Brevet FR2518844A1 — publié le 19830624

La présente invention se rapporte à un moteur pas- à-pas biphasé équipé d'un rotor comportant un aimant perma- nent discoidal magnétisé axialement et présentant un certain nombre de p 8 les de pas polaire constant; d'une première par- tie de stator qui, supportant un enroulement excitateur, pré- sente des premiers pôles statoriques orientés parallèlement à la face extrême dudit aimant permanent; et d'une seconde par- tie de stator qui, supportant un enroulement excitateur, est dotée de seconds pôles statoriques orientés parallèlement à la face extrême dudit aimant permanent. On connaft déjà un moteur pas-à-pas biphasé de ce ty- me (DE -B 2 538 372), dans lequel les pôles statoriques d'une première partie de stator supportant un enroulement excita- teur sont disposés parallèlement à l'une des faces extrêmes de l'aimant permanent, et les pÈles statoriques d'une seconde partie de stator supportant un enroulement excitateur sont placés parallèlement à l'autre face extreme dudit aimant per- manent Cet aimant permanent se trouve donc ainsi entre les deux parties du stator mutuellement parallèles à travers les- quelles l'arbre du rotor fait saillie vers l'extérieur Les deux parties du stator sont reliées l'une à l'autre par des organes d'espacement non magnétiques, fabriqués par exemple en laiton. Ce moteur pas-à-pas biphasé d'un type connu, tout comme d'autres moteurs pas-à-pas connus biphasés ou polypha- sés possédant un rotor à aimant permanent magnétisé radiale- ment et des pôles statoriques orientés vers la périphérie de ce rotor, présente l'inconvénient de présenter un encombre- ment relativement grand et d'&tre d'une forme de réalisation 0 o peu propice à sa fabrication à cause du grand nombre de ses composants et de l'agencement extrêmement précis de ces der- niers. L'invention se propose de surmonter ces inconvé- nients Elle a par conséquent pour objet un moteur pas-à-pas biphasé qui soit d'un encombrement le plus petit possible et qui puisse tre fabriqué aisément et à peu de frais. qui puisse être fabriqué aisément et à peu de frais. Selon les caractéristiques essentielles du moteur de l'invention, les deux parties du stator sont placées dans un seul-et unique plan au moins dans la région des pôles sta- toriques et, dans ce plan, elles sont reliées l'une à i'autre par des pièces intermédiaires présentant une-faible conduc- tance magnétique; les premiers et seconds pôles statoriques sont subdivisés en deux groupes respectifs séparés magnétique- ment l'un de lrautre, dont l'un est décalé d'un pas polaire ro- torique complet par rapport à celui de l'autre; les deux groupes de ces premiers p 8 les statoriques sont décalés mutuellement d'un demi-pas polaire rotorique par rapport aux deux groupes des seconds pôles statoriques; et, enfin, sur la face extrê- me de l'aimant permanent éloignée desdits p 8 les statoriques, se trouve un disque de retour(ou de fermeture de circuit) des flux inducteurs provenant des enroulements excitateurs. Dans une telle forme de réalisation du moteur, les deux parties du stator peuvent ôtre fabriquées en une seule et unique passe de découpage à l'emporte-pièce dans une ma- tière ferro-magnétique, ces deux parties du stator formant un ensemble monobloc qu'il suffit ensuite de compléter par les organes de pontage supportant les enroulements excitateurs, pour obtenir un stator complet Pour obtenir un moteur achevé, il suffit ensuite d'introduire le rotor à aimant permanent dans la partie du stator ou dans le support recevant cette dernière L'agencement consécutif de tous les pôles statori- ques d'un c 8 té de l'aimant permanent discoïdal donne-un mo- teur extrêmement plat, ce qui permet d'obtenir aisément des moteurs pas-àpas biphasés dont la hauteur est inférieure à 6 mm Un tel moteur est donc approprié tout particulièrement pour des montres-bracelets et autres instruments d'affichage dont la hauteur doit être maintenue faible pour des raisons esthétiques ou techniques En outre, dans un tel type de réa- lisation, l'entrefer entre les pôles statoriques et le rotor à aimant permanent peut être ramené à une valeur extrêmement petite, ce qui fait que le rendement et la consommation d'é- nergie d'un tel moteur sont considérablement plus favorables que ceux des moteurs connus De plus, des excentricités du rotor par rapport au stator influencent ces paramètres avec net- tement moins de vigueur que dans le cas des moteurs connus. Un autre avantage du moteur selon l'invention réside dans le fait que la forme de réalisation monobloc de l'ensemble du stator permet de réduire de manière non négligeable les frais de stockage, ce qui se répercute favorablement sur les coéts de production. Selon une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le disque de retour et l'aimant permanent sont reliés l'un à l'autre sans pouvoir effectuer de rotations relatives Une telle forme de réalisation est appliquée no- tamment lorsqu'il n'est pas nécessaire de prévoir des mesures particulières pour amortir l'avance pas-à-pas du moteur, soit à cause de l'utilisation d'aimants de fortes coercitivités, soit parce qu'une suroscillation du rotor peut être tolérée après chaque pas Avantageusement, pour obtenir l'assujettis- sement mutuel du disque de retour et de l'aimant permanent leur interdisant une rotation relative, ledit disque de retour est pressé sur l'arbre du rotor et ledit aimant permanent est collé sur ce disque de retour Il en résulte l'avantage que l'aimant permanent, réalisé généralement en une matière dans laquelle il est très difficile de fabriquer des pièces très précises, peut être confectionné avec des tolérances relati- vement grandes, et que le centrage précis de cet organe sur le disque de retour peut être entrepris alors que la colle est en train de durcir. En revanche, si l'on souhaite obtenir un moteur pas-à-pas dans lequel il convient d'exclure de manière certai- ne des suroscillations notables du rotor après chaque pas rotorique, il est recommandé de monter le disque de retour flottant sur l'arbre de ce rotor ledit disque de retour rem- plit alors en plus les fonctions d'une masse d'inertie qui est accouplée magnétiquement au rotor Cet accouplement agit de telle sorte que le disque de retour continue de tourner à la fin de chaque pas rotorique, alors que le rotor commence à tourner en sens inverse La friction entre ses deux éléments, résultant de leur accouplement magnétique, provoque un freina- ge de leur mouvement rotatoire, donc l'amortissement souhaité. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan avec coupe partielle d'un moteur pas-à-pas biphasé; la figure 2 est une vue en plan du stator monobloc du moteur pas-à-pas 'biphasé selon la figure 1; et la figure 3 est une coupe dudit moteur pas-à-pas biphasé de la figure 1, selon la ligne III-III de cette figure. Le moteur pas-à-pas biphasé comporte un rotor i et un stator 2 présentant deux enroulements excitateurs 3 et 4-, qui sont montés chacun sur un organe de pontage respectif 5 ou 6 soudé au stator par ses extrémités saillant au-delà des- dits enroulements excitateurs 3 et 4. Le rotor 1 présente un arbre 7 sur lequel est calé un aimant permanent discoïdal 8 qui est magnétisé axialement et possède des paires de pôles 32 dans le sens de sa périphérie. Du fait de cette magnétisation axiale, un pôle nord, sur l'une des faces extrêmes du rotor, est opposé à un pôle sud sur l'autre face extrême dudit rotor Sur la face extrême de l'aimant permanent discoîdal 8 éloignée du stator 2, se trou- ve un disque de retour ou de renvoi 9 qui est monté flottant sur l'arbre 7, de façon à pouvoir tourner par rapport audit aimant 8 En guise de matière constituant l' aimant permanent, 3 o O on peut de préférence utiliser du ferrite de baryum distribué sous la dénomination commerciale "Korrox 330 ", ou bien un alliage de samarium et de cobalt qu'on peut se procurer, par exemple, sous la dénomination commerciale "Vacomax 145 ". A l'une de ses extrémités, ou à ses deux extrémités, l'arbre 7 du rotor est supporté dans un palier 10, lequel peut également être disposé dans le plan du stator, ce qui est en particulier le cas lorsqu'on doit réaliser un moteur de hauteur (ou d'épaisseur) particulièrement faible. Comme il ressort en particulier de la figure 2, le stator du moteur pas-àpas biphasé comprend une première partie 11 et une seconde partie 12 qui sont reliées l'une à l'autre par deux pièces intermédiaires 13 et 14 Du fait de leur petite section, ces pièces intermédiaires 13 et 14 ont une faible conductance magnétique, si bien que le flux induc- teur engendré à chaque fois par les enroulements excitateurs 3 et 4 demeure respectivement dans la partie 11 ou 12 du sta- tcr et n'est pas transmis à la partie voisine (ou bien l'est seulement d'une manière négligeable). Chacune des deux parties 11 et 12 du stator est pourvue de poles statoriques 15 et 16, respectivement, qui sont decoupes et sont orientés radialement, tels des doigts, vers l'arbre 7 les pôles statoriques 15 sont à chaque fois decalds des pôles statoriques 16 d'un demi-pas polaire roto- rique De surcroit, les pôles statoriques 15 sont subdivises en deux groupes 17 et 18 qui sont mutuellement reliés par une pièce úntermédiaire 19 La section de cette pièce intermé- diaire 19 est dimensionnée de façon que le flux inducteur, en- gendré par l'enroulement excitateur 3 parcouru par du courant, sature magnetiquement ladite pièce 19, ce qui fait que le flux inducteur venant du groupe 17 de poles statoriques 15 est transmis au groupe 18 de ces poles statoriques 15 par l'entremise du disque de renvoi 9, sans pouvoir se fermer di- rectement par l'intermédiaire de la partie 11 du stator le groupe 17 des pôles statoriques 15 est décalé d'un pas po- laire rotorique complet par rapport au groupe 18 de ces pôles La partie 12 du stator est également réalisée de la même manière Elle comprend deux groupes 20 et 21 de poles sta- toriques 16 qui sont mutuellement reliés par une pièce inter- médiaire 22 saturable magnétiquement. le stator 2 est découpe d'un seul tenant à l'em- porte-pièce en une matière magnétique de faible coercitivité. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportees au moteur décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Moteur pas-à-pas biphasé équipé d'un rotor comportant un aimant permanent discoldal magnétisé axiale- ment et présentant un certain nombre de pôles de pas polaire constant; d'une première partie de stator qui, supportant un enroulement excitateur, présente des premiers pôles stato- riques orientés parallèlement à la face extrême dudit aimant permanent; et d'une seconde partie de stator qui, supportant un enroulement excdtateur, est dotée de seconds pôles sta- toriques orientés parallèlement à la face extrême dudit aimant permanent, moteur caractérisé par le fait que les deux par- ties ( 11, 12) du stator sont placées dans un seul et unique plan au moins dans la région des p 8 les statoriques ( 15, 16) et, dans ce plan, sont reliées l'une à l'autre par des pièces intermédiaires ( 13, 14) présentant une faible conductance ma- gnétique; par le fait que lesdits premiers ( 15) et seconds ( 16) p 8 les statoriques sont subdivisés en deux groupes res- pectifs ( 17, 18; 20, 21) séparés magnétiquement l'un de l'au- tre, dont l'un est décalé d'un pas polaire rotorique complet par rapport à celui de l'autre; par le fait que les deux groupe E ( 17, 18) desdits premiers pôles statoriques ( 15) sont décalés mutuellement d'un demi-pas polaire rotorique par rapport aux deux groupes ( 20, 21) desdits seconds pôles statoriques ( 16); et par le fait que, à la face extrême dudit aimant permanent ( 8) éloignée desdits pôles statoriques ( 15, 16), se trouve un disque de retour ou de renvoi ( 9) des flux inducteurs prove- nant desdits enroulements excitateurs ( 3, 4). 2 Moteur pas-à-pas biphasé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le disque de renvoi ( 9) et l'aimant permanent ( 8) sont reliésl'un à l'autre sans pou- voir tourner mutuellement. 3 Moteur pas-à-pas biphasé selon la revendica- tion 2, caractérisé par le fait que le disque de renvoi ( 9) est pressé sur l'arbre ( 7) du rotor et l'aimant permanent ( 8) est collé sur ce disque de renvoi ( 9). 4 Moteur pas-à-pas biphasé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le disque de renvoi ( 9) est monté flottant sur l'arbre ( 7) du rotor.