Brevet FR2519481A1 — publié le 19830708

La présente invention se rapporte à des moteurs pas à pas tels que ceux décrits et repré- sentés dans les brevets des EUA No Re 28 705 (en par- ticulier les Figures 6 et 8) et No 3 633 055 Plus spé- cifiquement, l'invention se rapporte à des rotors pour de tels moteurs pas à pas. De tels rotors comprennent un aimant permanent tubulaire qui comporte une série de pôles nord et sud autour de sa circonférence, un arbre dis- posé à l'intérieur de l'aimant et s'étendant suivant l'axe géométrique longitudinal de l'aimant et un moyeu fixé à la fois à l'arbre et à l'aimant pour les joindre l'un à l'autre de manière permanente. Ces rotors présentent un certain nom- bre de problèmes Le moyeu est habituellement une pièce usinée qui, bien que souvent fabriquée en aluminium, ac- croit le poids du rotor Plus le rotor est lourd, plus est lent son temps de réponse aux signaux d'entrée reçus par le moteur pas à pas On a suggéré, pour réduire le poids du rotor, de fabriquer le moyeu en matière plas- tique; cependant, la matière plastique se déforme tôt ou tard, détruisant ainsi la concentricité de l'aimant et de l'arbre Une autre solution pour réduire le poids a été d'utiliser un capuchon fixé à une extrémité de l'aimant pour joindre l'aimant à l'arbre Cependant, étant donné que le capuchon s'étend longitudinalement au-delà d'une extrémité de l'aimant, l'aimant doit être construit plus court pour un moteur pas à pas donné et le raccour- cissement de l'aimant abaisse indésirablement le couple du rotor. En outre, les aimants tubulaires sont fabriqués par un processus d'extrusion Il en résulte que les surfaces cylindriques inférieure et extérieure de -2- l'aimant ne sont pas exactement concentriques lorsqu'elles sont formées Par conséquent, on doit sou- mettre les aimants à une opération de meulage onéreuse pour obtenir cette concentlicité. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un rotor pour un moteur pas à pas qui a une plus faible inertie et, par conséquent, un temps de réponse plus rapide que les rotors classiques sans ré- duction du couple et qui est, en même temps, moins onéreux à fabriquer. Conformément à l'invention, le moyeu usiné habituel qui joint à l'arbre et l'âimant est rem- placé par un moyeu bien plus petit et par un support an- nulaire formé en tôle métallique mince, le poids total du moyeu plus petit et du support en tôle métallique é- tant inférieur au poids de l'unique moyeu usiné En outre, le support annulaire en tôle métallique est di- mensionné de façon à être radialement espacé de l'aimant et/ou du moyeu qui entoure l'arbre Par conséquent, lorsque les pièces sont assemblées, il existe un espace libre disponible qui permet de déplacer le moyeu radia- lement par rapport à l'aimant pour disposer ces pièces concentriquement après quoi on remplit l'espace radial adjacent au support annulaire d'une matière de liaison pour joindre entre eux de manière permanente l'aimant, le support, le moyeu et l'arbre. D'autres buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et se réfère au dessin annexé dans lequel: la Figure i est une vue en bout d'un 251948 1 -3- rotor pour un moteur pas à pas selon l'invention, vu dans la direction de la flèche de la Figure 2; la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale, prise suivant la ligne 2-2 de la Figure 1; et la Figure 3 est une vue en perspec- tive du support annulaire qui fait partie du rotor. Le rotor que l'on a choisi pour il- lustrer la présente invention comprend un arbre 10, un moyeu 11 entourant l'arbre, un support annulaire 12 en- tourant le moyeu et un aimant permanent tubulaire 13 disposé radialement à l'extérieur du support L'arbre 10, comme il est habituel, est conçu pour être porté à rota- tion par un roulement ou par des roulements(non repré- Is sentés) lesquels sont, à leur tour, portés par un sup- port de montage ou autre pièce fixe du moteur pas à pas. Le moyeu Il est constitué par un petit manchon qui peut être une pièce usinée ou moulée en co- quille Le moyeu est monté à force ou collé au moyen d'un adhésif sur l'arbre L'aimant permanent tubulaire 13 est classique et il comporte, autour de sa périphérie, une série de pôles nord et sud qui coopèrent avec les pôles du stator du moteur pas à pas pour produire la ro- tation pas a pas du rotor lorsque les bobinages du moteur sont mis sous tension L'aimant 13 est initialement fabriqué sous la forme d'une longue pièce tubulaire extrudée que l'on coupe ensuite en courts tronçons pour former les ai- mants 13 pour les rotors individuels. Le support annulaire 12 est formé à par- tir d'une pièce initialement plate de tôle métallique mince, de préférence en aluminium, que l'on peut estamper ou emboutir pour lui donner la forme représentée Le 251948 1 -4- support comporte des parois intérieure 15 et extérieure 16 concentriques jointes à une extrémité par une partie de liaison 17 Les parois et la partie de liaison sont naturellement formées par une unique pièce de tôle Cette forme donne au support 12 une largeur radiale utile qui va de la surface intérieure de la paroi 15 à la surface extérieure de la paroi 16 Cependant, le support est bien plus léger qu'une pièce de métal pleine ayant cette même dimension La partie de liaison 17 donne au support 12 une résistance radiale importante malgré la faible eéaisseur dans laquelle le suoport est fabriqué. Les dimensions radiales du support 12 sont dans une relation telle avec le diamètre extérieur du moyeu Il et avec le diamètre intérieur de l'aimant 13 qu'il existe un espacement radial appréciable entre (A) la surface extérieure de la paroi 16 et la surface in- térieure de-l'aimant 13 et (B) la surface intérieure de la paroi 15 et la surface extérieure du moyeu 11 Par espacement "appréciable", on entend une dimension qui dépasse la dimension dont les surfaces radialement in- térieure et extérieure de l'aimant sont décentrées l'une par rapport à l'autre On remplit les espaces d'une matière de liaison, telle qu'un adhésif approprié 18 (non représenté sur la Figure 1), pour lier entre eux de manière permanente l'aimant 13, le support 12 et le moyeulil. En pratique, on place l'aimant 13, le support 12 et le moyeu il (l'arbre 10 étant ou n'étant pas déjà en place dans le moyeu) dans un appareil de mon- tage qui assure la concentricité entre les surfaces radialement extérieures du moyeu Il et de l'aimant 13. La surface radialement intérieure de l'aimant 13 n'est pas nécessairement concentrique avec ces deux surfaces 251948 1 -5- du fait de la nature du processus d'extrusion au mo- yen duquel l'aimant 13 est fabriqué Cependant, ceci est compensé par le fait que le support 12 s'adapte avec jeu entre le moyeu Il et l'aimant 13 Par conséquent, tout défaut de la concentricité se traduit par une absence d'uniformité de l'espacement radial entre la paroi 16 du support et l'aimant 13 autour de la circonférence de ces deux pièces ou par une absence d'uniformité de l'es- pacement radial entre la paroi 15 du support et le moyeu Il autour de la circonférence de ces deux pièces On rem- plit ensuite les espacements radiaux d'une matière de liaison 18 qui, après durcissement, maintient la concen- tricité entre le moyeu Il (et, par conséquent, l'arbre ) et la surface radialement extérieure de l'aimant 13. On notera que cette concentricité est obtenue sans qu'il soit nécessaire d'usiner l'aimant 13 pour rendre concen- trique ses surfaces radialement intérieure et extérieure. Ainsi le présent rotor est moins onéreux à fabriquer, étant donné que l'aimant 13 n'a pas besoin d'être usiné et le présent rotor est plus léger, étant donné que le poids combiné du moyeu Il et du support 12 est inférieur à celui d'un moyeu usiné comparable. On a représenté et décrit l'invention uniquement en se référant à un mode de réalisation pré- féré donné uniquement à titre d'exemple et on peut rea- liser de nombreuses variantes de l'invention sans s'é- carter de son esprit Il est, par conséquent, bien entendu, que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à une forme ou à un mode de réalisation spécifique sauf dans la mesure ou de telles limitations sont incluses dans les revendications annexées. -6- REVENDICATIONS 1, Un rotor pour un moteur pas à pas caractérisé en ce qu'il comporte: a) un moyeu annulaire ( 11) ayant une ouver- ture centrale conçue pour recevoir un arbre ( 10) de moteur; b) un aimant permanent tubulaire ( 13) dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre extérieur du moyeu, l'aimant étant disposé autour du moyeu pour délimiter un espace annulaire entre le moyeu et l'aimant; c) un support annulaire ( 12) disposé à l'in- térieur de l'espace annulaire ayant une surface radiale- ment extérieure qui fait face à la surface intérieurade l'aimant et ayant une surface radialement intérieure qui fait face à la surface extérieure du moyeu, la surface extérieure du support étant espacée de la sur- face intérieure de l'aimant et la surface intérieure du support étant espacée de la surface extérieure du moyeu; et d) une matière de liaison ( 18) remplissant les intervalles annulaires entre les surfaces radialement extérieure et intérieure du support et respectivement l'aimant et le moyeu. 2. Un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est un élément métallique tubulaire qui comporte une paroi extérieure annulaire ( 16), une paroi intérieure annulaire ( 15) approximativement concentrique avec la paroi extérieure et une partie de liaison ( 17) joignant des extrémités correspondantes des deux parois, les deux parois et la partie de liaison constituant une unique pièce métallique. 251948 1 -7- 3. Un rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support ( 12) est constitué par une unique pièce de tôle métallique mince. 4. Un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison ( 18) sont constitués par un adhésif. 5. Un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant ( 13) est une pièce extrudée dont la surface intérieure n'est pas exacte- ment concentrique avec la surface extérieure de l'aimant.