Brevet FR2369729A1 — publié le 19780526

L'invention concerne une machine électrique pas à pas (à aimant ou à réluctance variable) fonctionnant avec un faible niveau de bruit. Une machine de ce type est essentiellement constituée de ma nière classique d'un stator muni d'un certain nombre de pôles excités individuellement, à l'intérieur duquel peut tourner soit un aimant, soit un rotor denté. Examinons le cas où le rotor est un aimant. Lorsqu'un pôle du stator est excité, l'aimant rotorique a tendance à se mettre en face des pôles du stator jusqu'à ce que la réluctance du circuit magnétique soit minimale. En excitant ainsi successivement chaque pale du stator on provoque la rotation du rotor. Un risque important existe de voir apparal,tre au niveau des pales du stator en coincidence avec l'aimant une force d'attraction, dirigée dans une direction normale à celle du déplacement. Cette force peut être suffisamment importante pour provoquer une déformation du circuit magnétique, elle-même génératrice de bruit. Si, pour limiter ce défaut, on diminue le courant d'excitation, on diminue les forces de rotationzdone le couple, et par suite les performances de la machine. La présente invention a pour but de palier ces inconvénients - et concerne une machine tournante pas à pas dans laquelle les forces d'attraction sont notablement réduites sans que les forces de rotation s'en trouvent affectées. Elle concerne plus particulièrement une machine tournante pas à pas fonctionnant avec un faible niveau de bruit, du type comportant essentiellement : d'une part un stator muni d'un certain nombre de bobines excitatrices groupées par pâles, chaque paire de bobines correspondant à deux palets opposés dont l'axe commun est situé dans un même premier plan, étant alimentée en série et se trouvant donc excitée durant un meme cycle d'excitation; d'autre part un rotor constitué par un aimant qui tend a se mettre en colncidence avec l'axe des poules excités du stator jusqu'a ce que la réluctance du circuit soit minimale. Selon l'invention on excite simultanément en série deux paires de pâles dont les axes sont, respectivement situés, pour la première, dans ledit premier plan, pour la seconde,dans un plan faisant avec le premier un angle égal à 900. Dans ce cas le rotor possède également deux paires de pèles au lieu d'une paire, les pâles se succèdant suivant un angle de 900. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - les figures I et 2 illustrent l'art connu, - les figures 3 et 4 montrent schématiquement le mode d'alimentation des bobines et le nouvel agencement du rotor conformément à l'inven- tion. Les mAmes éléments portent les mêmes reférences dans toutes les figures. Afin de mieux mettre en évidence les avantages et les caractéristiques de l'invention, une comparaison est établie comme cidessous entre deux machines, l'une d'un type connu prise comme réference, l'autre réalisée conformément à l'invention, présentant lesmêmes performances que la précédente mais avec un niveau de bruit notablement réduit. L'agencement du stator et du rotor d'une machine -pas à pas du type connu est représenté sur la figure 1 et le schéma d'alimentation des bobines excitatrices correspondant sur la figure 2. Le stator 10 comporte 8 piles référencés 1 a 8. Ce nombre de piles est choisi arbitrairement dans l-exewple décrit pour la clarté de la description qui va suivre. A l'intérieur du stator se trouve le rotor 11 constitué par un aimant bipolaire. Les bobines d'excitation sont référencées blà b8. Dans ces conditions quand les bobines bl et b5 sont excitées le rotor occupe la position représentée sur la figure 1. Il existe, durant la période d'excitation des bobines concernées, entre le rotor et les pâles en coincidence, une force d'attraction dirigée dans une direction normale à celle du déplacement, qui provoque une déformation du circuit magnétique. Lorsqu'on excite successivement les couples de piles opposés 1 eut 5, puis 2 et 6, puis 3 et 7 et enfin 4 et 8 et de nouveau 1 et 5 etc..., on prOduit une onde de déformation qui fait le tour du stator en le déformant.Cette onde est d'autant plus importante que les ampères-tours d'excitation sont élevés. Il en résulte un bruit qui peut titre très important quelles que soient les précautions prises pour augmenter la rigidité du circuit magnétique. Comme cela a été dit précédemment, la présente invention permet de palier ces inconvénients grace à un agencement du rotor et un nouveau schéma d'alimentation des bobines d'excitation de telle sorte que, à performances égales, le bruit soit notablement diminué. Cet agencement conforme à l'invention est représenté sur la figure 3 et le schéma d'alimentation des bobines excitatrices correspondant est représenté sur la figure 4. Dans l'exemple choisi le nombre de pèles du stator 10 est conservé mais le rotor 12 est tétrapolaire. Dans ces conditions, quand les bobines bl, b3, b5 et b7 sont alimentées, le rotor prend la position représentée sur la figure 3. I1 est possible de conserver le même couple de rotation avec des ampères-tours réduits de moitié sur chaque p8le du stator. Dans ces conditions, les forces attractives sont divisées par 2 et s'exercent dans deux plans perpendiculaires. Par rapport à la disposition classique l'effort d'attraction est réparti dans l'espace. L'expérience montre que dans ces conditions le niveau de bruit résultant est considérablement réduit. On obtient le mouvement de rotation en alimentant b(l,3,5 et 7) en série, puis b (2,4,6 et 8), puis b (7,5,3 et 1) (ctest-à-dire en inversant le sens du courant dans les bobines) puis b(8,6,4 et 2)(c'est-à-dire en-inversant le sens du courant) puis à nouveau b(l,3,5 et 7) en série etc... Il est possible d'éviter le changement de sens de circulation du courant en superposant sur chaque pole du stator deux bobines enroulées en sens invers (non représentées sur la figure) qui seront alors utilisées alternativement. Si l'on désigne ces nouvelles bobines par bl' b2' b3' b4' b5' b6' b7' et but la rotation s'obtient alors à partir-de l'alimentation de b(l,3,5,7) en série, puis b(2,4,6,8) en série puis b(l' 3' 5' 7') en série, puis b(2'4t6'8') puis à nouveau b(l,3,5,7). Dans 1'exemple décrit le nombre de bobines en série a été multiplié par deux mais ce facteur de multiplication peut être différent. Dans ce cas le nombre de pales du rotor est ajusté pour que le couple soit équivalent à celui d'une machine pas à pas classique. REVENDICATIONS 1. Machine électrique pas à pas fonctionnant avec un niveau de bruit réduit, du type comportant essentiellement d'une part un stator bobiné et un rotor à aimant, d'autre part des bobines excitatrices, machine caractérisée par le fait que chaque paire de bobines montées en série et associées à un couple de pâles opposés ayant leur axe situé dans un premier plan, est également montée en série avec au moins une autre paire de bobines elles-memes montées en série et associées à un autre couple de pales opposés ayant un axe commun situé dans un plan faisant avec le premier un angle égal à 90'degrés, 2. Machine électrique selon la revendication l, caractérisée en ce que chaque pale comporte deux bobines enroulées en sens inverse permettant le changement de polarité.