Brevet FR2474248A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne un rotor composé perfectionné pour un moteur électrique pas à pas et un procédé per- fectionné pour assembler les pièces composant un tel rotor. On connaît des moteurs électriques pas à pas com- mandés par des impulsions fournies par un circuit transistorisé ou d'autres circuits équivalents connus. Ils comprennent généralement un circuit magnétique principal formé par un stator et un rotor et une bobine couplée magnétiquement au stator par une ou plusieurs pièces de noyau constituées par des plaques d'acier ou de fer de forme rectangulaire simple ou en U, qui s'étendent à travers la bobine vers des parties du stator. De tels moteurs sont décrits, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 754 155, 3 818 690, 3 860 842, 3 984 709, 3 989 967 et 4 079 279. Le brevet cité en dernier décrit un moteur pas à pas qui utilise un disque de rotor d'un matériau magnétique dur et cassant. La fabrication de rotors comprenant de tels matériaux pose des problèmes en ce sens que les disques faits de ces matériaux cassent facilement et sont difficiles à manipuler en raison de leur fragilité, surtout au moment o le disque doit être ajusté avec pré- cision et attaché à un arbre, dont peut faire partie un pignon pour commander le rouage d'un dispositif d'horlogerie. Pour résoudre ces problèmes, il a été proposé d'utiliser un disque de rotor annulaire, dans le trou central duquel est cimenté un anneau de laiton destiné à donner de la stabilité à un moyeu en plastique moulé. Ce dernier possède une partie supérieure formant pignon, une partie médiane cylindrique formant le moyeu proprement dit et sur laquelle est emmanché à force le disque annulaire avec l'anneau de laiton cimenté à l'intérieur et une partie inférieure cylindrique ayant un diamètre légèrement plus grand que la partie médiane pour supporter le disque. Dans cette pièce en plastique est emmanché à force un axe ou arbre d'acier définissant l'axe de rotation. Le rotor est complété par l'emmanchement à force d'une bague de laiton sur l'arbre à côté du pignon pour empêcher le mouvement axial de la pièce en plastique sur l'arbre. On voit qu'un tel rotor comporte de nombreuses pièces et que son assemblage est donc coûteux. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique no intitulé "Rotor Assembly and Process For Making Same" déposée conjointement par Migeon et la demanderesse décrit un rotor composé perfectionné pour un moteur pas à pas et un procédé pour son assemblage. Selon ce document, on place un anneau de rotor en matériau magnétique cassant par une face plane contre une surface annulaire d'ajustement ou de référence préformée par moulage sur un moyeu en matière thermoplastique puis on façonne par thermoformage des portions localisées du moyeu près de l'autre face plane de l'anneau de rotor pour former contre cette face un second épaulement annulaire afin de bloquer l'anneau de rotor en position ajustée. D'autres portions localisées du moyeu sont façonnées par thermoformage en une lèvre annulaire intérieure dirigée radiale- ment vers l'intérieur et pénétrant dans une gorge prévue à cet effet sur l'arbre supportant le moyeu, empêchant ainsi le mouvement axial du moyeu et de l'anneau de rotor monté sur lui par rapport audit arbre. L'invention vise à apporter un rotor composé per- fectionné pour un moteur pas à pas, de même qu'un procédé pour son assemblage, qui assurent l'ajustement précis du disque de rotor, ou d'un élément de rotor semblable en matériau cassant, réduisent en même temps les risques de rupture de disque ou élément analogue à un minimum et utilisent un petit nombre de pièces et d'opérations d'assemblage. Dans un mode de réalisation typique de l'invention, le rotor composé comprend un arbre central qui présente une première surface annulaire de butée s'étendant radialement à partir de l'arbre, un moyeu monté sur l'arbre et présentant une seconde surface annu- laire de butée s'étendant radialement et espacée de la première sur- face de butée sur l'arbre, ainsi qu'un disque de rotor annulaire porté par le moyeu et dont une face plane occupe une position pré- ajustée sur le moyeu. Une caractéristique importante de l'invention est la disposition sur l'arbre d'une rondelle de serrage dont une partie annulaire intérieure est serrée entre la première surface de butée sur l'arbre et la seconde surface de butée sur le moyeu et dont la partie périphérique élastique porte axialement sur l'autre face plane du disque et agit sur elle à la façon d'un ressort, pres- sant ainsi le disque sur le moyeu à ladite position préajustée. Le risque de rupture du disque de rotor cassant est fortement réduit parce que l'élasticité de la partie périphérique de la rondelle empêche l'application de charges excessives au disque pendant l'as- semblage. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée montrant les pièces composant un moteur pas à pas comprenant un rotor selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'arbre central; - la figure 3 est une coupe axiale du moyeu et du disque de rotor porté par lui; - la figure 4 est une coupe axiale partielle d'un rotor composé selon un exemple de réalisation préféré de l'invention; - la figure 5 est une coupe axiale partielle d'un rotor composé selon un autre exemple de réalisation préféré. La figure 1 représente un moteur pas à pas auquel l'invention est applicable. Succinctement,il comprend un stator formé d'une partie supérieure 2 et d'une partie inférieure 4, toutes deux en matériau magnétiquement perméable, et un rotor 6 sous forme d'un disque annulaire en matériau magnétique cassant à champ coercitif élevé. Le rotor 6 est supporté par un moyeu 7 sur un arbre central 8 pour pouvoir tourner dans l'intervalle entre la partie supérieure et la partie inférieure du stator. L'arbre est lui-même supporté aux extrémités opposées par un palier supérieur 11 dans la partie de stator supérieure et par un palier inférieur 12 dans la cage 14 d'un mouvement d'horlogerie. Une bobine ou enroulement 16, recevant le courant d'excitation, sous forme d'impulsions de signe constant par exemple, est couplé magnétiquement à la partie supérieure et la partie inférieure du stator par des pièces de noyau en L 18. Le moteur pas à pas est monté sur la cage 14 du mouvement dans un bottier approprié (non représenté) par des supports tubulaires 14a et des vis 20. Le moteur est de préférence du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 079 279, auquel il y a lieu de se reporter pour plus de détails. La figure 2 montre l'arbre 8 avec ses extrémités 8a arrondies etpolies pour le montage et la rotation dans les paliers 11 et 12 du haut et du bas. La partie supérieure de l'arbre porte un pignon 8b conçu pour attaquer le rouage d'une montre ou d'un autre dispositif d'horlogerie, par exemple comme celui décrit dans la demande de brevet français 80 23 134 déposée le 29 octobre 1980 au nom de la demanderesse et intitulée "Rouage pour dispositif d'horloge- rie mû par un moteur pas à pas". L'extrémité inférieure du pignon 8b présente une première surface annulaire de butée 8c qui s'étend ra- dialement vers l'extérieur à partir du corps de l'arbre. Une telle surface pourrait bien entendu être formée aussi d'une autre manière, par exemple par un collet particulier formé ou fixé sur l'arbre. La figure 3 montre le moyeu 7 et le disque annulaire de rotor 6 disposé sur lui. Le moyeu est en matériau rigide et possède une surface radiale 7a qui est légèrement en saillie axialement et forme une seconde surface annulaire de butée, de même qu'un collet annulaire 7b faisant saillie radialement, situé axialement sous la surface de butée 7a et contre lequel le disque 6 est appliqué par une face plane. Le collet ou épaulement 7b est réalisé avec une grande précision pour former une surface annulaire d'ajustement 7c qui assure le positionnement et l'ajustement corrects du disque de rotor sur le moyeu 7. Ce dernier possède en outre un alésage central 7b pour l'emmanchement à force de l'arbre 8. La figure 4 montre le rotor composé selon l'inven- tion à l'état assemblé, o le moyeu 7 porte le disque de rotor 6 ajusté et monté sur l'arbre. Une caractéristique importante de ce rotor est la disposition d'une rondelle de serrage 10 sur l'arbre entre la première et la seconde surface de butée. Comme représenté, la rondelle 10 possède une partie annulaire intérieure lOa qui est sensiblement plane et est serrée entre la première surface de butée 8c de l'arbre et la seconde surface de butée 7a du moyeu, ainsi qu'une partie annulaire extérieure ou périphérique lob qui est élastique et fléchie vers le bas et qui porte axialement sur la face plane tournée vers elle du disque de rotor, avec une action semblable à celle d'un ressort en direction de la surface d'ajustement 7c du moyeu pour presser le disque de rotor sur le moyeu à la position d'ajustement prédéterminée. La rondelle 10 est de préférence une rondelle d'aluminium courbée à la forme désirée. Il est important qu'au moins la partie périphérique lob de la rondelle soit élastique pour agir axialement à la façon d'un ressort sur le disque du rotor et le serrer ainsi sur le moyeu 7. Le disque 6, fait d'un matériau magnétique cassant, est ainsi positionné et ajusté correctement et avec le minimum de risque de rupture sur l'arbre du rotor. Le rotor composé de cet exemple de réalisation de l'invention est donc de construction simple et ne comporte que quatre pièces. A l'assemblage du rotor de la figure 4, la rondelle 10 est enfilée sur l'arbre 8 et appliquée contre la première surface de butée 8c, le disque 6 est disposé par une face plane contre la sur- face d'ajustement 7c sur le moyeu 7 puis le moyeu portant le disque de rotor est emmanché à force sur l'arbre 8, de manière que la seconde surface de butée 7a s'applique contre la partie annulaire intérieure l0a de la rondelle et la serre solidement entre elle et la première surface de butée. La partie périphérique l0b de la ron- delle est ainsi amenée à porter sur l'autre face plane du disque de rotor et, en raison de son élasticité, exerce sur cette face une force semblable a celle d'un ressort pour serrer le disque sur le moyeu à la position préajustée. L'assemblage des pièces composant le rotor est donc très simple et peut être effectué par des machines automatiques. Le risque de rupture du disque cassant est fortement réduit parce que l'élasticité de la partie périphérique lOb de la rondelle empoche l'application de charges excessives sur le disque pendant l'assemblage. La figure 5 représente un rotor assemblé dont les pièces sont légèrement différentes pour former aux extrémités des trous destinés à recevoir des axes pour le montage rotatif du rotor. Le rotor selon cette variante possède un arbre 8' qui comporte un pignon 8b' sur sa partie inférieure et un trou de montage 8d' dans son extrémité inférieure pour la réception d'un axe de support et de montage en rotation. L'arbre présente en outre une première sur- face annulaire de butée 8c' à l'extrémité supérieure du pignon. Le moyeu 7' possède une surface 7a' qui forme la seconde surface annu- laire de butée, de même qu'un collet annulaire 7b' présentant une surface d'ajustement 7c' réalisée avec une grande précision. Le moyeu possède un alésage 7d' pour la réception de la partie supé- rieure de l'arbre. L'extrémité supérieure du moyeu 7' présente un trou 7e' pour la réception d'un axe de support et de montage en rotation. Enfin, une rondelle 10' est serrée par sa partie annulaire intérieure lOa' entre la première et la seconde surface de butée, tandis que sa partie périphérique lOb' est recourbée vers le haut et porte axialement sur la face plane dirigée vers elle du disque de, rotor 6' pour serrer le disque contre la surface d'ajustement 7c' du moyeu. L'invention n'est pas limitée aux formes-de réali- sation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modi- fications sans pour autant sortir de son cadre. 2474248. RE V E N D I C A T I ON S 1. Rotor utilisable dans un moteur électrique pas à pas, comprenant un arbre central, un moyeu monté sur une partie médiane de l'arbre et un disque annulaire de rotor ou un élément analogue, notamment en matériau magnétique cassant, ce disque ou élément ana- logue possédant deux faces planes opposées, caractérisé en ce que l'arbre(8, 89 présente une première surface annulaire de butée(8c, 8c') s'étendant radialement à partir de l'arbre entre les extrémités de l'arbre, le moyeu(7, 79 présente une surface radiale formant une seconde surface annulaire de butée (,l 7a9 située en regard de la première et espacée d'elle, le rotor comprend en outre une ron- delle (10, 10') qui est serrée par une partie annulaire intérieure O0a, a') entre la première surface de butée sur l'arbre et la seconde surface de butée sur le moyeu et dont une partie annulaire extérieure élastique îOb', lOb')porte axialement sur une face plane du disque de rotor(6, 69 pour presser ce disque par sa face plane opposée sur le moyeu à une position axiale prédéterminée. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre 0, 8') comprend ou porte près d'un bout un pignon (8b, 8b'), dont une extrémité forme la première surface annulaire de butée (8c, 8L'). 3. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (7, 7') possède un collet annulaire (7b, 7b') faisant saillie radialement à une distance axiale déterminée de la seconde surface annulaire de butée et formant une surface d'ajustement ou de référence (7c, 7c') pour supporter et positionner le disque (6, 6') avec précision par ladite face opposée. 4. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rondelle possède une partie annulaire intérieure (10a, 10a') qui est sensiblement plane pour faciliter le serrage entre la pre- mière et la seconde surface de butée et une partie annulaire exté- rieure (10b, 10b') fléchie vers le disque de rotor (6, 6') pour agir sur lui à la façon d'un ressort. 5. Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rondelle est en aluminium. 2474248. 6. Procédé pour assembler le rotor-d'un moteur élec- trique pas à pas, en particulier pour assembler un rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'une rondelle de serrage (10, 10') sur l'arbre (8, 8') du rotor, contre une première surface annulaire de butée(8c, 8c') s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'un point médian de l'arbre par une partie annulaire intérieure (lOa, 10a') de la rondelle, laquelle possède une partie annulaire extérieure élastique (lob, lob'), ainsi que le montage sur l'arbre (8, 8') d'un moyeu (7, 7') portant un disque annulaire de rotor (6, 6') disposé par une face plane à une position prédéterminée sur le moyeu, le montage s'effectuant de manière que l'autre face plane du disque soit dirigée vers la partie extérieure de la rondelle disposée sur l'arbre, qu'une seconde surface annulaire de butée (7a, 7a') formée par une surface radiale du moyeu, vienne s'appliquer contre l'autre face de la partie intérieure de la rondelle pour serrer ainsi la rondelle entre elle et la première surface de butée, et que la partie extérieure élastique de la rondelle porte axialement sur l'autre face plane du disque (6, 6') pour serrer le disque sur le moyeu à la position prédéterminée. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie annulaire extérieure (lob, lob') de la rondelle est fléchie vers le disque (6, 6') pour agir sur lui à la façon d'un ressort.