Brevet FR2477333A1 — publié le 19810904

La présente invention concerne un moteur à courant continu et à iss sfflsdemche, du type comprenant un induit porteur d'au moins un enroulement et d'un collecteur associé à cet enroulement, un jeu e balais étant montée en contact frottant sur ce collecteur. Pour inverser le sens de marche d'un tel moteur, il est connu dtinverser) soit la direction du courant électrique parcourant ltenroulement de l'induit, soit la direction du flux dtinduction magnétique produit par l'inducteur du moteur. L'inversion du courant s'obtint jusqu'à présent par l'inversion de la polarité de la tension électrique appliquée aux balais. Cette façon de procéder a pour inconvénient majeur de nécessiter un double inverseur bipolaire. Un tel inverseur est relativement complexe et difficile à réaliser par des circuits électroniques. En outre, si les balais ont été décalés pour optimaliser le moteur pour un sens de marche, la puissance du moteur en sens inverse est très affaiblie, ce qui ntest pas toujours acceptable. Pour conserver une puissance identique dans les deux sens, il faut donc renoncer au décalage des balais et donc consentir une réduction relativement importante de la puissance du moteur. Pour l'inversion du flux d'induction, il est connu d'utiliser deux bobines d'excitation, clest-à-dire une pour chaque sens de marche. Dans ce cas, la commande du moteur peut autre effectuée à l'aide d'un simple inverseur bipolaire, mais cette solution est également désavantageuse, car les bobines cotent chères et ont un faible rendement et un encombrement important. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, elle propose un moteur du type defini plus haut, qui comprend deux enroulements d'induit, un pour chaque sens de marche, deux collecteurs avec un jeu de balais pour chaque collecteur et un dispositif commutateur pour alternativement relier à une source de courant une desdites deux jeux de balais. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux collecteurs sont situés axialement de part et d'autre paquet de tôle de l'induit du moteur. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif commutateur est formé par un simple inverseur bipolaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts caractéristiques, détails ét avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 montre de façon schématique en une vue en coupe partielle un premier mode de réalisation de l'invention, seul'induit du moteur et le dispositif électrique associé à l'induit étant représentés; et - la figure 2 illustre de la même façon schématique que la figure 1, un deuxième mode de réalisation de l'invention. Etant donné que l'invention se rapporte à un moteur à courant continu de structure générale bien connue, la description de l'invention sera limitée seulement à ce qui est nécessaire pour la compréhension de l'invention. Ainsi, le dispositif inducteur faisant partie du stator n'est pas représenté sur les figures. Le dispositif inducteur peutsspar exemple,étre du type à aimant permanenX ou à bobinesd'excitation. L'invention concerne notamment l'induit du moteur et le dispositif électrique associé à celui-ci.Pour le stator ne sont représentEs de façon schématique que les parties formant paliers 1 pour loger l'arbre rotatif 2, porteur de l'induit 3 du moteur. Comme il est indiqué schématiquement sur la figure i, 1induit 3 selon 1invention comprend deux enroulements d'induit indépendants 4 et 5, l'un bobiné sur l'autre dans le paquet de tôle 6. Chaque enroulement est adapté pour déterminer un sens de marche du moteur, lorsqu'il est traversé par un courant électrique. Le paquet de tôle peut être conformé de toute façon connue et les deux enroulements peuvent facilement etre réalisés par exemple en faisant passer l'induit deux fois dans une meme machine à bobiner classique, les deux opérations de bobinage se déroulant alors de la meme façon. A chaque enroulement 4, 5 est associé de façon connue en soi un collecteur 7 ou 8 respectivement. il est avantageux qu'un collecteur soit situé sur l'axe moteur 2 de chaque côté du paquet de tôle 6. Mais, le cas échéant, les deux collecteurs pourraient entre prévus du meme côté du paquet de tôle. Les collecteurs sont du type classique, c'est-à-dire comportant plus ou moins de lames électriquement conductrioes-(non représentées) sur lequel frotte une ou plusieurs paires de balais par exemple en graphite. Dans les deux exemples de réalisation de l'invention, qui sont représentés, une paire de balais 9, 10 est associée au collecteur 7 et une paire de balais 11, 12 est destinée à coopérer avec le collecteur 8. Le premier mode de réalisation, illustré par la figure 1 est particulièrement conçu pour l'utilisa- tion de deux collecteurs de forme cylindrique. Les deux balais associés à chaque collecteur sont montés de façon à pouvoir venir en contact frottant sur la surface cylindrique externe d'un collecteur. Les balais sont fixes et portés par des bras de support 13, comme cela est montré schématiquement sur la figure 1. Chaque paire de balais est susceptible d'être a2burnativement reliée aux poles positif et négatif d'une source de tension, par l'intermédiaire d'n simple inverseur bipolaire 14, suivant la position de celui-ci. Sur la figure 1, l'inverseur bipolaire 14 relie les balais 9, 10 à la source, tandis que les balais 11 et 12 sont isolés de cette source. Ceci signifie qu'un courant parcourt l'enroulement d'enduit 4 en passant par le collecteur 7, suivant la flèche F1. Ce courant détermine un sens de marche du moteur.Par contre, en amenant l'inverseur bipolaire 14 dans sa position représentée en traits interrompus, le circuit électrique des balais 11, 12 est fermé et un courant électrique peut s'écouler maintenant à travers l'enroulement 5, dans la direction de la flèche F2, c'est-à-dire dans la direction opposée à celle du courant qui auparavant a traversé l'enroulement 4 le circuit d'alimentation duquel est maintenant interrompu par inverseur 14. La position en traits interrompus de l'inverseur correspond par conséquent à l'autre sens de marche du moteur.Etant donné que l'inverseur bipolaire est un inverseur simple, celui-ci peut entre facilement réalisé par des composants électroniques La figure 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention, également de façon schématique, la figure 2 comprenant les memes chiffres de référence cl lafiul pour la désignation des éléments identiques ou semblables à ceux de la figure 1. Les enroulements d'induit 4, 5 sont supprimés sur la figure 2, pour faciliter la compréhension de la particularité de ce deuxième mode de réalisation. Ce dernier se distingue du mode de réalisation selon la figure 1, notamment par le fait que les collecteurs 7, 8 sont des collecteurs plats en forme de disque, et par la façon de commander le sens de marche du moteur. Suivant la figure 2, ltinduit 3 avec les balais 9 à 12 est axialement mobile entre deux positions, chacune correspondant à un sens de marche du moteur. L'ensemble induit-balais est représenté dans une des deux positions en lignes continues et dans l'autre en traits interrompus. Un organe de contact, par exemple en forme d'une lame élastique 15 ou 15', est prévu pour chaque balai 9 à 12 pour relier celui-ci à la source de tension. Une lame de chaque paire de balais,la la me supérieure 15 suivant la figure 2, est constamment en contact électrique sur son balai 9 ou 11. L'autre lame, la lame inférieure 15', accomplit la fonction de l'organe de commutation. Une butée fixe 17, avantageusement réalisée sous forme d'une saillie latérale de la surface 16 du stator, est à cette fin associée à chaque lame 15t, de façon à empêcher cette dernière de suivre son balai, lorsque celui-ci s'éloigne de sa position axialement externe dans laquelle il est relié à la source de tension par la lame 15'. Par conséquent, dans la position de gauche de l'ensemble induit balaS, dans laquelle il est représenté en lignes continues, seulement la paire de balais 9, 10 est reliée à la source électrique par sa lame 15'. Un courant symbolisé par la flèche F1 peut s'écouler à travers un des deux enroulements d'induit (non représentés). Le circuit électrique de l'autre enroulement est interrompu du fait que sa lame 15' est écartée de son balai 12 par la butée 17 correspondante. Dans la position de droite illustrée en traits interrompus, le circuit électrique des balais Il et 12 et donc de l'autre enroulement précité est fermé, ce qui donne lieu à l'écoulement d'un courant suivant la flèche F2, courant qui s'écoule dans l'induit en sens inverse au courant symbolisé par la flèche FI. Le balai 10 est maintenant séparé de sa lame 15' par la butée 17 de gauche. Dans le mode de réalisation, qui utilise des collecteurs plats, les lames de contact du collecteur sont avantageusement réalisées sur la surface plane et perpendiculairement à l'axe de l'induit, en regard de sa paire de balais, selon la technique des circuits imprimés. On déduit facilement de la description de l'invention qui vient d'être faite, que celle-ci apporte de nombreux avantages. Selon l'invention, on peut utiliser un dispositif d'excitation du type classique. L'encombrement du moteur est à peine augmenté et permet l'utilisation d'un inverseur qui peut être réalisé par des composants électroniques. Etant donné que l'induit selon l'invention comprend deux enroulements d'induit indépendants, deux collecteurs et deux jeux de balais, il est possible de caler les balais au mieux pour chaque sens de rotation. En outre, l'invention permet d'utiliser un enroulement en dynamo-bachymibJque pendant que 1' autre assure la rotation de l'induit. Comme il a été décrit plus haut, les deux enroulements ne compliquent pas la réalisation de l'induit, car il suffit de passer celui-ci deux fois dans la meme machine à bobiner. Etant donné que pour chaque sens de marche du moteur est prévu un enroulement séparé, les performances du moteur sont optimales pour chaque sens de marche et restent inchangées, indépendamment de la direction de rotation de l'arbre au moteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits abasi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique à courant continu et à deux sens de marche, du type comprenant un induit porteur d'au moins un enroulement et d'un collecteur associé audit enroulement, un jeu de balais monté en contact frottant sur ledit collecteur, ainsi qu'un dispositif inverseur pour l'inversion de la direction du courant dans l'induit pour le changement du sens de marche du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend deux enroulements d'induit indépendants, un enroulement pour chaque sens de marche, et deux collecteurs avec un jeu de balais associé à chaque collecteur, et un dispositif inverseur pour alternativement relier à une source de courant, l'un des deux jeux de balais. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en zen ce que les deux collecteurs précités sont situés axialement de part et d'autre du paquet de tôle de l'induit. 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux collecteurs précités sont situés axialement du mtme côté du paquet de tôle de l'induit. 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif inverseur précité est un simple inverseur bipolaire avantageusement électronique. 5. Moteur selon l'une des~revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble formé par l'induit précité et les balais précités est axialement mobile entre deux positions axiales dont chacune correspond à un sens de marche du moteur, et en ce qu'un organe de contact électrique de chaque paire de balais est un organe de commutation pour alternativement ouvrir ou fermer le circuit d'alimentation précité d'un enroulement d'induit précité, en fonction du déplacement axial de l'ensemble enduit-balais. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une butée fixe est prévue pour chaque organe de commutation précité et disposée de façon à pouvoir retenir cet organe lors,de l'éloignement de son balai associé, à la suite d'un déplacement axial de l'ensemble induit-balais. 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la butée fixe précitée est prévue à chaque côté axialement externe du stator et en ce que les organes de contact électriques précités sont formés par des lames élastiques. 8. Mateur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les collecteurs sont plats et en forme de disques qui s'étendent perpendiculairement à l'axe de l'induit et en ce que les balais de chaque jeu de balais sont montés de façon à être appliqués sur une surface plane du disque. 9. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface plane précitée du disque collecteur comprend des lames conductrices de courant réalisées sous forme de circuits imprimés. 10. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux enroulements d'induit précités sont bobinés l'un sur l'autre dans le paquet de tôle de l'induit.