Brevet FR2510838A1 — publié le 19830204

Moteur électrique linéaire à deux coordonnées. La présente invention concerne les moteurs électriques linéaires à deux coordonnées. L'invention est applicable dans les tables à coordonnées de machines-outils pour le déplacement d'organes de travail suivant deux coordonnées avec une large gamme de réglage de vitesse, ce qui est indispensable lors de l'usinage en contour plat de pièces par exemple sur des fraiseuses, machines à reproduire, sur des machines de découpage thermique , l'invention peut être appliquée en outre dans les coordinatographes, traceurs de courbes et autres. On connalt un moteur électrique alinéaire comprenant un inducteur avec deux systèmes d'encoches mutuellement perpendiculaires dans lesquelles sont disposés deux enroulements à phases et un induit. L'induit est un aimant permanent multipolaire dont les pâles alternent suivant la diagonale et dont les dimensions maximales dans le plan de l'entrefer de travail suivant chacune des coordonnées ne dépassent pas la valeur de quelques pas d'encoche de l'inducteur. L'induit est disposé au-dessus de l'inducteur. En cas de commutation séparée des enroulements correspondant aux axes X et Y du système de coordonnées rectangulaire l'induit se déplace pas à pas suivant deux coordonnées.Conçu pour équiper les commandes de positionnement, ce moteur, de meme que ses analogues (voir brevets US NO 3656014, 3906262), réalise uniquement des déplacements discrets indépendants de l'organe de travail suivant deux coordonnées et n'assure pas un déplacement progressif d'après des trajectoires compliquées avec une large gamme de réglage de vitesse. La gamme supérieure de vitesse des moteurs linéaires pas à pas est limitée à 10 m/min. On connalt, d'autre part, un moteur électrique linéaire à deux coordonnées (voir V.E. Lutsenko, V.P.Rubtsov "Elektroprivod s shagovymi dvigatelyami", M., 1978, pp. 30-31) comportant deux systèmes électromagnétiques mutuel lement perpendiculaires assurant le déplacement d'un élément asservi d'après deux coordonnées. Chacun de ces sys tèmes comprend un induit avec des enroulements d'excita tion et de commande. Une liaison magnétique relie les in duits à un inducteur denté commun pour les deux système s et servant de plan de coordonnées en marge duquel se déplace l'élément asservi. L'inconvénient du moteur en question consiste en une trop grande masse de l'inducteur denté dont la superficie doit etre égale à celle de la surface des coordonnées, ce qui met en cause le rendement économique du moteur. Ajoutons à cela le coût élevé de fabrication de l'inducteur découlant de la nécessité de le doter de petites dents (0,4 à 0,6 mm) aux parois rigoureusement parallèles ; 0,01 mm sur 1 m de longueur de l'inducteur. L'invention vise à mettre au point un moteur électrique linéaire à deux coordonnées qui, grace à un inducteur de conception perfectionnée, présente un poids plus petit etun coûte fabrication moins élevé. Selon l'invention, le moteur électrique linéaire à deux coordonnées comporte deux systèmes électromagnétiques mutuellement perpendiculaires assurant le déplacement d'un élément asservi suivant deux coordonnées, chacun desdits systèmes électromagnétiques comprenant un induit avec ses enroulements de commande et d'excitation et un inducteur denté en liaison magnétique avec ledit induit, et il est caractérisé en ce que l'inducteur denté de chaque système électromagnétique est constitué par deux corps ferromagnétiques disposés symétriquement à l'axe correspondant des coordonnées, l'induit de chaque système électromagnétique étant constitué lui aussi par deux corps ferromagnétiques reliés rigidement entre eux à l'aide d'une pièce-raccord, chacun des derniers corps ferromagnétiques étant en liaiscn magnétique avec l'un des corps ferromagnétiques de l'inducteur, l'enroulement de commande étant divisé en deux parties égales dont chacune d'elles est disposée sur l'un des corps ferromagnétiques de l'induit, sur son côté actif tourné vers l'inducteur, l'enroulement d'excitation est à son tour divisé en deux parties dont chacune d'elles est disposée sur l'un des corps ferromagnétiques de l'induit, l'inducteur d'un des systèmes électromagnétiques étant situé sur la pièce-raccord de l'autre. Le moteur électrique linéaire à deux coordonnées conçu de la manière qui vient d'être définie permet, grâce à la disposition d'un système électromagnétique sur les extrémités opposées de la surface à coordonnées à desservir et à la disposition de l'autre système électromagnétique sur le raccord mécanique des induits de ce système, de réduire considérablement la masse et les dimensions de l'induceeur. Il n'y a plus besoin de munir l'inducteur d'une denture dont les dimensions géométriques des dents correspondent au déplacement élémentaire de l'élément asservi ; les systèmes électromagnétiques ont une structure polaire agrandie. On obtient ainsi une réduction sensible du coût de fabrication du moteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins également non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'une partie du système électromagnétique du moteur selon l'invention, vue de dessus - la figure 2 donne une vue en perspective de la meme partie qui a été représentée à la figure I - la figure 3 est une coupe suivant III-III figure 1 - la figure 4 représente le schéma constructif du moteur selon l'invention, vue de dessus - la figure 5 est une coupe suivant V-V figure 4 - la figure 6 est une coupe suivant VI-VI figure 5 - la figure 7 représente le schéma constructif d'un mode de conception du moteur selon l'invention assurant une rigidité mécanique accrue; - la figure 8 une coupe suivant VIII-VIII figure 7. Le moteur électrique linéaire à deux coordonnées qui fait l'objet de l'invention, comprend un premier sys terne électromagnétique assurant le déplacement d'un élé- ment asservi suivant l'une des coordonnees, par exemple suivant la coordonnée X. Ce système comporte deux parties identiques dont l'une est représentée à la figure 1. Chacune des parties du premier systeme électromagnétique comprend un inducteur denté 1 constitué par une bande en matériau ferromagnétique possédant, sur son côté actif, des dents 2 formant pâles disposées dans le sens de la hauteur-de l'inducteur 1 en deux rangs en quinconce. La largeur des dents est égale à celle de l'entredent soit à un pas polaire 7 du moteur. La disposition des dents 2 et des intervalles entre elles est visible le mieux à la figure 2. L'inducteur 1 est en liaison magnétique avec un induit 3 (figure 1). Une telle liaison magnétique est le plus efficace dans le cas où l'induit 3 se situe à la proximité immédiate de l'inducteur 1 . L'induit 3 est, lui aussi, constitué en un corps de matériau ferromagnétique.Son côté, tourné vers l'inds teur 1, il prcsente des encoches verticales 4 (figure 2) servant à recevoir un enroulement de commande 5 composé de sections au pas diar"étral. Dans l'exemple considéré, induit 3 (figure 3) est divisé, dans le sens de la hauteur, par un entrefer non magnétique le long de l'inducteur 1 en deux parties 6 et 7 reliées entre elles à l'aide d'une barrette ferromagnétique 8 fermant le flux magnétique 90 . L'enroulement de commande 5 est commun pour les deux parties 6 et 7. Sur chacune ae ces parties, dans des encoches 9 (figure 2) est posé un enroulement d'excitation 10 (figure 3). Le jeu entre les parties 6 et 7 est choisi compte tenu des valeurs admissibles des flux de dispersion. Comme il a été déjà dit, le premier système électro magnétique est constitué de deux partie dont l'une vient d'âtre décrite. La seconde partie de ce système est identique à la première. Les deux parties du système sont situées aux bouts opposés du secteur qui délimite le domaine de déplacements de l'élément asservi du moteur selon l'invention, par exemple sur les côtés opposés de la table à coordonnées de la machine-outil. La liaison mécanique des induits des deux parties du premier syste,ue électromagnétique est assurée par une culasse Il (figure 4). On voit donc que-les é1énts 1 à il décrits constituent un propulseur de base. Le moteur selon l'invention comporte aussi un autre système électromagnétique (ou propulseur auxiliaire) dont l'organisation est à peu près identique à celle du premier à la seule différence que ses deux inducteurs 12 et 13 sont disposés sur la culasse ll du premier systene élect romagnétique dans un sens perpendiculaire aux inducteurs du premier systèine électromagnétique. Ce second système assure le déplacement de l'élément asservi suivant la deuxième coordonnée Y. Des induits 14 et 15 appartenant au second système éîectromagn6tique sont réunis à l'aide d'une plaque ferromagnétique 16 (figure 5) qui peut, soit supporter l'élément asservi (organe de travail de la machine-otltil ou organe de traçage de ligne ou tout autre élément ana loue, non représentés) soit entre, elle-même le plateau porteur de la table à coordonnées, planchette, etc. Comme on le voit aux figures 5 et 6, les inducteurs des deux systèmes éloctromagnétiques peuvent servir de glissières pour le déplacement par exemple sur des appuis à billes (16 et 17) des induits des deux propulseurs. Au besoin, les deux propulseurs peuvent outre dotés d'appuis roulants d'écartement 18, comme cela est montré à la figure 6 pour le propulseur auxiliaire. Les appuis i8, dans ce cas, sont installés sur des pièces d'attache 19. Les figures 7 8 représentent un autre mode de ré alisation du moteur selon l'invention dans lequel le moteur comporte un nombre double de propulseurs. Deux propulseurs 20 et 21, de meme que deux autres propulseurs 22 et 23, sont réunis par des plaques métalliques 24 en un cadre rectangulaire rigide (figure 7). Des jropuîseurs 25, 2b, 27, 28 sont situés sur une culasse 29. La coupe transversale des propulseurs 25, 26, 27, 28 est donnée à la figure 8 Le moteur conforme à ce dernier mode de réalisation présente une rigidité mécanique accrue, ce qui est surtour nécessaire dans le cas où le plan de coordonnées à desservir a de granàes dimensions transversales. Le moteur selon l'invention fonctionne corme suit. En appliquant la tension aux enroulements de commande 5 et aux enroulements d'excitation 10 du propulseur de base, on réalise le déplacerent de celui-ci suivant l'une des coordonnée s. Le propulseur auxiliaire se déplace avec celui de base suivant la meme coordonnée. Sn appliquant la tension aux enroulements 5 et 10 du propulseur auxiliaire on l'oblige à se déplacer suivant l'autre coordonnée. Chacun des propulseurs peut avoir un conducteur soit él-ctromécanique soit àsemi-conducteurs.Le commutateur électromécanique peut avoir soit une structure plane développée, le collecteur placé sur 1' induit et les balais disposés avec l'intervalle d'un pas polaire du moteur sur l'inducteur, soit une forme cylindrique ordinaire. Dans ce dernier cas, le collecteur est solidaire de l'induit. La commutation des-sections des enrouleglenbs se lait en mettant en rotation les balais par l'intermédiaire d'un enb- renage à crémaillère où la crémaillère est placée sur l'inducteur le long de toute la longueur de course de chacun des propulseurs, tandis que le collecteur à tambour avec la roue dentée est fixé à l'induit. be renversement de marche et le réglage de vitesse de déplacement des induits suivant les deux coordonnées se fait au mo;{-n de circuits séparés de conduite automatique pour chacune des coordonnées par un procédé connu. Grâce aux perfectionnements réalisés selon 1' invention, on arrive à simplifier considérab- lement la technique de fabrication des moteurs électriques linéaires à deux coordonnées, à réduire le poids de l'inducteur et du moteur, à baisser le coat de fabrication. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et re résentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemDle. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutés suivant son esprit et mises en oeuvre dan-s le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATION Moteur électrique linéaire à deux coordonnées, comportant deux systèmes électromagnétiques mutuellement perpendiculaires assurant le déplacement d'un élément asservi suivant deux coordonnées, chacun desdits systèmes électromagnétiques comprenant un induit (3) avec ses enroulements de commande (5) et d'excitation (10) et un inducteur denté (1) en liaison magnétique avec ledit induit, caractérisé en ce que l'inducteur denté (1) de chaque système électromagnétique est constitué par deux corps ferromagnétiques disposés symétriquement à l'axe correspondant des coordonnées, l'induit (3) de chaque système électromagnétique étant constitué, lui aussi, par deux corps ferromagnétiques (6, 7) reliés rigidement entre eux à l'aide d'une pièceraccord (11) chacun de ces derniers corps ferromagnétiques étant en liaison magnétique avec l'un des corps ferromagnétiques de l'inducteur, l'enroulement de commande (5) étant divisé en deux parties égales dont chacune d'elles est des posée sur l'un des corps ferromagnétiques de l'induit, sur côté actif tourné vers l'inducteur, l'enroulement d'excitation (10) étant à son tour divisé en deux parties dont chacune d'elles est disposée sur l'un des corps ferromagnétiques de l'induit, l'inducteur d'un des systèmes électromagnétiques étant situé sur la pièce-raccord-(ll) de 1 'autre.