Brevet FR2368172A1 — publié le 19780512

L'invention concerne un moteur électrique, comportant plusieurs enroulements disposés sur le stator extérieur et un rotor qui tourne dans le stator, est réuni à un arbre et porte des pâles radiaux associés aux enroulements. On connaît des moteurs de ce type (premier fascicule de la demande allemande publiée sous le nO 2 028 228), utilisés comme moteurs synchrones, comme moteurs à courant continu sans collecteur, ou comme moteurs pas-à-pas. Dans les moteurs connus, les enroulements sont répartis sur le stator entourant le rotor L'invention a pour but de fournir un moteur, plat en direction perpendiculaire à l'axe de rotation et pouvant être donc utilisé dans des conditions de place données qui exigent une construction aplatie. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le moteur est subdivisé en plusieurs moteurs partiels décalés axialement entre eux, tous les enroulements des stators partiels étant disposés dans la zone d'un plan passant par l'axe de rotation, que les rotors partiels décalés axialement sont placés sur un arbre commun, et que les pôles des moteurs partiels sont montés sur le rotor avec des décalages angulaires qui correspondent à ceux des enroulements de stator dans la zone du plan. L'agencement selon l'invention conduit à un allongement axial du moteur, et à une réduction de la hauteur horstout; ainsi par exemple à largeur égale,la hauteur est rédui te du fait que les enroulements ne contribuent en rien à la hauteur. Un telle construction de moteur peut être utilisée pour des moteurs synchrones, des moteurs pas-à-pas ou des moteurs à courant continu sans collecteur. L'invention peut trouver application dans des types de moteurs, dont le rotor est muni de pôles en fer doux, ou de pôles formés d'aimantes permanents, aussi bien que d'électroaimants. S'il est prévu seulement des pôles en fer doux, il faut utiliser au moins trois moteurs partiels; les pôles de rotor sont alors décalés entre eux de 1800, n étant le nombre n des moteurs partiels. Pour n = 3, les rotors occupent donc des positions mutuelles de 0 , 600 et 1200. Si le rotor est muni d'aimants, le nombre des moteurs partiels doit etre de deux au moins, avec, comme précédemment, un décalage de 1800 entre les pôles de rotor des moteurs partiels. Dans 1 cas deux moteurs partiels, les plans des deux enroulements peuvent être placés dans le plan passant par l'axe du rotor et dans lequel doivent se trouver tous les enroulements; l'angle de décalage des pôles de rotor est alors de 900.Dans cette forme de réalisation, chacun des deux enroulements est alimenté successivement (c'est-à-dire pour l'ajustement en diverses positions du rotor) en un courant de signe algébrique différent, ce qui a lieu automatiquement pour une utilisation en courant alternatif (moteur synchrone), et par inversion de polarité pour des moteurs à courant continu (moteur pas-à-pas, moteur à courant continu sans collecteur). On peut également disposer les enroulements par paire sur les côtés des rotors, leurs axes étant alors perpendiculaires à l'axe de rotation; de plus, les plans des enroulements sont sensiblement perpendiculaires au plan dans la zone duquel doivent se trouver les enroulements. Il peut être prévu sur chaque rotor une paire de pôles, aussi bien que plusieurs paires de pôles réparties uniformément. Le moteur peut être utilisé, par exemple, pour l'entraînement dans un appareil cartographique. De tels appareils doivent etre de construction plate, notamment lorsqu'ils sont destinés à être tenus à la main; un moteur agencé conformément à l'invention répond à cette condition. Pour déplacer le repère dans une direction, on peut prévoir deux tiges filetées, sur lesquelles sont posés des écrous portant le repère et dont chacune peut être entraînée par un moteur selon l'invention. Une disposition identique peut être prévue également pour la deuxième direction de mollvement de l'appareil cartographique. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures la, lb, et 1c représentent une forme de réalisation avec deux moteurs partiels et une paire de pôles formés d'aimants permanents; la figure 2 montre une forme de réalisation avec trois moteurs partiels et une paire de pôles formés d'aimants permanents; la-figure 3 représente une forme de réalisation avec trois moteurs partiels et deux paires de pôles formés d'aimants permanents par rotor partiel; la figure 4 représente une forme de réalisation avec trois moteurs partiels et une paire de pôles d'aimantation en fer doux; la figure 5 montre un cas d'application d'un moteur agencé conformément à l'invention. Dans la figure la, la référence 1 désigne la carcasse d'un moteur, représentée en coupe, dans laquelle est logé un arbre tournant 2. A la carcasse 1 sont fixés deux enroulements 3, 4 decalés axialement entre eux, dont les axes sont perpendiculaires au plan de coupe, c'est-à-dire qui sont bobinés en direction des flèches et se trouvent donc tous deux dans le plan du dessin. Les parties des enroulements perpendiculaires à l'arbre 2 font le tour de celui-ci, par exemple comme indiqué en tirets dans la vue en plan du moteur selon la figure lb. A l'arbre 2 sont réunis des rotors 6, 7, qui sont munis chacun d'une paire de pôles et aimantés dans deux directions perpendiculaires entre elles et à l'arbre 2. Le rotor 6 est aimanté dans le plan du dessin, comme indiqué par les désignations polaires N et S, tandis que le rotor 7 est aimanté perpendiculairement au premier, comme indiqué par la désignation N. En cas d'utilisation comme moteur à courant continu sans collecteur, les enroulements 3 et 4 ont raccordés respectivement aux bornes 8 et 9 de la figure lc. Par l'interme- diaire d'inverseurs de polarité 10, îl et d'un commutateur 12, les bornes 8, 9 sont reliées à la source de courant continu 13. Dans la position représentée du commutateur 12 et de l'inverseur de polarité 0, un courant circule à travers l'enroulement 3 dans une direction déterminée. Sous l'action de ce courant, le rotor ient-dans une position s 'écartant de 900 de la position représentée. Lorsque le commutateur 12 change de position, il circule dans l'enroulement 4 un courant qui fait tourner le rotor de 900 supplémentaires.Le commutateur 12 et l'inverseur de polarité 10 changent ensuite de position, de sorte qu'un courant de sens opposé à celui de la première hypothèse circule dans l'enroulement 3 et fait tourner de nouveau le rotor de 900. Cela a lieu encore une fois après le changement de position du commutateur 12 et de l'inver- seur de polarité 11.En cas d'utilisation comme moteur à courant continu sans collecteur, cette commutation se produit de façon continue, tandis qu'en cas d'utilisation comme moteur pas-à-pas, la commande a lieu par une commutation appropriée des éléments 10 à i2 en fonction des pas devant être effectués, qui sont représentés par les quatre positions décrites plus haut. En cas d'utilisation comme moteur synchrone, les deux enroulements sont commandés par des tensions alternatives dé phasées de 900. On se rend compte d'après la figure lb que l'agencement selon l'invention conduit à un moteur plus étroit, mais de plus grande longueur (figure la). Dans la figure 2, qui montre un schéma de principe, il est prévu, sur les côtés des rotors 15 à 17 fixés sur un arbre commun 18, des paires d'enroulements 20 à 22, dont les plans de bobinage sont parallèles à l'arbre 18 et les axes perpendiculaires à cet arbre. Les directions d'aimantation des trois rotors sont différentes et décalées entre elles de 600. Lorsque la paire d'enroulements 21 est alimentée en une polarité du courant continu, le rotor 16 tourne dans le sens des a4- guilles d'une montre; cette rotation se poursuit lors de l'alimentation de la paire d'enroulements 22 et atteint 1800 après l'alimentation de la troisième paire 20. La rotation de 3600 du moteur est atteinte par une alimentation successive en courant de polarité inverse. Les enroulements 20 à 22 ne se trouvent pas dans un plan passant par l'axe des rotors, mais sont per pendiclaires à ce plan; cependant, ilF sont disposés tous dans la zone de ce plan, ce qui détermine une réduction de la hauteur du moteur. Pour plus de facilité, la carcasse du moteur a été laissée de côté dans la figure 2. Un moteur triphasé peut être réalisé également suivant les principes de la figure 1. Il existe alors trois moteurs partiels1 dont les trois enroulements se trouvent dans un plan comme dans la figure 1; il n'est donc prévu qu'un enroulement, au lieu de deux placés de part et d'autre. Comme dans la figure 2, les pôles de rotor sont décalés entre eux de 600. La figure 3 ne se distingué de la figure 2 que par la présence de quatre pôles magnétiques de polarité alternée sur chaque rotor 30 à 32. Pour obtenir la rotation complète, on n'a plus besoin ici d'inverseurs de polarité; dans ce moteur, il suffit de relier les paires d'enroulements 33 à 35 l'une après l'autre à la source de courant continu, la rotation complète étant atteinte lorsque tous les enroulements ont été alimentés deux fois. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 4, les trois rotors prévus 40 à 42 sont munis seulement de paires de pôles en fer doux. En alimentant successivement les enroulements 43 à 45 de façon que ceux de chaque paire forment des pôles magnétiques agissant différemment sur le rotor, on obtient une rotation de 1800; une nouvelle alimentation de ces enroulements en courant de même polarité ou de polarité inverse achève la rotation complète. Dans cet exemple, il est prévu également, sur le côté du stator, des noyaux en fer doux 46, relié l'un à l'autre sur le retour. Le moteur de la figure 4 peut être exécuté aussi bien avec quatre pôles en fer doux, par exemple (géométriqe- ment analogue à la figure 3). Pour une utilisation comme moteur synchrone, les enroulements devraient être alimentés en courants déphasés de 600. La figure 5 montre quatre moteurs pas-à-pas 52a et 52b à 55a et 55b, qui sont fixés sur une plaque-support transparente 51 et sont subdivisés chacun en deux parties. Les arbres de sortie des moteurs sont réunis chacun à une tige filetée 56 à 59. Une rotation imprimée par les moteurs aux tiges filetées 56 à 59 détermine une translation lente sur celles-ci d'organes 60 à 63, qui sont bloqués en rotation ec servent pratiquement d'écrous. Entre les deux organes 60, 61 et 62, 63 se faisant vis-à-vis sont tendus des fils métalliques 64 et 65, dont le point d'intersection 66 représente à chaque fois un repère.Au moins une extrémité de chaque fil 64, 65 est réunie avantageusement au moyen d'un ressort à l'un des organes 60 63. Entant donné que les moteurs se correspondant, par- exemple 52a et 53a ou 54b et 55bg reçoivent en même temps des impulsionsr il se produit une translation pa rallèle des fils 64, 65 et des organes 60, 61 ou 62, 63, ce mouvement ayant lieu par de petits pas, qui dépendent du pas de filetage des tiges 56 à 59 et de la fréquence des impulsions. Avec des enroulements des moteurs disposés parallèlement à la plaque-support, la hauteur de l'appareil cartographique est déterminée essentiellement par l'épaisseur des rotors des moteurs pas-à-pas, l'épaisseur de la plaque et celle du logement de la carte derrière la plaque 51. REVENDICATIONS 1.- Moteur électrique comportant plusieurs enroulements disposés sur le stator extérieur et un rotor qui tourne dans le stator, est réuni à une arbre et porte des pôles radiaux associés aux enroulements, ledit moteur étant caractérisé en ce qu'il est subdivisé en plusieurs moteurs partiels décalés axialement entre eux, tous les enroulements des stators partiels étant disposés dans la zone d'un plan passant par l'axe de rotor, en ce que les rotors partiels décalés axialement sont placés sur un arbre commun, et en ce que les pôles des moteurs partiels sont montés sur le rotor avec des décalages angulaires qui correspondent à ceux des enroulements de stator dans la zone du plan. 2.- Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pôles sont formés d'aimants permanents. 3.- Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pôles sont en un matériau d'aimantation douce. 4.- Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu n moteurs partiels ( n73), dont les pôles de rotor sont décalés entre eux de 1800. n 5.- Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu n moteurs partiels (n72), dont les pôles de rotor sont décalés entre eux de 1800. n 6.- Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les enroulements se trouvent dans le plan et entourent les rotors partiels. 7.- Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les enroulements sont disposés par paire sur les côtés des rotors, leurs axes étant sensiblement perpendiculaires à l'axe de rotation et à peu pres perpendiculaires au plan. 8.- Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun des enroulements est ali menté successivement en un courant de signe algébrique différent. 9.- Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7 et 8, caractérisé en ce qu'il est prévu plus d'une paire de pôles par rotor. 10.- Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par son utilisation comme moteur pas-à-pas. 11.- Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par son utilisation pour l'entraînement d'un appareil cartographique, dans lequel au moins un repère est déplacé dans une direction au-dessus de la carte auvmoyen de deux tiges filetées placées latéralement, sur lesquelles sont posés des écrous réunis au repère, chaque tige filetée étant entraînée par un moteur. 12.- Apparéil cartographique selon la revendication 11, caractérisé en ce que, pour la deuxième direction de déplacement du repère, il est prévu, perpendiculairement au premier dispositif d'entraînement formé de tiges filetées, d'écrous et de moteurs, un deuxième dispositif d'entrainement analogue, et en ce que le point d'intersection des jonctions des ecrous forme le repère.