Brevet FR2425757A1 — publié le 19791207

L'invention concerne une structure pour moteur linéaire à réluctance variable fonctionnant pas à pas ainsi que tout moteur équipé d'une telle structure. En général, les moteurs de ce tvpe comportent une série de circuits magnétiques fixes, régulièrement espacés, par exemple en forme de C. A l'intérieur de ces circuits des éléments magnétisables peuvent se déplacer, perpendiculairement aux lignes de forces qui les traversent lorsque ces circuits magnétiques sont excités. La disposition des éléments mobiles est telle que, lorsque l'un d'eux s'engage dans le circuit magnétique du stator, les autres sont en dehors ou partiellement engagés dans les autres circuits.Les éléments mobiles bien que régulièrement espacés le sont suivant un pas différent de celui du stator. Ainsi lorsqu'on alimente les éléments QU stator suivant une séquence d'impulsions pilotée électroniquement les éléments mobiles, attirés successivement, défilent dans l'entrefer des inducteurs. Il s'ensuit la créa tion d'un mouvement linéaire. Certaines applications necessitent un moteur linéaire de ce type travaillant à faible vitesse et capable de développer une force importante. C'est précisément le but de l'invention de concourir à l'obtention de ce résultat. La présente invention a plus particulièrement pour objet une structure pour moteur linéaire à réluctance variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un stator constitué d'éléments fixes comportant un circuit magnétique, régulièrement espacés, portant chacun un nombre de dents déterminé, et un élément mobile fait en un matériau magnétisable et constitué par une succession continue de dents et d'encoches, les éléments fixes du stator coopérant avec l'élément mobile pour assurer le déplacement de ce dernier perpendiculairement aux lignes de forces qui le traversent lorsque les circuits magnétiques fixes sont excités. L'invention sera 'eux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes dans lesquelles, les memes éléments portent les marnes références et parmi lesclelles : - la figure 1 est une figure explicative ; - les figures 2, 3 et illustrent schématiquement des variantes de réalisation de structures conformes à l'invention. La figure 1 représente schématiquement la position d'un élément mobile 1 engagé dans l'un des éléments 2 fixes du stator d'un moteur linéaire à réluctance variable. Pour calculer la force Fx s'exerçant entre les deux parties fixe et mobile, on utiliser par exemple, la formule de Picou : Fx = (NI}2 dPx dx si l'on suppose a) que les ampérs-tours inducteurs sont maintenus constants pendant tout le déplacement de l'élément mobile b) que le circuit magnétique est suffisamment éloigné de la saturation pour que sa réluctance puisse être considérée comme négligeable vis-à-vis des entrefers, (NI) représente les ampérs-tours d'entrefer et Px la perméarce du circuit magnétique On peut calculer la force qui s'exerce entre un élément du circuit magnétique excité et un élément du circuit magnétique mobile engagé devant le stator. Si l'on désigne par x l'engagement et par 1 la largeur du circuit mobile entre les deux branches du circuit magnétique fixe, la perméance Px a pour expression px = r lx e où/to est la perméabilité du vide et e l'entrefer. Dans cette expression on a négligé les franges du flux qui peut pénétrer dans la partie mobile par les faces latérales. Toutefois celles-ci ont une forme qui varie peu avec l'engagement de telle sorte que dP/dx = o l/e et F = 1/2 (NI) o 1 e Cette expression montre que la valeur de la force F suivant le déplacement de la partie mobile est indépendante de la valeur de x. Conformément à l'invention, le circuit magnétique du stator ainsi que celui du-rotor sont découpés en dents et encoches -; dans ces conditions pendant le déplacement, les dents du stator peuvent se trouver soit en face des dents du circuit =ile, soit en face de ses encoches et l'expérience et le calcul montrent alors que la force développée, fonction du nombre de dents mis s en coincidence, est donc augmentée de façon notable tandis que la vitesse de déplacement est réduite dans le même rapport. Sur la figure 2 on a représenté une première réalisation d'une structure de moteur linéaire à réluctance variole selon l'invention. On a représenté à titre d'exemple quatre élémen-s fixes espacés les uns des autres par une distance L. Ils présentent une structure en Brme de dents et d'encoches et portent les références 10, Il, 12 et 13. Les dents lOa, lob, lOc, lOd de 11 élément 1Ch coïncident avec les encoches 15a, 15b, 15c et 15d de l'élément robile 15 tandis que les dents 11e, 11f, 11g et 11h de l'élément 11 coïncident avec les dents 15e, 15f, 15g, 15h de l'élément mobile 13.D'une manière générale si les dents d'un élément de rang (n - I)élément dit "pré- cédent"tel que l'élément 10 par exemple du-stator,coincident avec des encoches de l'élément mobile, les dents de l'elément dit "suivant" de rang n (élément 11) du stator coïncident avec des dents de l'élément mobile.(n) dans les références choisies correspond aux nombres impairs. Dans la mesure où la dimension des dents reste assez grande vis-à-vis de l'entrefer, la force qui s'exerce sur chaque dent est sensiblement la même que celle qui s'excercerait sur une partie mobile de type classique présentant les memes dimensions hors tout mais qui serait démunie de dents. Dans ces conditions on obtient une force de poussée proportionnelle au nombre de dents de; chaque élément du stator.Si par exemple, la réalisation selon l'invention, telle que décrite à titre d'exemple, comporte quatre dents pour chaque élément, la force de traction est sensiblement quatre fois celle que l'on obtiendrait avec une réalisation de type classique à éléments fixes sans dent Par contre, avec des séquences d'alimentation identiques, la vitesse du moteur se trouve divisée par quatre. Ce résultat est obtenu sans que l'encombrement total du moteur soit augmenté. tu contraire, ce meme résultat peut même entre obtenu avec un encombrement réduit. La- figure 3 par exemple représente schématiquement une dispo- sition dans laquelle l'encombrement du stator, pour une meme force obtenue, est en effet réduit par rapport à celui d'un stator classique sans dents. On agit pour cela sur la distance L1 séparant deux éléments fixes. Il est en effet possible de rapprocher les éléments fixes puisque la seule condition à respecter est que si les dents du premier élément fixe coïncident avec celles de l'élément mobile, celles de l'élément fixe suivant doivent e6re décalées de telle sorte qu'une dent coïncide avec une encoche de l'élément mobile. Ainsi donc les éléments fixes 11, 12, 13 et 14 cnt le même encombre- ment hors tout chacun mais sont rapprochés les uns des autres. Comme dans le cas de la figure précédente, les tests es éléments fixes de rang (n - 1) à savoir les dents des éléments dits "précédents" 10 et 12 coincident avec des encoches de l'élément mobile 15 tandis que les dents des éléments fixes de rang n, à savoir les éléments dits "suivants"11 et 13 coïncident avec des dents de l'élément mobile. a figure 4 représente un autre exemple de réalisation d'une structure conforme àl'invention. Dans cette disposition les dents d'un élément fixe de rang (n- 1! par exemple l'élément 10 dit élément "précédent" se trouve en face d'encoches de l'élément mobile.Les dents de l'élément fixe suivant de rang n portant la référence 11 se trouvent partiellement engagées devant les dents de l'élément mobile. Ensuite les dents de l'élément fixe de rang (n + 1) (réf. 12) nouvel élément "précédent" se trouvent en face des dents Ce l'élément mobile et les dents de l'élément 'fixe suivant, de ran (n + 2) (réf. 13) se trouvent partiellement engagées devant les dents de 'élément mobile Si le décalage est la moitié d'une dent, il est possible de rmilti- plier par deux, la force de traction en alimentant successivement les éléments 10 et 11 ensemble, puis les éléments 11 et 12, puis les éléments 12 et 13 et enfin les éléments 13 et 10. Dans ces conditions la vitesse se trouve, toutes choses égales par ailleurs divisée par deux. Les application de l'invention concernent tous les moteurs linéaires à réluctance variable devant fonctionner à faible vitesse en fournissant une force de traction élevée. REVENDICATIONS 1. Structure pour moteur linéaire à réluctance variable, caractérisée en ce qu'-elle comprend un stator constitué d'éléments fixes comportant un circuit magnétique, régulièrement espacés, portant chacun un nombre de dents déterminé, et un élément mobile fait en un matériau magnétisable et constitué par une succession continue de dents et d'encoches, les éléments fixes du stator coopérant avec l'élément mobile pour assurer le déplacement de ce dernier perpendiculairement aux lignes de forces qui le traversent lorsque les circuits magnétiques fixes sont excités, 2.Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dents d'un des éléments fixes de rang (n - I) dit élément "précédent" colncident avec des encoches de l'élément mobile et les dents d'un des éléments fixes de rang (n) dit élément "suivant" coincident avec des dents de l'élément mobile. 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dents d'un élément fixe de rang (n - 1) dit éLément "précédent" se trouve en face des encoches de l'élément mobile et que les dents de l'élément fixe de rang n le dit élément "suivant" se trouvent partiellement engagées devant les dents de l'élér--ant mobile et ainsi do suite. 4. Moteur linéaire à réluctance variable, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une structure selon l'une des revendications précédentes.