Brevet FR2379933A1 — publié le 19780901

L'invention a pour objet un moteur électrique à vitesse réglable qui est apte à fonctionner, à volonté, selon l'une ou l'autre de deux courbes différentes couple - vitesse, l'une de ces courbes permettant d'obtenir un couple élevé à une faible vitesse et l'autre un couple faible à une vitesse élevée. Le besoin d'un moteur de ce type se fait sentir dans de nombreux domaines, en particulier dans ceux qui comportent l'emploi de bandes magnétiques portant des signaux. I1 est souvent nécessaire de faire défiler ces bandes dans un sens à vitesse lente et très constante, ce qui nécessite un couple élevé, et de les faire défiler en sens inverse à vitesse élevée,mais qui n'est pas forcément précise, ce qui peut se faire avec un couple faible. On connaît déjà des moteurs de ce type, notamment par le brevet américain nO 3.753.068. Selon ce brevet, on obtient le résultat voulu à l'aide d'un rotor bobiné et allongé, une fraction de la longueur de ce rotor bobiné est soumise à l'ef- fet d'un premier champ magnétique de grandeur constante et la fraction restante de la longueur du rot or bobiné est soumise à l'effet d'un second champ magnétique de grandeur variable. Le premier champ magnétique est obtenu à l'aide d'aimants permanents disposés circonférentiellement autour d'une partie du rotor ; le second champ magnétique est obtenu à l'aide d'enroulements entourant des pôles qui sont épanouis circonférentiellement autour d' une autre partie du rotor.En bref, ce moteur comprend deux parties statoriques qui sont espacées dans le sens longitudinal du moteur. I1 en résulte plusieurs inconvénients que l'on peut résumer ainsi : un plus grand encombrement du moteur dans le sens de la longueur, une difficulté plus grande de réalisation pour parvenir à un bon alignement coaxial du rotor et des deux parties statoriques différentes et espacées longitudinalement, un rende- ment moins bon du moteur puisque chaque champ magnétique ntinté- resse directement qu'une fraction de la longueur du rotor bobiné. Le but principal de l'invention est d'éliminer ces inconvénients en apportant un moteur du type défini plus haut ayant un encombrement réduit en longueur, un coût de fabrication moins élevé et un rendement meilleur. On atteint ce but, selon l'invention, avec un moteur ayant un rotor bobiné qui est entouré sur la totalité de sa longueur, ou au moins sur une partie substantielle de celle-ci, par des pièces polaires épanouies associées à des enroulements ces pièces polaires présentent chacune au moins une cavité s'étendant longitudinalement et ouverte en direction du rotor. Chaque cavité contient un aimant permanent allongé ayant deux faces polaires opposées dont l'une est proche du rotor et l'autre est située dans le fond de la cavité De préférence, chaque cavité a, en section droite, un profil rectangulaire dont le plus grand côté est disposé en sens radial par rapport au rotor du moteur et chaque aimant a également une section droite rectangulaire. Par conséquent, chaque aimant peut être un barreau allongé dont les faces, y compris les faces polaires, sont des faces planes. Pour mieux faire apprécier l'invention, on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe par un plan longitudinal passant par l'axe d'un moteur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle selon II-II de la figure 1 de la partie statorique seule du moteur. Le moteur décrit à titre d'exemple est composé de pièces usuelles que l'on ne decrira pas en détail à l'exception des pièces ou des parties de pièces qui sont concernées par l'invention et à propos desquelles on donnera des explications complètes. Dans une carcasse extérieure 1 est supporté libre en rotation un arbre 2 sur lequel est calé un rotor bobiné 3 connu en soi. Dans cet exemple, la partie statorique du moteur comprend quatre pièces polaires allongées qui sont fixées à l'intérieur de la carcasse 1 à l'aide de vis 5. Chaque pièce polaire 4 s'étend sur toute la longueur du rotor 3 ; elle peut être réalisée, ainsi qu'il est connu, en acier doux ou à partir de tôles découpées et assemblées. De plus, chaque pièce polaire 4 a, dans l'ensemble, un profil habituel dans lequel on distingue un corps 4 a et des épanouissements 4 b qui s'étendent en sens circonférentiel autour du rotor 3 (non représenté sur la figure 2). Des enroulements 6 de fil électrique entourent le corps 4 a de chaque pièce polaire 4 en reposant sur les épanouissements 4 b. La face polaire 7 de cers derniers, qui est proche du rotor 3, est incurvée avec un rayon de courbure approprié afin de limiter avec la face extérieure de ce rotor 3 un entrefer aussi faible que possible. De cette façon, le champ magnétique créé par les enroulements 6 et les pièces polaires 4 intéresse la totalité de la longueur du rotor 3. Chaque pièce polaire 4 présente une cavité allongée 8 qui s'étend de préférence sur toute sa longueur et qui est ouverte vers le rotor 3. Autrement dit. chaque cavité 8 s'ouvre dans la face polaire 7. Etant donné le profil habituel, en section droite, de chaque pièce polaire 4, il est possible, et il est préférable, de donner à chaque cavité 8 un profil en section droite qui est rectangulaire avec son plus grand côté 9 disposé en sens radial. Dans chacune des cavités 8 est placé un aimant permanent 10 ayant des faces polaires opposées situées l'une au voisinage du rotor 3, l'autre au fond de la cavité 8, comme le montre la figure 2. Ces aimants 10 peuvent être réalisés de toute manière voulue, par exemple on peut employer un barreau à section droite rectangulaire en alliage spécial, ou bien un aimant composite en poudre agglomérée appelé parfois aimant céramique ou ferrox-dur. Un des avantages apportés par l'invention est justement d'autoriser un choix assez large d'aimants de natures diverses. Ceci est possible à cause du profil rectangulaire que peut avoir la section droite avec un grand côté 9 relativement important qui éloigne l'un de l'autre les deux pôles N-S.On obtient ainsi une bonne protection contre le champ démagnétisant résultant de ce que l'aimant est placé à l'intérieur d'une pièce polaire. La face polaire Il proche du rotor 3 de chaque aimant 10 pourrait être incurvée de façon à maintenir la continuité de la face polaire incurvée 7 des épanouissements 4 a, 4 b. Toutefois, et ceci est un autre avantage apporté par l'invention, il n'est pas nécessaire de donner un profil spécial à la face polaire 11 des aimants 10. On peut utiliser des aimants rectilignes, à faces planes, à profil rectangulaire, qui sont de simples parallélépipèdes. Leur fabrication est simple et de coût réduit.On fixe les aimants 10 dans les cavités 8 par tous moyens jugés convenables, par exemple par collage. De préférence, tous les aimants 10 s'étendent aussi sur toute la longueur du rotor 3 de sorte que la totalité de celui-ci est spumis au champ magnétique-constant qu'ils produisent. On remarquera que la construction d'un moteur conforme à l'invention nécessite la réalisation de la concentrité exacte du rotor 3 et des pièces polaires 4 comme dans un moteur classique. L'emploi et le montage des aimants 10 dans les cavités 8 n'entraînent aucune difficulté supplémentaire. Des moyens connus en soi, extérieurs au moteur de l'invention et non représentés sur le dessins permettent de commander le sens et l'intensité du courant qui circule dans les enroulements 6. Ces moyens peuvent être de type électrique ou électronique. On peut donc modifier le champ magnétique-auquel est soumis le rotor 3, par exemple en créant un flux additionnel qui renforce le champ magnétique produit par les aimants 10, ce qui permet de donner au moteur deux courbes différentes couplevitesse. Bien entendu, l'invention ne doit pas être limitée au nombre de pôles, ni à la variation de flux magnétique indiqués ci-dessus à titre d'exemple. On peut si on le désire, faire varier la vitesse du moteur ae l'invention de toutes les façons connues pour ce type de moteur. Dans tous les cas, il est clair que le moteur de l'invention a un encombrement en longueur aussi faible que possible puisqu'il n'y a plus aucune addition en sens axial de la longueur des aimants 10 et des pièces polaires 4. De plus, l'en- combrement en diamètre du moteur de l'invention n' est pas augmenté puisque les aimants 10 sont logés dans l'épaisseur en sens radial des pièces polaires 4. Par ailleurs, comme ces pièces polaires 4 intéressent toute la longueur du rotor 3, on peut employer un rotor ayant la longueur juste nécessaire, ce qui diminue l'inertie au démarrage du moteur. Inversement, si on admet un rotor plus allongé, on peut utiliser des enroulements 6 moins importants. On a constaté, en pratique que le moteur de l'invention a, dans l'ensemble, un encombrement et une inertie au démarrage qui sont diminués de 30 % environ par rapport à un moteur dans lequel les enroulements et les aimants sont placés en prolongement, en sens longitudinal. REVENDICATIONS 10/ Moteur électrique à vitesse réglable ayant au moins deux courbes différentes couple - vitesse comprenant un rotor bobiné entouré par des pièces polaires associées à des enroulements et par des aimants permanents, caractérisé en ce que les pièces polaires (4) présentent chacune au moins une cavité (8) s'étendant longitudinalement et ouverte en direction du rotor (3), chaque cavité (8) contenant un aimant permanent allongé (10) ayant deux faces polaires opposées dont l'une (11) est proche du rotor (3) et l'autre est située au fond de la cavité (8). 20/ Moiteur électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque cavité (8) et chaque aimant (10) ont en section droite un profil rectangulaire dont le plus grand côté (9) est disposé en sens radial par rapport au rotor (3). 30/ Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 caractérisé en ce que la face polaire Il proche du rotor (3) de chaque aimant (10) est une face plane.