qui engrène avec le pignon de sortie du rotcr. te faible frottement est néces- saire pour que le bras tourne initialement avec le pignon jusqutà ce qutil porte sur la 'butée solidaire du rotor ou sur un organe en saillie solidaire du boiter et éloigné du rot or. te frottement produit nécessairement un bruit qui peut de nouveau être amplifié accidentellement par l'appareil dans lequel le moteur est monté. Un autre inconvénient apparaissant lors de l'utilisa- tion d'un mécanisme de détermination du sens de dIrection dtun rotor de moteur à aimant permanent est une tendance du rotor à se bloquer lorsqu'il commence à tourner dans le sens convenable après avoir démarré dans le mauvais sens et porté sur une butée. De nombreux rotors à aimant permanent sont réalisés d'une seule pièce avec un pignon ou solidaire dtun pignon. Lorsqu'un tel rotor commence à tourner dans le mauvais sens, son pignon en train immédiatement un train dtengrenages. Lorsque le sens de rotation est inversé par le mécanisme, l'inertie du train de pignons tend à empêcher le rotor de repartir convenablement et librement dans le sens convenable. Bye rotor peut même, dans certains cas, revenir brutalement dans le mauvais sens immédiatement après avoir été ramené dans le sens convenable.De plus, certains types de moteurs synchrones à aimant permanent démarrent difficilement dans un sens ou dans l'autre lorsque le train d'engrenages auquel ils sont reliés impose une lourde charge au rotor. Pour réduire les risques de malvais démarrages, comme décrit ci-dessus, un dispositif à chemin perdu est quelquefois mis en oeuvre. Ce dispositif comprend un pignon calé librement sur le rotor du moteur afin que ce dernier puisse démarrer à vide et qu'il tourne librement dans le sens conve nable sur un certain angle avant dtentra1ner le train dtengre- nages avec lequel le pignon entre çn prise. Cependant, ces dispositifs à chemin perdu présentent deux défauts, à savoir qu'ils nécessitent des éléments supplémentaires entraînant une augmentation des prix de la matière et de fabrication, et qu'ils ne coopèrent pas avec le mécanisme de démarrage du moteur ou qu'ils ne le complètent pas. te moteur synchrone selon 11 invention comporte un mécanisme empêchant une rotation prolongée d'un élément dans un mauvais sens. Ce mécanisme est silencieux et nteserce aucun frottement après que l'élément a commencé de tourner dans le sens convenable. te mécanisme est notamment destine à empêcher une rotation continue et dans un mauvais sens dtun rotor à aimant permanent dtun moteur synchrone. Ce mécanisme est silencieux et n'exerce aucun frottement après que le rotor a commencé de tourner dans le sens convenable. te mécanisme du moteur syn chrone selon ltinvention comprend un dispositif à chemin perdu monté entre le rot or et un pignon de sortie solidaire de ce rotor et destiné à faciliter le démarrage du moteur.Le pignon de sortie du moteur selon l'invention est calé sur le rotor de manière qu'il puisse tourner librement sur ce rotor sur un angle prédéterminé. Le~mécanisme comprend une butée solidaire du rotor et destinée à porter sur un organe solidaire d'un pignon engrenant avec le pignon de sortie au moteur. t'entrée en contact de la butée avec l'organe se produit peu de temps après que le rotor commence à tourner dans un mauvais sens. te mécaniste du moteur synchrone selon l'invention comprend au moins un organe en saill-ie qui dépasse d'une surface du rotor à aimant permanent et qui est destiné à porter sur au moins un or gazole en saillie solidaire dtun pignon engrenant avec le pignon de sortie du moteur.Cette entrée on contact se produit peu de temps après que le rot or a commencé de tourner dans un mauvais sens. le mécanisme du moteur synchrone selon l'invention com prend un. dispositif à chemin perdu facilitant le d démar- rage du moteur lorsque ce dernier est soumis à une charge risquant de ltemp8cher de démarrer lorsque le dispositif à chemin perdu n'est pas mis en oeuvre. te mécanisme empêchant une rotation prolcngée dans un mauvais sens du rot or à aimant permanent du moteur synchrone selon l'invention est simple et peut donc être aisément réalisé et assemblé en série à l'aide de machines convenables et suivant des procédés classiques. t'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel : la figure 1 est une coupe axiale d drun moteur synchrone à aimant permanent compcrtant le mécanisme selon l'invention destiné à empêcher une rotation prolongée dans un mauvais sens du rotor du moteur la figure 2 est une vue en plan, avec arrachement partiel, d'une partie du moteur représenté sur la figure 1 dont le rotor tourne dans un sens convenable la figure 7 est une vue en plan, avec arrachement par- tiel et semblable à celle de la figure 2, et représente le rotor tournant dans un mauvais sens la figure 4 est une vue en plan, avec arrachement partiel, d'une autre forme de réalisation selon l'invention, le rot or tournant dans un sens convenable ; et la figure 5 est une vue en plan, avec arrachement par- tiel, de la forure de réalisat.on représentée sur la figure 4 et dont le rotor tourne dans un mauvais sens. La figure 1 représente un moteur synchrone 10 à aimant permanent comprenant un bâti inducteur 13, un rotor 16 à amant permanent et un bobinage 18 d t excitation. te bâti 13 comporte une pla:..e extérieure 12 et une plaque intérieure 14 de champ. ta plaque extérieure 12, approximativement de section en U, comprend un fond plat 20 et deux bords Opposés 22 approximativement perpendiculaires à ce dernier. tes extrémités libres de ces bords portent sur une plaque 24 de montage pour délimiter une enceinte 26 orientée linéairement autour d'une zone voisine du centre de cette plaque 24. te fond 20 comporte une ouverture 28 dans laquelle dépassent plus ou moins plusieurs pole3 30 disposés approximativement en cercle. La plaque intérieure 14 de champ est approximativement plane et réalisée d'une seule pièce avec des-poles 32 constitués de bandes radiales découpées dans cette plaque.Ces polies sont repliés vers le haut et intercalés avec les pâles 30 de la plaque extérieure. te bobinage 18 d'excitation comprend une bobine 34 entourant un noyau 36 de fer et un enroulement 38 constitué d'un nombre prédéterminé de spires de fil conducteur placées sur la bobine. t' enroulement est isolé électriquement. te noyau 36 comporte un bossage 40 supportant la plaque intérieure 14 de champ, et un bossage 42 par lequel il est fixé à la plaque 24 de montage. te rotor 16 à aimant permanent comporte un moyeu 44 qui tourne sur un arbre 46. Un aimant permanent 48 est fixé sur le moyeu. Un pignon 50 tourne sur un certain angle dans le moyeu 44. ttaxe de-rotat.ion de ce pignon 50 coïncide approximativement avec l'axe de rotation du rotor. Le pignon 50 engrène avec un deuxième pignon 54 d'un train d'engrenage tournant sur un arbre 56. t'arbre 46 du rotor est fixé au noyau 36 de fer. t'aimant permanent 48 peut être de toute matière présentant une certaine orientation magnétique et à grande énergie, par exemple de la céramique imprégnée de ferrite de baryum. Sa périphérie extérieure est imprégnée ou magnétisée pour former des pôles séparés 49 dont les polarités Nord et Sud alternent. Comme représenté, le rotor 16 est disposé et tourne intérieurement paf report aux polies intercalés des plaques nnté- rieure 14 et extérieure 12 de champ. Un train 58 d'engrenages est relié au moteur 10 par le pignon 50 solidaire du rotor 16. Ce train 58 comprend le pignon 54, un deuxième pignon 55, un troisième pignon 60 et un pignon 64 de sortie. tes pignons 60 et 64 sont montes sur un arbre 62 qui tourne dans une bague 65 fixée à la plaque 24 de montage. Les axes de rotation des pignons sont approximativement parallèles à l'axe de rotation du rotor. Il est nécessaire qu'un moteur synchrone de ce type comporte un mécanisme assurant une rotation de sens coejvenable au rotor. te moteur selon l'invention comporte un mécanisme 66 empêchant une rotation prolongée dans un mauvais sens du rotor 16 à aimant permanent. Ce mécanisme 66 comprend une butée 68, un dispositif 70 de clavetage, un organe 72 d'arrêt et un évidement 82. La butée 68, facilitant l'arrt du rotor 16, comprend au moins un ergot 74 solidaire de l'aimant permanent 48. te dispositif 70 de clavetage par lequel le pignon 50 est fixé sur le rotor 16 comprend au moins une clavette 76 solidaire du pignon 50 et au moins- un évidement 78 du moyeu 44. La clavette 76 et le pignon 50 peuvent tourner librement sur un angle prédéterminé et dépendant de la dimension angulaire de ltévidemer.t 78. Cette dimension. est délimitée par des parois latérales 90 et 92 de cet évidement 78. te dispositif 7G peut, en variante, comporter au moins une clavette solidaire du moyeu 44 et au moins un évidement du pignon 50. De même que précédemment, la clavette et le pignon 50 peuvent tourner librement sur un angle prédéterminé et dépendant de la dimension angulaire de l'évidement. Cette dimension est délimitée par les rare s latérales 90 et 92 de l'évidement. Ttélément 72 d'arret comprend au moins un organe 80 en saillie dépassant du second pignon 54 pour entrer en contact avec une butée 74 (figure 3) lorsque le rotor 16 tourne dans un mauvais sens.(ctest-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 3). tes organes 80 représentés sur les figures 2 et 3 sont approximativement de même dimension et de même forme et dépassent à intervalles réguliers, suivant un cercle, dZune face du second pignon 54. tes évidements 82 comprennent les espaces 81 dans lesquels la btftée 74 peut cirover librement sans entrer en contact avec les éléments 72. Ces évidements 82 comprennent des ouvertu res 84 situées entre les organes 80. Comme représenté sur la figure 2, la butée 74 peut passer librement dans les évidements 82 lorsque le rotor 16 tourne dans un sens convenable (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la figure 2). Ires figures 4 et 5 représentent une variante de rea- lisation selon l'invention ne comprenant qu'un organe 80t d'ar- rêt. La butée 74' peut porter sur cet organe 80' lorsque le rotor 16t à aimant permanent tourne dans un mauvais sens (dans le sens des aiguilles dtune montre sur la figure 5). Lorsqutil tourne dans un sens convenable (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la figure 4), la humée 74' passe librement dans les évidements 82'. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5, le rapport d t engrenage entre le pignon 50' et le second pignon 54' est égal à 1. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 2 et 3, ce rapport est égal à 0,2. Des rapports présentant d'autres valeurs conviennent également. Pour que la butée 74 passe librement entre les organes 80 d'ar rêt, le nombre d'ouvertures délimitées entre ces éléments doit être égal au quotient obtenu en divisant le nombre de dents d'engrenage du second pignon 54 par le nombre de dents du pignon 50, ou bien il doit être égal à un multiple entier de ce quotient. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 2 et 3, le quotient est égal à 5, de meme que le nombre d'évidements 81. Lorsque le moteur fonctionne, l'enroulement 38 est alimenté en courant électrique alterratif par des conducteurs (non représentés) pour faire tourner le rotor 16 à aimant perma nent dans un sens ou dans l'autre. La figure 2 représente un moteur pour lequel il est souhaité que le rotor tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsqu'il en est ainsi, la paroi latérale 90 de l'évIdement 78 du moyeu 44 porte sur la clavette 76. tes positions relatives de la butée 74, de la cla- vette 76, de l'évidement 78 et des organes 80 d'arrêt permettent à la butée 74 de p2.sser dans une-ouverture 84 et de sortir pai une autre ouverture 84 sans entrer en contact avec un organe 80. te rotor 16 peut donc tourner en continu dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sans eJre gêné par l'entrée en contact de la butée 74 avec un organe 80. La figure 3 représente la m8me forme de réalisation que celle représentée sur la figure 2. Cependant,le rotor 16 tourne alors dans un mauvais sens, ctest-à-dire dans ce cas dans le sens des aiguilles d'une montre. ta paroi latérale 92 de l'évidement 78 du moyeu 44 porte donc sur la clavette 76 lorsque le rotor 16 commence à tourner. tes positions relatives de la clavette 16, de l'évidement 78, de organe 80 d'arrêt et de la butée 74 sont alors différentes de celles représentées sur la figure 2 et correspondant à une rotation du rotor 16 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.En effet, sur la figure 3, la butée 74 ne passe pas-dans une ouverture 84 ccnme représenté sur la figure 2, mais porte sur un organe 80 d'ar ret. A ce moment, la rotation dans le mauvais sens du rotor 16 est interrompue et ce dernier est renvoyé dans le sens convenable (c'est-à-dire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) de manière que la paroi latérale 90 de l'évidement 78 porte sur la clavette 76 et ramène cette dernière, l'évidement 78, les organes 80 d'arrê+ et la butée 74 dans les positions relatives convenables représentées ur la figure 2. te rotor 16 à aimant permanent continue alors de tourner librement, car la butée 74 passe entre les organes 80 d'arret. Il en est de neme pour les positions relatives entre la butée 74', l1organe 80t dtarrêt, la clavette 76' et ltévi- dement 78' de la forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5. En effet, la butée 74' pénètre dans l'évidement 84' et quitte ce dernier lorsque le rotor 16' à aimant permanent tourne dans un sens convenable (dans le sens inverse des aiguilles drune montre dans ce cas). te mécanisme 66 comprend un dIspositif à chemin perdu. Le fonctionnement de ce dispositif est inhérent au fonc- tionnement du mécanisme 66. Lorsque le rotor effectue une révoS lution dans un mauvais sens, la butée 74 porte sur un organe 80 d'arret. te pignon 50 est immobile et reste emprise avec le second pignon 54 pendant que le rotor 16 revient dans le sens convenable sans eAtre soumis à la charge imposée par le train 58 d'engrenages. Ce dernier ne commence à tourner que lorsque la paroi latérale 90 de ''évidement du moyeu 44, solidaire du rotor 16, entre en contact avec la clavette 76. Cette courte rotation à vide immédiatement consécutive à une rotation dans le mauvais sens du rotor diminue les risques de blocage du moteur tO en permettant au rotor 16 de démarrer avant d'être soumis à une charge. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l t invention. RETNDI CATI OMS 1. Moteur synchrone dans lequel un champ magnétique alternant, produit par un bobinage d'excitation et un bâti d:ir- duction, faIt tourner un rotor à aimant periranent, le moteur, qui comporte un mécanisme empêchant une rotation prolongée du rotor dans un mauvais sens, étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier pignon monté et tournant sur le rotor, une butée solidaire du rotor,un dispositif de clavetage reliant avec un certain jeu le premier pignon au rot or pour permettre à ce pignon de tourner librement d'un angle déterminé sur le rotor, un second pignon engrenant avec le premier pignon, un élément d'arrêt étant solidaire du second pignon et entrant en contact avec ladite butée lorsque le rotor tourne dans un mauvais sens, le second pignon comportant une ouverture espacée de l'élément d t arrêt et dans laquelle la butée passe librement lorsque le rotor tourne en continu dans un sens convenable. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée comporte au moins un ergot qui dépasse d'une face du rotor. 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'arr8t comprend au moins un organe en saillie dépassant d'une zace du second pignon. 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ouverture comprend l'espace délimité entre les organes en saillie dépassant de ladite face du second pignon. 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation d rotor coricide approximativement avec l'axe de rotation du premier pignon. 6. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lraxe de rotation du rotor est approximativement parallèle à l'axe de rotation du second pignon. 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de clavetage cale avec un certain jeu le pre mier pignon sur le rotor pour lui permettre de tourner librement sur ce rotor sur un angle limité. 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de clavetage comprend au moins une cuvette dépassant du premier pignon et se logeant dans au moins un évidement du rotor, les dimensions relatives de la clavette et de lrévidement déterminant l'angle limité de rotation. 9. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de clavetage comprend au moins une clavette qui dépasse du rotor et se loge dans au moins un évidement du premier pignon, les dimensions relatives~de cette clavette et de l'évidement déterminant l'angle limité de rotation. 10. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes en saillie des éléments d'arrêt sont approximativement de meme forme et de même dimension. 11. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes en saillie des éléments dlarrdt dépassent de ladite face du second pignon à intervalles réguliers correspondant à des angles égaux.