Brevet FR2515438A1 — publié le 19830429

L'invention concerne un moteur électrique com- prenant un rotor, un stator, un bottier dont une paroi terminale s'étend de façon sensiblement radiale, et un détecteur de position placé entre le rotor et ladite paroi. Elle vise particulièrement un moteur d'encom- brement axial réduit, tel que ceux utilisés dans les ventilateurs plats, dont l'application principale est le refroidissement des composants électroniques dans les appareils. Dans un tel moteur, le détecteur de position peut servir notamment à la surveillance de la vitesse de rotation du rotor Compte tenu des contraintes d'en- combrement, il est avantageux d'employer comme détecteur un générateur de Hall devant lequel passe un pôle d'un aimant permanent porté par le rotor et faisant face à la paroi terminale du bottier Les générateurs de Hall occupent en effet un volume réduit et présentent en particulier une faible épaisseur dans la direction du champ magnétique à détecter, qui correspond à la direc- tion de l'axe du moteur. Un générateur de Hall, du fait de ses dimen- sions réduites, est d'une manipulation délicate, diffi- cile à mettre en oeuvre dans une chaîne de montage de moteurs De plus, pour que le signal de sortie du détec- teur soit reproductible et par conséquent exploitable dans de bonnes conditions, il est nécessaire que son positionnement par rapport au rotor soit précis, ce qui accroît la difficulté de sa mise en place. Le but de l'invention est notamment d'assurer la mise en place facile et précise d'un détecteur de position du rotor dans un moteur, excluant toute mani- pulation délicate sur une chaîne de montage. Suivant l'invention, le moteur du type défini ci-dessus, est caractérisé en ce que le détecteur est fixé sur un support de dimensions supérieures aux siennes et en ce que des moyens sont prévus pour appli- quer et immobiliser ce support contre le boitier. Pour mettre le détecteur en place dans la posi- tion voulue, il suffit d'appliquer et d'immobiliser le support contre le bottier Ce support de dimensions relativement grandes n'est pas délicat a manipuler, et la fixation du détecteur peut être réalisée a l'avance, en dehors de la chatne de montage. Le support peut présenter la forme d'une pla- quette dont une face s'appuie contre la paroi terminale du bottier et dont le contour extérieur coopère avec une paroi axiale de ce bottier pour immobiliser la pla- quette (On entend par paroi axiale une paroi s'étendant de façon sensiblement parallèle a l'axe de rotation du moteur, tandis que la paroi terminale est sensiblement perpendiculaire à l'axe; par ailleurs on désigne par bottier toute structure rigide formant écran entre le moteur et le milieu extérieur, et solidaire du stator, qu'elle entoure complètement ou non le moteur). L'invention est particulièrement avantageuse dans le cas d'un moteur à entrefer radial dont le sta- tor comprend un circuit magnétique et des enroulements qui forment des têtes d'enroulements en saillie par rapport au circuit magnétique aux extrémités axiales de celui-ci On peut alors utiliser comme support pour le détecteur un disque électriquement isolant séparant la paroi terminale du bottier des têtes d'enroulements situées du côté de celle-ci. Le contour extérieur du disque peut être approximativement circulaire, avec un diamètre permet- tant son insertion avec jeu dans le bottier, et présen- ter des troncatures qui coopèrent avec des méplats de la paroi axiale du bottier pour assurer son calage angulaire Cette paroi axiale a par exemple la forme d'une virole Le disque isolant peut en outre présenter des appendices élastiques qui s'appuient sur les méplats pour assurer une immobilisation complète du disque, tan- dis que ces mêmes appendices ou d'autres peuvent s'éten- dre sensiblement jusqu'au circuit magnétique du stator pour réaliser un calage axial du disque. D'autres caractéristiques de l'invention sont susceptibles de faciliter encore l'insertion du détec- teur dans un moteur de petites dimensions, notamment celui d'un ventilateur plat. Ainsi le détecteur peut être logé au moins par- tiellement dans une empreinte ménagée dans la face du disque tournée vers la paroi terminale du bottier, et/ou dans une empreinte ménagée dans la face de la paroi ter- minale tournée vers le disque De cette façon, l'encom- brement axial de l'ensemble paroi-disque-détecteur peut se réduire à la somme des épaisseurs de la paroi et du disque, le supplément d'encombrement dé au détecteur étant nul. Dans les ventilateurs plats, les fils d'alimen- tation des enroulements du stator pénètrent habituelle- ment dans le bottier du moteur par une ouverture prévue dans la paroi de celui-ci Il est intéressant de faire passer les fils de liaison du détecteur par la même ouverture Cependant la connexion des fils d'alimenta- tion aux enroulements se faisant déjà dans cette région, il reste peu de place pour réaliser la connexion entre les bornes du détecteur et ses fils de liaison Par ailleurs lorsqu'une empreinte est prévue dans la paroi terminale du bottier-pour loger le détecteur, cette empreinte ne doit pas être trop voisine de l'ouverture de passage des fils sous peine d'affaiblir mécanique- ment le bottier dont l'épaisseur des parois est natu- rellement aussi petite que possible Pour ces raisons une caractéristique de l'invention prévoit de faire sortir les fils de liaison du bottier en un point dis- tant du détecteur, donc du point de connexion des fils de liaison avec les bornes de celui-ci, la face interne du disque présentant des moyens de guidage pour conduire les fils d'un point à l'autre en passant à l'écart des têtes d'enroulements et du rotor'. Dans le cas d'un moteur à stator périphérique, les moyens de guidage font avantageusement passer les fils de liaison radialement à l'extérieur des têtes d'enroulements, en tirant parti de l'espace annulaire disponible à la périphérie des têtes. Dans le cas o le stator présente vis-à-vis du disque isolant des têtes d'enroulements réparties autour de l'axe du moteur et séparées circonférentiellement par des espaces libres, le point de connexion des fils de liaison est de préférence situé dans l'un de ces espa- ces libres Pour un moteur à deux enroulements on a du côté du disque deux têtes d'enroulements séparées par deux espaces libres diamétralement opposés Selon une disposition préférée conforme à l'invention, les fils d'alimentation et de liaison pénètrent dans-le boîtier du moteur au niveau de l'un de ces espaces libres, o les premiers sont reliés aux deux enroulements, et le détecteur avec ses bornes est situé au niveau de l'autre espace libre, les fils de liaison étant guidés chacun sur un demi-tour à la périphérie des têtes d'enroule- ments. L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un moteur tel que décrit ci-dessus, selon lequel on applique et on immobilise le support, équipé du détecteur de position, contre le bottier avant d'assembler ce dernier avec le stator. L'invention a encore pour objet un sous-ensemble pour un tel moteur, constitué par le support sur lequel est fixé le détecteur de position muni le cas échéant des fils de liaison. D'autres caractéristiques de l'invention res- sortiront encore de la description détaillée donnée ci-après, à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle, en coupe selon la ligne I-I de la figure 4, d'un ventilateur plat incorporant un moteur selon l'invention; la figure 2 est une vue, selon la flèche F de la figure 3, du disque isolant appartenant à ce moteur; la figure 3 est une vue, selon la flèche F 1 de la figure 1, du sous-ensemble selon l'invention comprenant le disque isolant, le détecteur et les fils de liaison; la figure 4 est une vue, selon la flèche F 2 de la figure 1, montrant le sous-ensemble de la figure 3 mis en place dans le bottier du moteur; la figure 5 est une partie agrandie de la coupe de la figure 1, dans laquelle le rotor et le stator n'apparaissent pas. Le moteur du ventilateur représenté en partie à la figure 1 comprend un rotor 1 tournant autour d'un axe X-X' et un stator 2 entourant le rotor 1 et fixé dans un bottier métallique 40 comportant une paroi terminale radiale 3 et une virole 4 Le stator 2 comprend un circuit magnétique 5 et deux enroulements qui forment des têtes d'enroulements en saillie aux extrémités axiales du circuit magnétique 5 Les tètes d'enroulements 6 situées du côté de la paroi 3, et dont l'une est visible sur la figure 1, sont séparées de celle-ci par un disque électriquement isolant 7 Un détecteur de position 8 constitué par un générateur de Hall est disposé entre le rotor 1 et la paroi 3 de façon à être influencé par les pôles d'aimants permanents 9 portés par le rotor 1 et faisant face à la paroi 3 Les aimants 9 peuvent être fixés sur le rotor comme décrit dans la demande de brevet français n O 2 422 167 Le rotor tourne sur un arbre non repré- senté fixé dans un bossage central 10 de la paroi ter- minale 3 du boîtier 40. Outre le moteur, le ventilateur comprend une hélice non représentée, solidaire du rotor 1 et munie de pales tournant autour du moteur, et un cadre entou- rant les pales et solidarisé au boîtier du moteur par quatre bras radiaux 11 dont l'un présente un canal 12 emprunté par les fils d'alimentation 13 du moteur et communiquant avec l'intérieur du boîtier 40 par une ouverture 14 ménagée dans celui-ci. Selon l'invention, le détecteur 8 est fixé sur le disque isolant 7 qui lui sert de support et est appli- qué et immobilisé contre le bottier 40. Comme on le voit plus particulièrement à la figure 3, le disque 7, dont les dimensions sont gran- des par rapport à celles du détecteur, a la forme géné- rale d'un anneau limité par deux cercles concentriques, sur lequel se projettent les têtes d'enroulements, comme indiqué en 6 a à la figure 4 L'évidement central 7 a du disque 7 permet le passage du bossage 10 du bot- tier, et une encoche périphérique 15 est prévue en regard de l'ouverture 14 du boîtier Le diamètre exté- rieur du disque 7 permet son insertion avec jeu dans la virole 4 du bottier, et son calage angulaire est assuré par des troncatures 16 coopérant avec des méplats 17 de la virole 4 qui servent également au calage angu- laire du stator 2 De préférence le disque 7 présente comme indiqué sur les figures 3 et 4 des appendices élastiques 18 qui s'appuient sur les méplats 17 et assurent une immobilisation complète du disque 7 lors- que la face externe de celui-ci s'appuie elle-même sur la paroi terminale 3 du bottier Les appendices 18 peuvent s'étendre axialement sensiblement jusqu'au circuit magnétique 5 du stator 2 et compléter ainsi le calage axial du disque 7 en empêchant tout mouve- ment de celui-ci en cas de choc ou de vibration par exemple La position de la face extrême du circuit magnétique est déterminée quant à elle par des butées en saillie sur la virole 4, non représentées pour améliorer la lisibilité du dessin. Le détecteur 8 est partiellement logé dans une empreinte 19 ménagée dans la face externe (celle tournée vers la paroi 3) du disque 7, et est maintenu serré par un rebord 20 du disque en saillie vers la paroi 3 Une empreinte 21 est par ailleurs prévue dans la face interne de cette dernière pour recevoir le détecteur 8 et le rebord 20 sans augmentation de l'encombrement axial de l'ensemble Le détecteur 8 s'appuie sur le fond de l'empreinte 21 et se trouve ainsi placé à une distance des aimants 9 du rotor 1 reproductible avec précision Le point d'appui du détecteur 8 forme de préférence une saillie 22 sur le fond de l'empreinte 21 Cette saillie 22 est obtenue au moyen d'un creux dans le moule servant à réaliser le bottier Ce creux est relativement protégé contre l'érosion et permet de conserver une cote pré- cise pendant toute la durée de vie du moule. Comme on le voit plus particulièrement à la figure 4, les deux têtes d'enroulements 6 (représen- tées par leurs projections 6 a) sont disposées symétri- quement par rapport à l'axe XX' du moteur et sont séparées par deux espaces libres 23 et 24 diamétrale- ment opposés L'ouverture 14 de passage des fils d'alimentation 13 (figure 1) conduisant au canal 12 est située en regard de l'espace 23 Pour les raisons expliquées plus haut, le détecteur 8 est placé de telle sorte que ses bornes 26 sont connectées dans l'autre espace 24 aux fils de liaison 25 destinés à l'alimen- tation du détecteur et à la transmission de son signal de sortie, lesquels passent également par l'ouverture 14 et le canal 12 Les fils 25 doivent aller de l'un à l'autre de ces deux points diamétralement opposés en passant à l'écart du rotor l ainsi que des têtes d'en- roulements 6 qui viennent très près de la paroi 3 A cet effet le disque 7 comprend des moyens de guidage pour conduire les fils 25 par l'espace annulaire 27 disponible à l'extérieur des têtes 6, c'est-à-dire entre celles-ci et la virole 4 Ces moyens de guidage comprennent un rebord périphérique 28 dirigé axialement et des nervures axiales 29 formant un couloir périphé- rique 30, et des éléments de recouvrement 21 prolon- geant radialement par endroits les nervures 29 et recouvrant les fils 25 du côté du circuit magnétique (pour la clarté du dessin, la nervure 29 et l'élément 31 sont représentés aux figures 1 et 5 comme s'ils étaient présents dans le plan de coupe). Le détecteur 8 étant situé sur la face externe du disque 7 et connecté aux fils 25 sur la face interne, ses bornes 26 traversent ce disque 7 par des orifices 32 Un peigne 33 en saillie sur la face interne du dis- que 7 permet de pincer les extrémités des fils 26 faci- litant ainsi la réalisation des connexions par soudage. Le sous-ensemble pré-assemblé constitué par le disque 7, le détecteur 8 et les fils 25 peut être mis en place très facilement dans le bottier du moteur, sur la chaine de montage de celui-ci Dans le cas du ventilateur décrit, il est avantageux d'introduire en premier lieu la partie libre des fils 25 (en dehors des couloirs de guidage) et de la faire ressortir par l'ouverture 14 avant d'appliquer le disque 7 contre la la paroi 3 Le stator 2 est mis en place à son tour. Du fait du calage angulaire du disque 7 et du guidage des fils 25 dans le couloir périphérique 30, les zones 6 a du disque 7 face auxquelles se présentent les têtes d'enroulements 6 du stator sont libres de la présence des fils 25. Le sous-ensemble peut être assemblé en dehors de la chaîne de montage Cet assemblage est facilité par l'empreinte 19 et le rebord 20 qui réalisent un positionnement sûr du détecteur 8, les orifices 32 qui guident les bornes 26, le peigne 33 qui immobilise les extrémités des fils 25 dans la position appropriée pour la connexion, et les moyens de guidage 28, 29, 30, 31, qui déterminent sans hésitation le cheminement des fils. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre d'exemple Son application est en particulier indépendante de la dis- position relative du rotor 1 et du stator 2 (celui-ci pouvant être notamment à l'intérieur de celui-là), du nombre et de la disposition relative des enroulements du rotor, de l'utilisation du moteur (qui peut mouvoir tout autre appareil qu'un ventilateur), de l'usage du signal du détecteur de position, etc. REVENDICATIONS 1 Moteur électrique comprenant un rotor ( 1), un stator ( 2), un bottier ( 40) dont une paroi terminale ( 3) s'étend de façon sensiblement radiale, et un détec- teur de position ( 8) placé entre le rotor et ladite paroi, caractérisé en ce que ledit détecteur est fixé sur un support ( 7) de dimensions supérieures aux siennes, et en ce que des moyens sont prévus pour appli- quer et immobiliser ce support contre ledit bottier ( 40). 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor ( 1) présente au moins un aimant per- manent, ( 9) dont un pôle fait face à ladite paroi ( 3) et passe devant ledit détecteur ( 8). 3 Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit détecteur ( 8) est un générateur de Hall. 4 Moteur selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que ledit support est une plaquette ( 7) dont une face s'appuie contre ladite paroi terminale ( 3) et dont le contour extérieur coopère avec une paroi axiale ( 4) dudit bottier ( 40) pour immobiliser la plaquette. Moteur selon la revendication 4, présentant un entrefer radial et dont le stator ( 2) comprend un circuit magnétique ( 5) et des enroulements qui forment des tètes d'enroulements en saillie par rapport au cir- cuit magnétique aux extrémités axiales de celui-ci, caractérisé en ce que ladite plaquette est un disque électriquement isolant séparant ladite paroi terminale ( 3) des têtes d'enroulements ( 6) situées du côté de cette paroi. 6 Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contour extétieur dudit disque ( 7) est sensiblement circulaire avec un diamètre permettant son insertion avec jeu dans ledit bottier ( 40), et présente des troncatures ( 16) qui coopèrent avec des méplats ( 17) de ladite paroi axiale ( 4) pour assurer son calage angulaire. 7 Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disque ( 7) présente des appendices élasti- ques ( 18) qui s'appuient sur les méplats ( 17) et assu- rent une immobilisation complète du disque, la face externe de celui-ci s'appuyant sur la paroi terminale ( 3) du bottier ( 40). 8 Moteur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le disque ( 7) présente des appendices ( 18) de calage axial qui s'étendent sensi- blement jusqu'au circuit magnétique ( 5) du stator ( 2). 9 Moteur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le détecteur ( 8) est logé au moins partiellement dans une empreinte ( 19) ménagée dans la face du disque ( 7) tournée vers ladite paroi ( 3). Moteur selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le détecteur ( 8) est logé au moins partiellement dans une empreinte ( 21) ménagée dans la face de ladite paroi ( 3) tournée vers le disque ( 7). 11 Moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le détecteur ( 8) s'appuie sur le fond de l'em- preinte ( 21) de la paroi ( 3). 12 Moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le détecteur ( 8) s'appuie sur une saillie ( 22) prévue au fond de l'empreinte ( 21) de la paroi ( 3). 13 Moteur selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le détecteur ( 8) présente des bornes ( 26) connectées à des fils de liaison ( 25) qui sortent du bottier ( 40) en un point distant de leur point de connexion avec lesdites bornes ( 26), et que la face interne du disque ( 7) présente des moyens de gui- dage ( 28, 29, 30, 31) pour conduire les fils d'un point à l'autre en passant à l'écart des têtes d'enroulements ( 6) et du rotor ( 1). 14 Moteur selon la revendication 13, caracté- risé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent un rebord périphérique ( 28) et des nervures axiales ( 29) formant un couloir périphérique ( 30). 15 Moteur selon la revendication 14, caracté- risé en ce que des éléments de recouvrement ( 31) pro- longeant radialement les nervures ( 29) recouvrent les fils de liaison ( 25) du côté du circuit magnétique ( 5). 16 Moteur selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le stator ( 2) est périphéri- que et que lesdits moyens de guidage font passer les fils de liaison ( 25) dans un espace annulaire ( 27) disponible autour des têtes d'enroulements ( 6). 17 Moteur selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que ledit point de connexion est situé dans un espace libre séparant circonférentielle- ment deux têtes d'enroulements ( 6). 18 Moteur selon la revendication 17, caracté- risé en ce que le stator ( 2) possède deux enroulements formant du côté de la paroi terminale ( 3) deux têtes d'enroulements ( 6) symétriques par rapport à l'axe (X-X') du moteur et séparés par deux espaces libres ( 23,24) diamétralement opposés, et que le point de sor- tie des fils ( 25) est en regard de l'un ( 23) desdits espaces libres, et le point de connexion dans l'autre ( 24) desdits espaces libres. 19 Moteur selon l'une des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que les bornes ( 26) du détecteur ( 8) traversent l'épaisseur du disque ( 7) pour aller du détecteur fixé sur sa face externe au point de connexion situé sur sa face interne. Procédé de montage d'un moteur conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on applique et qu'on immobilise ledit support ( 7), équipé du détecteur de position ( 8), contre ledit bottier ( 40) avant d'assembler ce dernier avec le stator ( 2). 21 Procédé de montage d'un moteur conforme à l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce qu'on applique et qu'on immobilise ledit disque ( 7) équipé du détecteur de position ( 8) et des fils de liaison ( 25) contre ledit bottier ( 40) avant d'assem- bler ce dernier avec le stator ( 2), le disque et le stator étant calés dans le bottier et les fils de liaison positionnés sur le disque de telle façon que les têtes d'enroulements ( 6) du stator se présentent face à des zones ( 6 a) du disque ( 7) libres de la pré- sence des fils ( 25). 22 Procédé selon la revendication 21, carac- térisé en ce que les fils de liaison ( 25) sont intro- duits en premier lieu dans le bottier ( 40) et passés à travers une ouverture de sortie ( 14) ménagée dans celui-ci. 23 Sous-ensemble pour un moteur conforme à l'une des revendications 1 à 19, constitué par ledit support ( 7) sur lequel est fixé ledit détecteur de position ( 8). 24 Sous-ensemble pour un moteur conforme à l'une des revendications 13 à 19, constitué-par ledit disque isolant ( 7) sur lequel est fixé ledit détecteur de position ( 8) muni desdits fils de liaison ( 25).