Brevet FR2386184A1 — publié le 19781027

La présente invention concerne un moteur à induction monophasé ou polyphasé dont le rotor est freiné électriquement par exci tation en courant continu de l'enroulement du stator et est verrouillé alors que le moteur est à l'arrêt. Lorsqu'unie tension eontinue est appliquée à l'enroulement du stator d'un moteur à induction à cage d'écureuil normal, aussitôt après déconnexion du réseau monophasé ou polyphasé, un couple de freinage est exercé sur le rotor et ce couple hâte la venue du moteur à l'arrêt. Le couple de freinage à l'arrêt est nul, c'est-à-dire qu'on peut faire tourner facilement le rotor sans effort mécanique spécial. Dans certaines applications, cela est souhaitable, alors que dans d'autres, il faut un couple, rotor bloqué, aussi grand que possible. On connaît des solutions dans lesquelles ce couple, rotor bloqué, est produit par un frein mécanique. Cela implique une complexité technique relativement importante et nécessite des pièces mobiles supplémentaires qui sont sujettes à usure. Ces inconvénients sont évités dans une solution décrite dans la demande de brevet allemand publiée DOS. n 2.136.187. Dans cette demande, le couple, rotor bloqué, est produit par un aimant permanent cylindrique, aimanté diamétralement, qui est monté sur l'arbre dgentratinement, et par une culasse fixe entourant cet aimant permanent et comportant des pôles saillants ou par un aimant permanent annulaire ayant le rnSme nombre de pôles.Cette solution présente l'inconvénient que le couple, ro tor-bloqué, affaiblit le couple de démarrage exercé sur l'arbre d'en traSnement, et se traduit par une pulsation du couple. Dans un autre moteur à induction, à freinage électrique, dé c rit dans la demande de brevet allemand DOS. n 1.144.831, le couple, m2rbkquXestobtenu en pratiquant dans le rotor à cage d'écureuil des évidements axiaux circonférentiels qui correspondent en nombre et en pas aux polies du stator à excitation continue.Cette solution est d'une construction- plus -simple que celle qui est décrite dans la demande DOS. n 2.136.187, mais il est apparu que les évidements doivent être relativement larges et profonds pour que le couple, rotor bloqué, soit suffisamment important, ce qui, en dehors d'une perte de performances du moteur, se traduit par un couple au moteur sujet à des variations importantes selon la position du rotor. I1 en résulte que le couple au démarrage est si petit qu'il ne peut pas vaincre le couple résistant de ltobjet entraîné, La présente invention a-pour objet d'éviter les inconvé' nients des solutions décrites et de prévoir un moteur à induction et, plus particulièrement, un moteur à induction de puissance inférieure à 1 ch., qui est freiné par courant continu et développe un couple5 rotor bloqué, important, alors qu'il est à l'arret, sans que cela se traduise par une détérioration du comportement au démarrage et par des variations de couple. Selon la présente invention, le rotor est conqu comme étant une combinaison d'un rotor magnétique et d'un rotor à cage d'écureuil, c'est-à-dire qu'il comprend un rotor à cage-d'écureuil normal et un rotor à aimant permanent dont le nombre de poAIest égal au nombre de poles excités en courant continu du stator. Un mode de réalisation de la présente invention concernant un moteur à induction avec enroulement auxiliaire en court-cfrcuit de démarrage sera maintenant décrit avee.davantage de détails en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue avant du moteur selon la présente invention La figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne A-B de la figure 1 ; La figure 3 représente la caractéristique du couple pendant un tour du moteur à induction à enroulement auxiliaire en courtcircuit de démarrage des figures 1 et 2, ce moteur comportant un rotor en cage d'écureuil à gorges longitudinales, comme cela eat décrit dans la demande DOS. nO 1.144.831 ; et La figure 4 représente la caractéristique du couple pendant un tour du moteur des figures 1 et 2. La figure 1 représente un moteur à induction bipolaire du type à. enroulement auxiliaire en courtcircuit de démarrage, le moteur se trouvant à 1 t arrêt et l'enroulement du stator étant excité avec du courant continu. Après application d'une tension continue à ltenroulement du stator, le stator 1 est excité magnétiquement d'une façon telle que des pôles nord et sud (N et S) apparaissent aux parties 3 et 4 du stator. Comme cela est représenté dans la figure 2, le rotor 6 comprend deux parties 6 et 7, qui sont placées côte à côte a 'ar- bre 8 de façon que la largeur hors-tout des matériaux magnétiques soit -approximativement égale à celle du stator.6 désigne un rotor à cage d'écureuil normal, et 7 un rotor magnétique ayant le même dia mètre et le meAme sens d'aimantation, dont le nombre de pales et le pas entre pales correspondent au nombre de pôles excités en courant continu et au pas entre pôles du stator, et qui est de préférence en ferrite.Ce rotor 7 tend à prendre, aussitôt que possible, une position dans laquelle ses pôles N et S sont opposés aux pôles de sens contraire du stator. Les pôles N et S ont tendance à conserver cette position malgré le couple appliqué à l'arbre du rotor 8, tant que l'enroulement du stator 2 est parcouru par du courant continu. Selon le rapport entre les largeurs des deux parties constituant le rotor, soit la puissance du moteur est élevée et la puissance de freinage faible, soit l'inverse, L'avantage particulier du mode de réalisation de la présente invention réside dans le fait que le couple au démarrage du moteur est indépendant de la position du rotor, lorsque le moteur est branché au réseau monophasé ou polyphasé. De plus, il ne se produit aucune pulsation du couple, lorsque le moteur est en fonctionnement. La figure 3 représente la earactéristique du couple en fonction de la position du rotor d'un petit moteur bipolaire à induction à cage d'écureuil à enroulement auxiliaire en court-circuit de démarrage ayant une puissance nominale de 10 watts et un diamètre de rotor de 29 mm, le rotor emportait deux rainures longitudinales pour le freinage en courant continu, comme cela est décrit dans la demande DOS. nO 1,144.831. Comme on peut le constater, le moteur a un couple qui varie dans une large plage avec des valeurs- minimum extrêmement basses, qui peuvent provoquer des difficultés de démarrage ne pouvant être évitées que par une augmentation considérable des dimensions et, par conséquent, du prix du moteur. Par contraste, la figure 4 représente la caractéristique du couple pour un moteur ayant la même puissance nominale et la même caractéristique couple-vitesse, mais réalisé selon la présente invention, c'est-à-dire incorporant une combinaison rotor à cage d'écureuil/rotor magnétique. On remarquera que les variations du couple ne représentent qu'une fraction de celles du moteur de conception classique ; ces variations sont seulement provoquées par les rainures du rotor à cage d'écureuil et par les rainures des enroulements en court-circuit du stator, c'est-à-dire qu'ellesseraient également présentes si le mezme moteur n'était équipé que d-'un rotor à cage d'écureuil. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Moteur à induction monophasé ou polyphasé dont le rotorest freiné par-une excitation en courant continu de l'en- roulement du stator et est bloqué lorsque le moteur est à l'ar rebat, caractérlsé én ce que le rotor comprend la combinaison d'un rotor à cage d'écureuil-et d'un rotor magnétique, c 'est-à-dire qu'il est constitué d'une partie à cage d'écureuil et d'une partie à aimant permanent, dont le nombre de pôles est égal au nombre de pôles excités en courant continu du stator 2 - Moteur à induction monophasé ou polyphasé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties du rotor sont placées côte à côte et ont une largeur- hors-tout égale à celle de la couronne du stator ou proche de celle-ci. 3 - Moteur à induction monophasé ou polyphasé selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que le rapport des largeurs des deux parties du rotor est choisi en fonction des caractéristiques exigées du moteur relatives à la puissance et au couple, rotor bloqué. 4 - Moteur à induction monophasé ou polyphasé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rotor à aimant permanent est en ferrite.