Brevet FR2461389A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne une bobine à enroulement électromagnétique pour un moteur électrique et notamment une bobine pour un moteur plat, sans balais. La figure 1 est une vue en coupe montrant la structure de base d'un exemple de moteur plat, sans balais selon la figure 1, le moteur comporte un cadre de montage 1, un palier 2 fixé sur le cadre 1, un arbre de rotation 3, porté à rotation dans le palier 2, un bossage de montage 4, une culasse 5 fixée sur le bossage 4, un aimant permanent 6, annulaire, une autre culasse 7 et plusieurs bobines 8. Le rotor est formé de la culasse 5 et de l'aimant permanent 6. Le stator comporte l'autre culasse 7 et les bobines 8 montées sur la culasse 7. L'aimant permanent 6 est séparé des bobines 8 par l'entrefer d1 et de la distance d2 de l'autre culasse 7. Dans le montage décrit ci-dessus, les bobines 8 sont alimentées dans un certain ordre. Le courant qui traverse les bobines 8 coupe le flux magnétique de l'aimant permanent 6, ce qui engendre un couple. La figure 2 montre la structure de base d'un autre exemple connu de moteur plat, sans balais. Les organes de la figure 2 qui correspondent à ceux de la figure liportent les memes références. Dans ce second exemple, une autre culasse 5' est fixée à l'extrémité inférieure de l'arbre 3 et la culasse 7 de la figure 1 est remplacée par le circuit imprimé 7'. La culasse 5' est en regard du circuit imprimé 7' en étant séparée de celuici de la distance d3. Il est connu qu'un moteur de ce type fournit un couple important et donne un rendement élevé. La figure 3 est une vue en perspective d'un enroule- ment 8 des moteurs des figures 1 ou 2. L'enroulement 8 a une section triangulaire avec un orifice intérieur 8a. Les bornes 8b sortent de l'enroulement 8. De façon générale, plusieurs enroule- ments 8 (par exemple quatre, six ou huit enroulements 8) sont prévus pour un moteur. A titre d'exemple, lorsque le moteur comporte six enroulements 8, ils sont montés sur la culasse 7 ou le circuit imprimé 7' comme cela est représenté à la figure 4 pour former un stator 14. Les enroulements 8 sont fixés par l'inter- médiaire d'un matériau isolant tel qu'un papier isolant sur la culasse 7 à l'aide de colle. Ainsi la distance dc2 entre l'aimant permanent 6 et la culasse 7 est augmentée de l'épaisseur du papier isolant, ce qui augmente la résistance magnétique (réluctance) de l'entrefer d 2 et diminue le rendement. En outre, il est important que les enroulements 8 soient placés de façon précise sur la culasse 7. Un tel positionnement est très délicat et il faut un dispositif de montage particulier, ce qui augmente le coût de la fabrication. Par ailleurs, on connaît des enroulements tels que ceux représentés à la figure 5. De tels enroulements comportent des flasques 9a, 9b formant un support 9 en résine synthétique. L'enroulement 8 est prévu entre les flasques 9a, 9b. L'enroulement de la figure 5 est monté entre les flasques 9a ou 9b ou une plaque de montage faisant corps, sur la culasse 7. Les flasques 9a, 9b ou la plaque de montage servent à positionner l'enroulement 8 sur la culasse 7. Toutefois, lorsqu'on utilise un enroulement du type de celui de la figure 5, on augmente la distance d2 par l'épaisseur des flasques 9a, ou 9b ou de la plaque de montage. Si l'on réduit l'épaisseur des flasques 9a, 9b ou de la plaque de montage pour réduire l'intervalle d2, on diminue la résistance de l'assemblage. On risque ainsi de déformer la plaque ou les flasques sous l'effet de la chaleur dégagée par l'enroulement 8. La présente invention a pour but de créer un enroulement plat, remédiant aux-inconvénients des solutions connues permettant de diminuer l'intervalle entre l'aimant permanent et la culasse dans le cas d'un moteur plat, sans balais, assurant un montage facile de la bobine sur le moteur et améliorant le rendement de celui-ci. A cet effet, l'invention concerne une bobine sans flasques, ayant une partie plate, l'enroulement étant réalisé sur la surface périphérique de la partie plate, et au moins une partie de la surface périphérique de la partie plate a une forme évitant que l'enroulement ne puisse s'échapper du support dans la direction axiale de la bobine. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est un schéma en coupe transversale de la structure de base d'un exemple connu de moteur plat, sans balais, La figure 2 est une vue en coupe schématique d'une structure de base d'un autre exemple de moteur plat, sans balais, - La figure 3 est une vue en perspective d'un enroulement du moteur des figures 1 ou 2, - La figure 4 est une vue en plan d'un stator du moteur des figures 1 et 2, - La figure 5 est une vue en perspective d'une bobine connue portant un enroulement, La figure 6 est une vue en perspective d'une bobine selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'enroulement ayant été supprimé, - La figure 7 est une vue de côté partiellement coupée de la figure 6, avec un enroulement, - La figure 8 est une coupe transversale de la structure de base d'un moteur plat, sans balais, muni d'un enroulement selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour un moteur correspondant à celui de la figure 1, - La figure 9 est une vue en perspective servant à expliquer les diverses phasesde montage de la bobine selon un premier mode de réalisation de l'invention sur une plaque de montage du moteur de la figure 8, - La figure 10 est une coupe transversale de la structure de base d'un autre moteur plat, sans balais, muni d'enroulements correspondants au premier mode de réalisation, pour le moteur de la figure 2. - Les figures 11 à 14 sont des coupes transversales des parties essentielles des bobines à enroulement selon divers autres modes de réalisation de l'invention, - La figure 15 est une vue en perspective d'un enroulement correspondant à un sixième mode de réalisation de l'invention ainsi que de la plaque de montage portant l'enroulement, - La figure 16 est une coupe transversale d'un moteur plat, sans balais, auquel est appliqué un enroulement selon un septième mode de réalisation de l'invention, - La figure 17 est une vue en perspective éclatée du moteur plat, sans balais de la figure 16, cette figure donnant plus de détails de ce moteur que les figures précédentes. DESCRIPTION DE DIVERS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS DE L'INVENTION - Un enroulement correspondant à un premier mode de réa- lisation de l'invention sera décrit selon les figures 6 et 7. La figure 6 est une vue en perspective d'une bobine 10 pour un enroulement. La bobine 10 ne comporte pas de flasques par comparaison avec la bobine 9, connue, de la figure 5; la bobine 10 est réalisée en une résine synthétique telle que du téréphthalate de butylène (encore appelé PBT). Une cavité 11 à section en forme de V est réalisée dans les deux c8tés de la partie triangulaire 12 de la bobine 10; un support 13 est prévu sur la base de la plaque 12. Des rainures de guidage 14, 15 sont réalisées des deux c8tés de la partie supérieure du support 13. Une saillie 17 est formée entre les rainures de guidage 14, 15 de la partie supérieure du support 13. Au-dessus de la saillie 17, il est prévu un crochet 16. Un organe de guidage 18 fait corps avec la partie inférieure du support 13. La figure 7 montré la bobine 10 munie de l'enroulement 8. L'enroulement 8 est logé dans la cavité 11 à section en forme de V, en étant placé entre la surface inférieure 13a du support 13 et l'organe de guidage 18. Comme la cavité 11 qui reçoit l'enroulement 8 a une section en forme de V, l'enroulement 8 ne peut pas tomber sous l'effet du poids, comme cela est représenté par les flèches à la figure 7. Ainsi, la cavité 11 à section en forme de V bloque le déplacement de l'enroulement 8 dans la direction axiale. La figure 8 montre le cas de bobines 10 munies d'enroule- ments 8 montées dans un moteur plat, sans balais, dont la structure de base correspond à celle de la figure 1. Les parties de la figure 8 qui correspondent à celles de la figure 1 portent les mêmes références numériques. A la figure 8, on a une plaque de montage 19 fixée sur le palier 2. La bobine 10 munie de l'enroulement 8 est positionnée et montée sur la plaque 19. La culasse 5 est écartée de l'autre culasse 7 par une bague 20.. L'arbre 3 est solidaire en rotation de la bague 20. La figure 9 montre une phase du montage de la bobine 10 munie de l'enroulement 8 sur la plaque de montage 19 du moteur de la figure 8. Bien que le dessin ne soit qu'une représentation partielle, la plaque de montage 19 est en forme de disque. Plusieurs découpes 21 sont réalisées dans la périphérie de la plaque de montage 19 en fonction du nombre d'enroulements 8. Les parties 19a sont munies de découpes 21. Un orifice d'engagement est réalisé dans chacune des parties en saillie 19a. Les rainures de guidage 14, 15 de la bobine 10 s'emmanchent sur les deux bords 21a, 21b de la découpe 21 en glissant dans la direction de la flèche à la figure 9. Puis, on engage le crochet 16 de la bobine 10 dans l'orifice 22 de la plaque de montage 19 du moteur. La saillie 19a de la plaque de montage 19 est pressée élastiquement entre la saillie 17 de la bobine 10 et la surface - t461389 supérieure l3b du support 13. La bobine 10 portant l'enroulement 8 est ainsi fixée solidairement sur la plaque de montage 19 du moteur. La figure 10 montre le cas de bobines 10 munies d'enroulements 8 appliquées à un moteur plat, sans balais, dont la structure de base correspond à celle de la figure 2. Les parties de la figure 10 qui correspondent à celles de la figure 2 portent les mêmes références numériques. Pour utiliser la bobine 10 dans le montage de la figure 2, il est prévu un organe de support 23 formé sur la surface inférieure de l'organe de guidage 18. L'organe de support 23 est fixé sur le circuit imprimé 7' par des vis 24. La partie de la bobine 8 placéeentre le support 13 et l'organe de guidage 18 ne coupe pas le flux magnétique de l'aimant permanent 6 (figures 8 et 10). Les figures 11 et 12 représentent un second et un troisième modes de réalisation de bobine. Les côtés de la plaque 12portant l'enroulement 8 ont une section différente de celle de la bobine du premier mode de réalisation. Dans la bobine lOA (figure 11), la section lia présente des deux côtés, une forme en V inversé. L'enroulement 8 est bloqué et ne peut se dégager de la bobine lOA dans les directions des flèches. Dans le cas de la bobine lOB (figure 12), il est prévu une nervure llb dans les deux côtés de la plaque 12, ce qui évite que l'enroulement 8 ne puisse se dégager de la bobine lOB dans la direction représentée par les flèches. Les figures 13 et 14 montrent respectivement un quatrième et un cinquième mode de réalisation de l'invention. DanS ces modes de réalisation, la forme de la surface inférieure 13a du support 13 et celle de l'organe de guidage 18 sont différentes de celles de la bobine 10 du premier mode de réalisation. Dans le cas de la bobine lOC de la figure 13, la surface inférieure 13a et la surface supérieure de l'organe de guidage 18 sont inclinées dans des directions opposées l'une à l'autre. L'organe de guidage 18 de la figure 13 a une certaine épaisseur par comparaison avec celle de l'organe de la figure 7. Dans le cas de la bobine lOD de la figure 14, la surface inférieure 13a du support 13 et la surface supérieure de l'organe de guidage 18 sont en partie horizontales. La figure 15 montre un sixième mode de réalisation d'une bobine selon l'invention ainsi que d'une phase de l'assemblage de la bobine sur la plaque de montage d'un moteur sans balais. Dans 2461389. ce mode de réalisation, des parties en saillie 26, 27 sont prévues sur les deux côtés de la partie supérieure du support 13 de la bobine E. Une partie en saillie 29 courbe, est prévue sur lapartie supé- rieure du support 13. Un orifice d'engagement 28 est prévu à l'extrémité supérieure de la partie courbe en saillie 29. Par ailleurs, un crochet 30 est réalisé dans la découpe 21 de la plaque de montage 19A. Des rainures de guidage 31, 32 sont formées en-dessous et le long des bords 21a, 21b. L'orifice d'enga- gement 28 de la figure 10E reçoit le crochet 30 de la plaque de montage 19A. Les saillies 26, 27 de la bobine 10E sont guidées dans les rainures 31, 32 de la plaque de montage 19A. Ainsi la b"bine 10E munie de l'enroulement, est montée solidairement sur la plaque de montage 19A du moteur. Les figures 16 et 17 montrent un septième mode de réalisation d'une bobine selon l'invention, montée dans un moteur plat, sans balais. Certaines parties du moteur n'ont pas été représentées à la figure 16 pour simplifier le dessin. Selon les figures 16, 17, un logement de palier 41 est fixé par des vis sur un bottier cylindrique 43 formant écran. Le logement 41 porte un palier 42 qui reçoit un arbre rotatif 40. La base 44 du stator est fixée sur la surface infé- rieure du logement de palier 41. L'arbre 40 est inséré de façon solidaire dans une pièce 48. Une culasse de rotor 47, ronde, est fixée à la partie supérieure de la pièce 48. Un support d'aimant 50 porte un aimant permanent 49, un détecteur de position 53 solidaire du support de l'aimant 50 porte un aimant permanent 54 de détection de position fixé sur la pièce 48 par les écrans 57 vissés sur la partie filetée 40a de l'arbre 40. Une plaquette de circuit imprimé 55 est fixée par des vis sur le bottier 43 formant écran. Quatre bobines 45 selon le septième mode de réalisation de l'invention sont montées sur la base 44 du stator de la manière représentée à la figure 9. Toutefois, la structure des bobines 45 de ce mode de réalisation est différente de celle du mode de réalisation de la figure 9. Selon la figure 8, l'enroulement 8 du premier mode de réalisation est porté par la bobine 10 pour se trouver sous l'aimant permanent 6. Dans le mode de réalisation des figures 16, 17, l'enroulement 8 est porté par le support 46 pour se trouver au-dessus de l'aimant permanent 49. Ainsi, la hauteur du support 46 est inférieure à celle de la bobine 10 2461J89 du premier mode de réalisation. Dans le cas du support 46, une saillie 46a et une paire de rainures de guidage 46b, 46c corres- pondent à la saillie 17 de la bobine 10 du premier mode de réali- sation et à la paire de rainures de guidage 14, 15. Par ailleurs, dans le cas de la base de stator 44, la découpe 44a et l'orifice 44b correspondent à la découpe 21 de la plaque de montage 19 de la figure 9 et à l'ouverture 22. De plus, la partie portante du support 46 s'étend latéralement par rapport aux rainures de guidage 46b, 46c. Selon la figure 16, la base 44 et les enroulements 45 forment un stator alors que le rotor est principalement constitué par la culasse 47, la pièce 48, l'aimant permanent 49, le boîtier 50 pour l'aimant, le support 53 et l'aimant de détection de position 54. L'aimant de détection de position 54 est aimanté de façon à présenter quatre pôles. Bien que cela ne soit pas représenté, le circuit imprimé 55 comporte un élément à effet Hall. Le rotor du moteur de la figure 16 comporte un anneau FG 52 maintenu par un support FG 51 (non représenté à la figure 16). La surface périphérique de l'anneau FG 52 est aimantée pour présenter de nombreux pôles qui alternent successivement suivant un pôle N et un pôle S. Le flux magnétique de l'anneau FG 52 est détecté par un composant DME (élément magnétorésistant divisé) porté par un support 56 monté sur le circuit imprimé- 55. U461389 REVENDICATIONS 1 ) Bobine de moteur électrique plat, caractérisée par une bobine sans flasques 10, IOA, 10B, 1OC,1OD, IOE, 46) ayant une partie en forme de plaque (12) et portant un enroulement (8) prévu sur la sirface périphérique de la partie en forme de plaque, et au moins une partie (11, lia, Ilb) de la surface périphérique de la partie en plaque est mise en forme pour éviter que l'enroulement ne puisse se dégager de la bobine dans la direction axiale de la bobine. 2 2 ) Bobine selon la revendication 1, catactérisée en ce que la bobine sans bride comporte une partie de support (13), la bobine sans bride munie de l'enroulement étant montre sur une plaque de montage (19, 19A, 47) d'un moteur plat, sans balai par:l'intermédiaire du support (13). 3 ) Bobine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie (11) de la surface périphérique de la partie en forme de plaque a une section en V. 4 ) Bobine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie (lia) de la surface périphérique de la partie en forme de plaque a une section en V inversé. ) Bobine selon la revendication 1, caractérisée par une nervure (llb) formée dans au moins une partie en plawue 12, lOB). 6 ) Bobine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie en plaque (12) et l'enroulement (8) ont une section triangulaire, la partie (11 correspondant à deux côtés du triangle. 7 ) Bobine selon le revendication 6, caractérisée en ce qu'une partie de l'enroulement (8) prévue sur le côté restant du triangle, est disposée pour ne pas couper le flux magnétique d'un aimant permanent (6, 49) faisant partie du rotor du moteur plat, sans balais, alors qu'une autre partie de 1' l'enroulement prévue sur les deux côtés est disposée de façon à couper le flux de l'aimant permanent. 8 ) Enroulement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie (11) de la surface périphérique de la partie en plaque a une section en V. 9 ) Bobine selon la revendication 7, carac- térisée en ce que cette partie (11a) de la surface périphérique de la partie en plaque a une section en V inversé. ) Bobine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la nervure (llb) est formée dans la partie de la surface périphérique de la partie en plaque. 110) Bobine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie de support (13) comporte une paire de rainures (14, ) et une saillie (17) avec un crochet (16) et une paire de bords (21a, 21b) et de la découpe (21) qui sont prévues dans la plaque de montage (19) d'un moteur plat, sans balais pour être engagées dans les rainures de la partie de support pendant que le crochet de la partie en saillie de la partie de support coopère avec l'orifice réalisé dans la plaque de montage. ) Bobine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie de support (13) comporte une paire de bords (26, 27) et une ouverture (29) et les parties en forme de bords - coopèrent avec une paire de rainures (31, 32) réalisées dans la plaque de montage (19A) d'un m oteur plat, sans balais l'ouverture de la partie de support recevant un crochet réalisé sur la plaque de montage du moteur plat, sans balais.