Brevet FR2380659A1 — publié le 19780908

L'invention a pour objet un moteur électrique dont la construction est celle d'un moteur du type dit asynchrone et dont la rotation se fait, après une période de démarrage, à la vitesse de synchronisme. Ainsi qu'il est connu, un moteur synchrone a plusieurs avantages importants comme la simplicité de construction de son rotor, son bon facteur de puissance et son couple élevé au démarrage. Toutefois, à pleine charge, sa vitesse de rotation présente par rapport à la vitesse de synchronisme un glissement variable qui est d'autant plus important, et donc d'autant plus gênants que le moteur est de plus faible puissance. Or, on a de plus en plus besoin maintenant de petits moteurs aussi peu encombrants et aussi économiques que possible pour entratner des disques ou des bandes magnétiques à une vitesse qui doit avoir la plus grande précision et la plus grande constance. Les moteurs du type dit synchrone satisfont à cette dernière exigence mais ils ont comme inconvénients un facteur de puis- sance faible et, surtout, un couple au démarrage qui est pratiquement nul. On a cherché depuis longtemps à construire un moteur dans lequel seraient rassemblés les avantages de l'un et l'autre type de moteur, c'est-8-dire, essentiellement, le démarrage avec un couple élevé et la vitesse de rotation à une valeur connue et constante à pleine charge. L'invention a pour but principal d'apporter un tel moteur appelé moteur asynchrone synchronisé dont la construction conserve la simplicité et 1' économie du moteur asynchrone, par exemple celle du type bien connu dit à cage d'écureuil apprécié pour son faible prix de revient. On atteint ce but, selon l'invention, avec un moteur dont le rotor est identique à celui d'un moteur asynchrone, ce rotor étant pourvu à sa périphérie, sur sa face extérieure cylindrique, d'aimants permanents ayant une face polaire proche de cette face extérieure cylindrique, les polarités de ces faces polaires étant alternées en sens circonférentiel au rotor; les aimants sont disposés isolément ou par groupe pour composer des paires en nombre égal au nombre de paires de p8les du moteur. Sur un rotor où les aimants sont disposés par paires, les deux aimants de chaque paire sont diamétralement opposés. L'invention n'impose pas la matiere qui compose les aimants; on peut employer des aimants en alliage métallique spécial ou des aimants réalisés à partir de poudre agglomérée. 3ien entendu, afin de ne pas accroître l'inertie du rotor, il est préférable de se servir d'aimants aussi légers que possible, à base de ferrite par exemple. L'invention n1impose pas non plus la disposition précise des aimants sur le rotor. Avec un rotor en cage d' écu- reuil ayant des barres obliques, on peut prévoir des groupes de plusieurs éléments aimantés espacés en sens longitudinal et constituant ensemble un aimant.Dans un me groupe, les éléments peuvent entre alignés le long d'une génératrice du rotor; ils peuvent aussi, en variante, titre alignés le long d'une barre avec la m8me obliquité de celle-ci par rapport à une génératrice du rotor. Il n'est pas obligatoire non plus que les aimants soient montés sur une seule barre, on peut les placer, par exemple, à cheval sur deux ou plusieurs barres voisines. Pour mieux faire comprendre l'invention, on donnera maintenant une description de plusieurs exemples de réalisation. on se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe par un plan transversal d'un rotor conforme à I 'invention, - la figure 2 est une vue de côté d'un autre rotor conforme à l'invention, avec deux parties arrachées, - les figures 3 et 4 sont des vues de cbté d'un rotor selon l'invent?on montrant des variantes de réalisation. Un moteur conforme à l'invention est identique à un moteur asynchrone classique, à l'exception du rotor. Dans ce qui suit, on se bernera donc à expliquer convent on peut réaliser un rotor destiné à un moteur asynchrone synchronisé. Un rotDr peut être fabriqué, ainsi qu'il est connu en soi, à l'aide d'un ensemble de t8les minces découpées 1 et empilées. Ces tales 1 (figure 1) ont des ouvertures découpées qui servent au passage de l'arbre du rotor et de tirants de serrage; il existe aussi des ouvertures 2 qui sont destinées à recevoir une matière non magnétique telle qu'un alliage dtaluminium coulé, injecté sous pression.Avec ou sans tilles 1, avec ou sans alliage coulé dans les ouvertures 2, le rotor de l'invention a une face périphérique extérieure cylindrique 3 dans laquelle sont ménagés des évidements 4. Ceux-ci ont des dimensions suffisantes pour recevoir chacun un aimant permanent 5 ayant deux faces polaires opposées dont l'une 6 est proche de la face extérieure cylindrique 3 du rotor. Il serait possible de réaliser les aimants 5 et de les monter de façon que la face polaire 6 soit exactement en affleurement avec la face cylindrique 3 et qu'elle rétablisse la continuité de cette dernière. Toutefois, il est suffisant et plus avantageux aupoint de vue du coft de la réalisation, de donner aux aimants 5 des faces polaires planes. Ces aimants peuvent être fabriqués en toute matière convenable. Pour ne pas accroître la masse et donc l'inertie du rotor, il est préférable d'adopter des aimants en ferrite sous forme de pastilles. Les aimants 5 sont disposés par paires, le nombre de paires étant égal au nombre de paires de p8les du moteur, et dans chaque paire les deux aimants sont diamétralement opposés. En sens circonférentiel sur le rotor, les faces polaires 6 des aimants successifs 5 ont leurs polarités alternées m - S -E -S.., comme le montre la figure 1. Dans une bande longitudinale donnée de la face extérieure 3 du rotor, il est possible de monter plusieurs éléments aimantés espacés en sens longitudinal qui constituent un groupe et que 1'on peut considérer, dans l'esprit de l'invention, comme un aimant ou comme équivalent à un aimant. Par exemple, dans un rotor à cage d'écureuil en matière métallique moulée comme illustré par les figures 3, 4, il existe des barres 7 qui s'étendent longitudinalement. En pratique, les barres 7 ne sont pas exactement parallèles à l'axe géométrique-du rotor mais elles ont une légère obliquité, ce qui donne une plus grande régularité au couple de démarrage. Des groupes d'éléments aimantés 5 sont montés sur les barres 7; à cet égard, l'invention laisse le choix entre plusieurs variantes. Par exemple, dans un même groupe leséléments aimantés 5 peuvent titre placés sur une mEme génératrice 8 (figure 3) de la face extérieure 3 du rotor; ils peuvent donc se trouver sur des barres voisines et différentes et il est possible qu'un meme élément aimanté soit fixé à deux barres voisines en chevauchant l'intervalle qui les sépare. Selon une autre variante, dans un même groupe, les aimants 5 peuvent être disposés sur une barre oblique 7 (figure 4) tout en restant dans une mëme bande longitudinale assez étroite. Une autre variante est illustrée par la figure 2. Celle-ci montre un rotor composé comme celui de la figure 1 de tales découpées et empilées 1 et d'une partie en alliage d'aluminium coulé 2. Dans cet exemple, les aimants 5 sont montés en sens circonférentiel comme sur la figurel et, en sens longitudinal du rotor I, ils sont placés dans la zone médiane de ce dernier.Chacun d'eux est une pastille logée dans des évidements qui ont été pratiqués dans les tôles empilées. Ainsi, on peut le voir, les aimants 5 ont chacun une fac- polai-e vosisle matiaLe- ment, proche de la périphérie du rotor I et les faces polaires successives ont des polarités alrverraes, e X - S... On comprendra qu'il n'est pas possible 'imposer le nombre et l'importance des aimants ou es groupes d'éléments aimantés qui doivent être montés sur un rotor ; il n'est pas possible non plus de fournir une formule permettant de déterminer à l'avance ces renseignements.Il est nécessaire, lors de la mise au point et des essais d'un moteur asynchrone synchronisé de procéder à des tâtonnements en fonction du type de moteur et de rotor, de sa puissance et de ses conditions d'emploi. Un moteur conforme à l'invention démarre de la même façon qu'un moteur asynchrone, avec un couple élevé et suivant la même courbe couple-vitesse. Toutefois, à partir d'une certaine valeur de la vitesse, inférieure à la vitesse de synchronisme, le couple se stabilise et la vitesse s 'accroTt rapidement jusqu 'à atteindre et conserver la vitesse de synchronisme. Le moment où se produit cet accrochage dépend bien entendu de l'importance des aimants montés sur le rotor mais il dépend aussi, pour une large part, de la partie asynchrone proprement dite du moteur. I1 y a lieu de noter aussi que l'invention est applicable avec tous les types de moteurs asynchrones, y compris les moteurs monophasés à bague ou à spire de déphasage utilisés dans les électrophones. Rien que dans ce domaine, l'invention permet de disposer de moteurs moins cortex dont la précision ae marche est plus satisfaisante que les moteurs employés jusqu'à présent. Afin de fixer les idées, on peut indiquer que dans un moteur d'une puissance de 15 W on obtient le résultat recherché en montant à la périphérie du rotor des paires d'aimants qui sont constitués chacun par une pastille en ferrite ayant un diamètre de 10 mm et une épaisseur de 6 mm. La fixation se fait par tous moyens appropriés, de préférence par collage à l'intérieur d'un évidement ayant juste les dimensions voulues. REVENDICATIONS 1. moteur électrique dit asynchrone synchronisé comprenant un rotor d'un type quelconque dit asynchrone, caractérisé en ce que ce rotor est pourvu à sa périphérie, sur sa face extérieure cylindrique (3) d'aimants permanents (5) ayant une face polaire (63 proche de cette face extérieure cylindrique (3), ces aimants (5) étant montés par paires avec un nombre de paires égal à celui des paires de pales du moteur, les aimants (5) d'une paire étant diamétralement opposés et les faces polaires (6) des aimants successifs entant de polarités alternées dans le sens circonférentiel. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce s paires d'aimants f53 sont constituées chacune par des aimants individuels. 5. Moteur selon la revendication I caractérisé en ce es les paires d'aimants (5) sont constituées chacune par des groupes d'éléments aimantés disposés dans une bande longitudi nale, les faces polaires (6) visibles étant de la montre polarité à l'intérieur d'une même bande longitudinale. 4. Moteur ayant un rotor à cage d'écureuil avec des barres, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants (5) sont montés chacun respectivement sur une barre. 5. Noteur ayant un rotor à cage d1écureuil avec des barres, selon la revendication 1 caractérisé en ce que les aimants (5) sont montés chacun respectivement sur plusieurs barres voisines en chevauchant l'intervalle qui sépare ces dernières.