Brevet FR2301953A1 — publié le 19760917

La présente invention a pour objet un moteur à courant continu avec pôles inducteurs saillants et champ d'excitation engendré par des aimants permanents. - I1 existe toute une catégorie d'applications qui nécessite la mise en oeuvre de moteurs à courant continu avec dispositifs atténuateurs de champ, ceci afin d'obtenir de la part de l'unité de commande la caracteristique vitesse/couple désirée. Si lton doit en outre faire face à l'exigence d'un rendement aussi élevé que possible, ainsi que cela est par exemple le cas avec une alimentation du moteur d'entraînement à partir d'une batterie, l'on s'aperçoit alors qu'une amélioration du rendement des moteurs connus n' est possible que dans d'étroites limites et au prix d'un coût relativement élevé.Sans doute l'emploi d'aimants permanents permet-il d'éviter les pertes cuivre dans l'enroulement d'excitation. Mais en même temps se trouve perdue la possibilité d'obtenir une atténuation du champ, en sorte que, soit pour cette raison, soit à cause de la dépense supplémentaire représentée par une commande électronique et de la perte de rendement qui en résulte, l'emploi du moteur ne peut plus être envisagé pour l'application considérée. La présente invention se donne pour but de concevoir un moteur à courant continu présentant aussi bien une large plage possible d'atténuation de champ qu'un rendement global élevé. Ce but est atteint, conformément à l'invention, et dans un moteur à courant continu du genre précité, grâce au fait qu'y est prévu un dispositif atténuateur de champ constitué de ponts en ma tière magnétique douce interposés entre les pâles inducteurs et que ces ponts sont montés avec possibilité de réglage de maniere à pouvoir occuper des positions correspondant à diverses val urs de la réluctance magnétique du trajet emprunté par le champ entre un pôle inducteur et le pôle suivant en passant par le pont. Grace à l'emploi d'aimants permanents pour la création du champ d'excitation, sont évités les enroulements inducteurs et les pertes qui y prennent naissance , ce qui rend possible l'obtention d'un rendement très élevé. L'inconvénient inhérent aux moteurs à courant continu connus utilisant des aimants permanents, à savoir de ne permettre aucun réglage du champ, est toutefois évité grâce à l'emploi des ponts réglables en position, lesquels constituent un shunt magnétique de réluctance variable par rapport au trajet emprunté par le champ d'excitation traversant l'induit. I1 est en l'occurrence Dartlculièrement avantageux que seul soit atténué par les ponts le flux magnétique traversant l'induit, et non pas le flux total émanant des pôles.Tout particulièrement avantageux est encore le fait que le coût du dispositif atténuateur de champ est très réduit, du fait que celui-ci possède une structure extrêmement sinople. De préférence, les ponts sont mobiles en coulisseent selon une direction radiale par rapport à l'induit entre celui-ci et la culasse portant les pôles inducteurs. Le déplacement des ponts n'entraîne pratiquement aucune variation de la répartition du champ en direction axiale, ainsi que cela serait le cas si l'on envisageait de déplacer ces ponts selon la direction axiale du moteur, ce qui entraînerait naturellement aussi une variation du flux magnétique traversant l'induit. Afin de donner aux ponts des dimensions et un poids aussi réduits que possible, il est avantageux de réduire autant que possible la réluctance magnétique à la jonction des piles et des ponts dans la position d'atténuation maximale du champ. Ce résultat est obtenu de façon simple si, conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'espace intermédiaire entre pôles inducteurs voisins est de conformation prismatique au moins dans la région adjacente à l'induit, et si l'on donne au pont agencé dans cet espace intermçdiaire une conformation prismatique correspondante. On ?eut alors obtenir un appui franc sur les pôles inducteurs des faces frontales du pont qui sont disposées en regard. Pour autant qu'il soit désirable de respecter une loi de dépendance linéaire entre le déplacement des ponts et l'effet obtenu d'atténuation du champ, on peut donner aux pôles inducteurs et/ou aux ponts un profil latéral qui entraîne une variation linéaire de la réluctance magnétique du trajet emprunté par le champ en traversant les ponts en fonction du déplacement radial de ces derniers. Il est toutefois bien entendu que l'on pourrait obtenir, grace à un choix correspondant du profil, tout autre loi de variation fonctionnelle entre l'effet d'atténuation du champ et le déplacement des ponts. Afin de ne pas perturber la symétrie de distribution du flux magnétique dans le moteur, il est indiqué de prévoir un dispositif de réglage commun à tous les ponts et déplaçant ceux-ci en synchronisme. Un tel dispositif de réglage peut par exemple commander le déplacement des ponts par l'intermédiaire de cames de commande prévues sur des bagues de positionnement communes à tous les ponts. L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos d'une forme préférentielle de réalisation, donnée à simple titre d'exemple illustratif, et avec référence aux dessins ci-annexés, en lesquels La figure représente schématiquement en coupe un moteur à courant continu réalisé conformément à l'invention, ce moteur étant représenté sans atténuation du champ. La figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1 représentant le moteur en position d'atténuation maximale du champ. Le moteur à courant continu choisi à titre d'exemple, moteur dont seuls sont représentés les éléments actifs magnétiques, à savoir son système inducteur désigné dans son ensemble par le repère 1 et son induit 2, comporte une excitation assurée au moyen d'aimants permanents 3. Ces aimants permanents 3 sont, dans le cas de l'exécution à quatre pôles du moteur qui a été choisi comme exemple illustratif, décalés de 900 les uns par rapport aux autres et sont fixés contre la paroi intérieure d'une culasse en forme de cylindre creux 4. La face polaire de ces aimants qui regarde l'induit 2 porte un épanouissement en fer doux 5, lequel délimite avec la surface périphérique de l'induit et de façon en elle-meme connue un entrefer 6 constant selon la direction périphérique.Les faces latérales 5' des épanouissements polaires 5 forment un angle aigu avec le plan de symétrie de partage de l'espace interpolaire, angle qui dans l'exemple de réalisation considéré est identique pour toutes ces surfaces latérales. L'espace intermédiaire délimité par les épanouissement polaires adjacents est par conséquent de conformation prismatique. C'est également une forme prismatique que présente, dans l'exemple de réalisation considéré, l'espace intermédiaire ménagé entre deux aimants permanents adjacents 3, du fait que ceux-ci possèdent des faces latérales 3' planes et orientées perpendiculairement à la face polaire pareillement plane. Dans chaque espace interpolaire ménagé entre deux pôles voisins et d'aimantation opposée constitués chacun par un aimant permanent et par un épanouissement en fer doux, est agencé un pont 7 associé à un dispositif de réglage d'atténuation de champ non représenté. Tous ces ponts 7, qui sont de conformation-identique, sont réalisés chacun en une matière magnétique douce, par exemple en fer doux, et ils s'étendent axialement sur toute la longueur de l'induit 2. Les ponts 7 ont pour fonction d'influencer le flux de dispersion entre les pôles, ceci afin de modifier de cette manière la valeur du flux traversant l'induit 2. A cet effet, les ponts 7 sont guidés en coulissement radial et sont accouplés à un dispositif de réglage de position non représenté, lequel commande un déplacement synchrone et uniforme de tous les ponts 7. Ces ponts 7 possèdent généralement un profil en forme de V ou de- U, dont les branches sont orientées vers l'intérieur. Au lieu d'être constitués d'une seule pièce, comme représenté sur le dessin, les ponts pourraient naturellement être constitués de plusieurs pièces. L'angle que forment entre elles les deux faces terminales planes des deux branches du pont 7 correspond à celui que forment entre elles les faces latérales 5' des pôles voisins.Par suite de llagencement des ponts dans le plan de symétrie de l'espace interpolaire et de leur adaptation aux dimensions de cet espace selon une direction périphérique, les ponts 7 peuvent être déplacés en direction de l'induit 2 aussi loin que voulu tout en ménageant entre eux et l'induit un entrefer encore suffisamment important pour que le champ susceptible d'influencer les bobines en cours de commutation dans l'espace interpolaire ne puisse devenir excessif.Dans cette position des ponts qui est représentée à la figure 2 des dessins, leurs faces latérales sont en appui sur les faces latérales 5' des épanouissements polaires tout en restant à une certaine distance de l'arête du pôle. Lå réluctance magnétique du trajet passant par les ponts présente de ce fait sa valeur minimale pour cette position des ponts. Ceci signifie que, pour cette position des ponts, le flux de dispersion des pôles qui est représenté symboliquement par une ligne de champ 8 sur la figure 2 des dessins atteint sa valeur maximale. Du fait que les ponts 7 ne modifient pas le flux total qui circule à travers les aimants permanents 3 ou la portion de culasse comprise entre deux pâles voisins, le flux traversant l'induit 2, lequel est symbolisé par une ligne de champ 9 sur le dessin, se trouve atténué à la mesure de l'accroissement du flux de disp.ersion. La valeur de l'atténuation maximale de champ peut être ajus tée à la valeur désirée en choisissant convenablement le matériau constitùtif des ponts 7 ainsi que les sections qu'ils offrent au passage du flux de dispersion. Il serait naturellement encore possible de prévoir dans la position d'atténuation maximale du champ un entrefer plus ou moins important entre les ponts et les épanouissements polaires adjacents. Lorsque les ponts 7 sont adossés Ala surface intérieure de la culasse 4, ainsi que le montre la figure 1 des dessins, le flux de dispersion présente un cheminement tel que celui indiqué approximativement par la ligne 10. Les ponts 7 se trouvent ainsi en dehors du trajet magnétique suivi par le flux de dispersion et n'influencent donc pas dans cette position le champ d'excitation du moteur. Le flux qui pénètre dans l'induit 2 et qui est représenté par la ligne de champ 11 possède par conséquent, pour cette même position des ponts 7, sa valeur maximale. Plus les ponts 7 constituant un shunt magnétique se rapprochent à partir de la position représentée à la figure 1 des dessins et selon une direction radiale de l'induit 2, par exemple en suivant les glissières de guidage 12 représentées de façon symbolique, et plus chacun de ces ponts abaisse la réluctance magnétique du trajet offert au flux de dispersion. Le flux principal traversant l'induit 2 se trouve réduit en conséquence de l'accroissement qui en résulte du flux de dispersion. Du fait qu'il ne se produit pendant ce déplacement des ponts aucune réduction du flux total, le point de fonctionnement des aimants permanents ne se trouve pas modifié.Il est de ce fait possible de répéter aussi souvent que l'on veut les manoeuvres d'atténuation du champ sans qu'il risque d'en résulter une désaimantation durable des aimants permanents 3. REVENDICATIONS 1. Moteur à courant continu avec pôles inducteurs saillants et champ d'excitation engendré par des aimants permanents, caractérisé par le fait qu'y est prévu un dispositif atténuateur de champ constitué de ponts (7) en matière magnétique douce interposés entre les pôles inducteurs (3, 5), et que ces ponts sont montés avec possibilité de réglage de maniere à pouvoir occuper des positions correspondant à diverses valeurs de la réluctance magnétique du trajet emprunté par le champ entre un pôle inducteur et le pôle suivant en passant par le pont. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les ponts (7) sont mobiles en coulissement selon une direction radiale par rapport à l'induit (2) et entre celui-ci et la culasse (4) supportant les pôles inducteurs (3,5). 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'espace intermédiaire ménagé entre pôles inducteurs voisins (3, 5) possède au moins dans la région voisine de l'induit (2) une conformation prismatique, et que le pont (7) agencé dans cet espace intermédiaire présente une conformation prismatique correspondante. 4. Moteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les pôles inducteurs (3, 5) et/ou les ponts (7) possèdent un profil latéral qui entraîne une variation au moins approximativement linéaire de la réluctance ma gnétique du trajet emprunté par le champ en traversant les ponts en fonction du déplacement radial de ces derniers 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'est prévu un dispositif de réglage de position commun à tous les ponts (7) et déplaçant ceux-ci de façon synchrone.