Brevet FR2325228A1 — publié le 19770415

La présente invention concerne les moteurs sans noyau magnétique. Comme moteurs sans noyau magnétique du type auquel se rapporte la présente invention, on a décrit, d'une part, dans le brevet U.S. nO 3.360.665 ou dans le brevet allemand nO 1.463.855, un moteur sans noyau magnétique utilisant un rot or comportant une bobine cylindrique dans laquelle un fil métallique est enroulé continuellement suivant une certaine séquence de manière è traverser diagonalement la totalité de la largeur de ltenroulement lorsque, en provenance d'un des pales du champ magnétique, il atteint le ptle suivant et, autre part, dans le brevet U.S. nO 3.694.684, un moteur sans noyau magnétique utilisant un rotor comportant une bobine cylindrique dans laquelle un fil métallique est enroulé su- vant une certaine séquence sous une forme rhombique, deux angles opposés l'un à l'autre de la forme rhombique se trouvant sensiblement au milieu le long de la génératrice du cylindre, et les deux autres angles opposés de la forme rhombique se trouvant aux extrémités supérieure et inférieure de la bobine cylindrique. Dans n'importe lequel de ces moteurs, il est nécessaire que le rotor soit pourvu d'un collecteur destiné à être en contact avec les balais et que les segments respectifs du collecteur soient reliés aux spires de l'enrou- lement de la bobine du rotor.Cette structure a pour défaut que le collecteur et la connexion de ces segments aux spires de ltenroulement de la bobine compliquent et rendent difficile la fabrication du moteur. La présente invention a pour but de résoudre avec succès ces problèmes en dénudant des parties du fil cor,ducteur de l'enroulement de la bobine sur une partie marginale de l'extrémité du rotor de manière que cette partie soit utilisée comme un collecteur. C'est pourquoi la présente invention concerne un moteur sans noyau magnétique oW dans un rotor en forme de cuvette comportant une bobine cylindrique, les parties du fil conducteur de l'enroulement de la bobine se trouvant sur un des bords d'extrémité du rotor en forme de cuvette sont dénudées par enlèvement du revement isolant dudit fil sur la totalité de la périphérie du bord d'extremité et les balais sont amenés en contact avec ces parties dénudes du fil de la bobine. Un objet principal de la présente invention réside dans la réalisation d'un moteur sans noyau magnétique dans lequel aucun collecteur n'est nécessaire et qui est facile à fabriquer. Un autre objet de la présente invention réside dans la réalisation d'un moteur sans noyau magnétique qui présente un rendement élevé. de Un autre objet encore/la présente invention réside dans la :éa'isation d'un moteur sans noyau magnétique qui a une structure simple et qui peut être utilisé pendant une longue période de temps. On va maintenant expliquer la présente invention en se référant au dessin annexé, sur lequel les fig. 1 et 2 montrent un exemple de moteur classique sans noyau magnétique, la fig. 1 étant une vue en coupe schématique du moteur et la fig. 2 une vue en perspective du rotor du moteur représenté sur la fig. 1; les fig. 3 et 4 montrent un exemple de ltenroulement de la bobine rotorique utilisée dans la présente invention, la fig. 3 étant une vue développée de l'enroulement et la fig. 4 une vue en perspective schématique servant à expliquer la façon suivant laquelle est enroulée la bobine;; les fig. 5 et 6 montrent un autre exemple de l'en- roulement de la bobine utilisée dans la présente invention, la fig. 5 étant une vue développée de l'enroulement et la fig. 6 une vue en perspective schématique servant à expliquer la façon suivant laquelle est enroulée la bobine; la fig. 7 est une vue en perspective d'un rotor d'un moteur sans noyau magnétique de la présente invention; la fig. 8 est une vue en perspective partielle de la partie entourée par un cercle A sur la fig. 7, cette vue montrant les fils conducteurs dénudés de l'enroulement de la bobine; la fig. 9 est une vue en coupe partielle suivant X-X de la fig. 8 de la partie dénudée des fils conducteurs; la fig. 10 est une vue en coupe verticale d'un moteur sans noyau magnétique comportant le rotor de la fig. 7 conforme à la présente invention. Dans un moteur classique général sans noyau magné- tique, comme celui représenté de façon spécifique sur la fig. 1, un aimant permanent cylindrique 3 est maintenu par l'intermédiaire d'un élément de fixationlsolant, à l'intérieur de la carcasse en forme de cuvette et constituée par une matière magnétique de façon à former un stator S, une bobine cylindrique 7 est montée sur le bord périphérique dune plaque de support isolante 6 pourvue d'un collecteur 4 sur sa surface supérieure et d'un arbre 5 au centre de sa surface inférieure, de manière à former un rotor R en forme de cuvette inversée, l'arbre 5 de la plaque de support 6 étant supporté en vue de sa rotation par des paliers 9 de sorte que la bobine cylindrique 7 du rotor R se trouve dans un espace libre cylindrique 8 entre la carcasse 1 et l'aimant permanent 3, et des balais 10, fixés à une extrémité au couvercle isolant fermant 1' extrémité ouverte de la culasse 1 en forme de cuvette portent, à l'autre extrémité, contre le collecteur 4 pour acheminer un courant électrique à travers l'enroulement de la bobine du rotor. Comme on peut le voir sur la fig. 2, le rotor R est pourvu du collecteur 4 réalisé par l'assemblage de plusieurs segments montés sur la surface supérieure de la plaque de support 6 et des parties terminales prolongées 11 de ce collecteur 4 sont reliées à des fils de connexion correspondants 12 de la bobine 7 par soudage ou brasage.Ces fils de connexion 12 de la bobine 7 s'étendent vers 11 extérieur, à une partie marginale terminale de la bobine cylindrique, suivant une fréquence qui est un sous multiple entier du nombre de spires total de la bobine 7 (par exemple à chaque 5 spires si le nombre de piles est 5 et le nombre de spires est n). Le nombre de pâles est habituellement 5 ou 7, nombre qui correspond au nombre de segments du collecteur 4. Par conséquent, dans le moteur classique sans noyau magnétique répondant à ce type, un collecteur est toujours nécessaire et, par conséquent, non seulement le prix de revient du moteur est élevé mais on est également obligé, lorsque l'on fabrique la bobine cylindrique, de prévoir spécialement dans la bobine des fils de connexion 12 et de relier ces fils aux parties terminales 11 du collecteur. La fabrication du rotor se révèle donc peu commode. Les fig. 3 et 4 montrent un exemple d'enroulement de bobine rotorique utilisé dans la présente invention. Dans cet enroulement représenté sous une forme développée sur la fig. 5, le fil 21 de la bobine est enroulé de manière à couper diagonalement la largeur totale de l'enroulement quand, partant d'un des pales du champ magnétique, il atteint le pàle suivant, cela comme représenté sur la fig. 4. Les fig. 5 et 6 montrent un autre exemple dans 1- quel le fil 21 de la bobine est enroulé suivant une séquence lui donnant une forme rhombique dont une paire d'angles opposés l'un à l'autre sont disposés sensiblement au milieu, le long de la génératrice du cylindre formé par la bobine cylindrique, et dont les autres angles opposés sont disposés respectivement sur le bord supérieur et le bord inférieur de la bobine cylindrique. Comme on peut le voir sur la fig. 7, un rotor R en forme de cuvette est formé par cette bobine cylindrique, le revAtement isolant du fil de la bobine ax parties courbées se trouvant à une des extrémités périphériques de la bobine cylindrique tant éliminé sur la totalité de la périphérie de a surface terminale qui constitue, sur la fig. 7, la surface terminale supérieure de ladite bobine cylindrique, de façon que le fil conducteur intérieur de la bobine soit mis à nu et forme une partie conductrice découverte qui est utilisée comme 7z5 collecteur contre lequel portent les balais 23 et 24. La référence 25 désigne un arbre du rotor R en forme de cuvette. Comme on peut le voir sur la fig. 8, qui est une vue agrandie partielle de la partie A entourée d'un cercle sur la fig. 7, les bords courbés de la bobine du rotor R sont meulés de manière à présenter une surface sensiblement plate sur la totalité de la périphérie du bord supérieur du rotor. On peut appliquer une couche de placage mésallique, par exemple une couche de palladium, d'or ou de rhodiunt ou d'alliages de ces métaux, sur les conducteurs mis à nu de façon à réduire l'usure, à augmenter la durée de vie utile et à stabiliser la résistance de contact de la partie formant contact électrique. Habituellement, on applique un placage de nickel comme sousw couche avant d'appliquer le placage proprement dit. L'épaisseur de cette couche de placage de nickel est d'environ 7 microns et l'épaisseur de la couche métallique résistant à l'usure est d' viron 3 microns. Sur la fig. 9, qui est une vue en coupe partielle agrandie et faite suivant X-X de la fig. 8, la référence 26 désigne le fil conducteur de la bobine, la référence 27 le revate- ment isolant et la référence 28 la couche de placage. Sur la fig. 10 mentrant un mode de réalisation du moteur sans noyau magnétique selon la présente invention, un aimant permanent cylindrique 31 comportant un trou axial traversant est fixé au moyen d'un élément de fixation 30 en matière plastique à l'intérieur d'une carcasse 29 en forme de cuvette et constitué par une matière magnétique et un entrefer 32 est formé entre la surface intérieure du cylindre de la carcasse 29 et la périphérie extérieure de l'aimant permanent 31 de façon à former un stator S. La référence 33 désigne une plaque de support de bobine en forme de disque constituée par une matière moulée à base de résine synthétique et un arbre 34 est fixé au centre de sa surface inférieure. Une bobine cylindrique 35 est montée, par exemple collée, au bord périphérique intérieur de sa partie supérieure, sur le bord périphérique extérieur de ladite plaque 33 de support de bobine, cela au moyen d'un liant ou autre substance analogue, de maniéré à former un rotor R en forme de cuvette inversée. La référence 36 désigne un palier monté au centre de l'élément de fixation 30 et supportant l'arbre rotatif 34 du rotor R de manière que la bobine 35 du rotor R se trouve concentriquement dans l'entrefer 32 du stator S.Les balais 37 sont fixés, à une de leur partie dtextrémité, à un couvercle 38 en résine synthétique qui est fixé à l'extrémité ouverte de la carcasse 29 du stator en forme de cuvette de manière que 1 t ex trémité libre des balais 27 soit maintenue en contact avec la partie conductrice dénudée 22 présente sur 3 bord terminal supérieur de la bobine cylindrique 35 du rotor R. Si besoin est; la partie conductrice dénudée du rotor peut entre pourmle, sur son bord terminal inférieur, de la bobine cylindrique 35. Quand la présente invention se présente sous la forme décrite ci-dessus, la partie conductrice dénudée presente sur le bord terminal supérieur, ou sur la surface terminale inférieure, de la bobine cylindrique est utilisée comme collez teur et, dans ce cas, le nombre de piles du collecteur correspond au nombre de spires de la bobine.Par conséquent, on peut augmenter le nombre de pales et le porter par exemple à 200, ce qui est considérable par rapport aux 5 ou 7 pales du moteur classique, et on peut donc améliorer remarquablement le rende- ment du moteur au point que, par exemple, le couple soit a2eru fol'environ 6,fiv par rapport au couple des moteurs classiques à o pales sans noyau magnétique, grtce à quoi on peut obtenir une grande puissance de sortie. I1 est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que l'on peut y apporter des variantes ou des modifications dan le cadre de la présente invention tel qu'il est défini par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Moteur sans noyau magnétique comportant un stator comprenant une carcasse cylindrique et un aimant permanent disposé centralement dans cette culasse en formant un entrefer cylindrique vis-à-vis de cette dernière, un rotor cylindrique qui comprend une bobine enroulée sous une forme cylindriquo a deux extrémités de laquelle le fil qui la constitue est coudé pour revenir alternativement vers l'arrière de manière à traverser chaque zone de polaritd différente du champ magnétique et qui est disposée de façon tournante dans ledit entrefer du stator et, enfin, des moyens pour alimenter en courant électriu que ladite bobine du rotor, le moteur susvisé étant caractérisé par le fait que le rotor (R) est pourvu d'une partie condé trice dénudée 22 formée sur l'une des deux extrémités de la bobine cylindrique 21 et que les moyens d'alimentation en courant Ç23 > 24) alimentent en courant électrique le rotor (R) par l'intermédiaire de ladite partie conductrice dénudée (22). 2. Moteursuivant la revendication 1, caractérisé par > le fait que l'on forme la partie conductrice dénudée en ;LLr.r;Z ir revêtement isolant de l'enroulement de la bobine aux endroits sur le bord de ladite extrémité de la bobine cylindrique où l'enroulement de la bobine est coudé de manière à revenir vers l'arrière, et cela sur la totalité de la périphérie dudit bord d'extrémité. 3. Moteur suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite partie conductrice dénudée comporte une couche de placage en un métal résistant à l'usure, cette couche étant formée sur la surface conductrice mise à nu. 4. Moteur suivant l'une quelconque des revendiea- tions précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'alimentation en courant électrique comprennent des balais sup- portés, à l'une de leurs extrémités, par la-périphérie extérieure dudit stator et portant, à leur autre extrémité, contre ladite partie conductrice dénudée du rotor. 5. Moteur suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé par le fait que ledit enroulement de bobine du rotor est enroulé de telle sorte qu'il traverse diagonalement la totalité de la largeur de l'enroulement. 6. Moteur suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé par le fait que ledit enroule ment de la bobine est enroulé de telle sorte qu'il prenne une forme rhombique tandis qu'il s'étend à partir d'une desdites extrémités de la largeur de l'enroulement cylindrique pour revenir à cette mAme extrémité en traversant l'autre extrémité,une une paire d'angles opposés l'un à l'autre de ladite forme rhombique étant disposée sensiblement au milieu la long de la génératrice du rotor cylindrique et les autres angles opposés étant disposés de façon à se trouver respectivement sur ladite première extrémité et sur l'autre extrémité. 7. Moteur suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que l'aimant perma nent du stator est fixé à l'intérieur de ladite carcasse par l'intermédiaire d'un élément de fixation. 8. Moteur suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé par le fait que ledit rotor comporte un arbre supporté en vue de sa rotation par un roulement disposé au centre dudit organe de fixation du stator,