Brevet FR2522212A1 — publié le 19830826

i La présente invention se rapporte à des moteurs pas à pas et elle a trait plus particulièrement à un moteur pas à pas utilisé en tant qu'actionneur linéaire, c'est-à-dire dans lequel le mouvement de rotation du moteur pas à pas est converti en un mouvement linéaire d'un autre organe. On décrira ci-après l'invention en se référant à des moteurs pas à pas du type général décrit et représenté dans les brevets des EUA n' Re 28 705 (en particulier les Fig. 6 et 8) et N O 3 633 055 Cependant, il est bien entendu que l'invention est susceptible d'être également appliquée à d'autres types de moteurs pas à pas. Les actionneurs linéaires à moteur pas à pas sont utili- sés dans les situations qui nécessitent un déplacement liné- aire précis et non un mouvement de rotation De tels action- neurs peuvent être utilisés, par exemple, pour commander le positionnement du registre d'une installation de climatisa- tion afin de commander le débit d'air Ils sont également uti- lisables dans les pompes du type à pistons et dans les engins de manutention de matières. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un moteur pas à pas/actionneur linéaire qui comporte un agen- cement de support extrêmement bon marché pour les paliers du rotor. Un autre but de l'invention est de réaliser un tel mo- teur pas à pas/actionneur linéaire dans lequel des sièges cy- lindriques pour recevoir les paliers du rotor soient formés en une seule pièce avec des plaques supports fixées au stator. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un tel moteur pas à pas/actionneur linéaire dans lequel l'une des plaques supports serve également à monter le moteur/actionneur sur un support. D'autres buts et caractéristiques de l'invention apparai- tront à la lecture de ladescription qui va suivre et à l'exa- men des dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur pas à pas selon l'invention,utilisable comme actionneur linéaire; la Fig 2 est une vue partielle, en coupe axiale, d'un autre mode de réalisation d'un moteur pas à pas/actionneur linéaire selon l'invention; et la Fig 3 est une vue en élévation latérale, avec coupe partielle, d'encore un autre mode de réalisation d'un moteur pas à pas/actionneur linéaire selon l'invention. Le moteur pas à pas choisi pour illustrer la présente invention est du type décrit et représenté de manière plus détaillée dans la demande de brevet des EUA no 285 657 dépo- sée le 21 juillet 1981 Le moteur pas à pas représenté sur la Fig 1 comporte deux plaques de stator 10 et 11 et deux cuvettes de stator 12 et 13 Les plaques de stator 10 et 11 sont pratiquement identiques,chacune ayant une forme annu- laire Un certain nombre de pôles 15 en forme de coin en- tourent l'ouverture centrale de la plaque de stator 10, les pôles étant circonférentiellement espacés les uns des autres. Tous les pôles 15 font saillie perpendiculairement dans la même direction à partir du plan de la plaque 10 La partie marginale périphérique 16 de la plaque est déformée hors du plan de la plaque dans la direction dans laquelle les pôles 15 font saillie à partir de la plaque. La plaque de stator 11 est pratiquement identique à la plaque 10 et on a désigné les parties de la plaque 11 qui correspondent à celles de la plaque 10 par les mêmes réfé- rences que celles utilisées ci-dessus,suivies du signe prime (') Pour former l'élément de stator intérieur du moteur pas à pas, les plaques de stator 10 et 11 sont placées dos à dos et sont fixées entre elles de manière permanente, par exemple par une soudure ou au moyen d'un adhésif approprié. La cuvette 12 du stator a une forme annulaire, ayant une ouverture centrale dans sa paroi arrière Un certain nombre de pôles 25 à forme de coin entourent l'ouverture centrale, les pôles étant circonférentiellement espacés les uns des autres Tous les pôles 25 font saillie perpendiculairement dans la même direction à partir du plan de la paroi arrière 24 de la cuvette Une paroi latérale périphérique 26 fait saillie à partir de la paroi arrière 24 dans la direction dans laquelle les pôles 25 font saillie à partir de la paroi arrière Le bord libre 27 de la paroi latérale 26 a un plus grand diamètre de sorte que le diamètre intérieur du bord libre 27 est approximativement égal au diamètre extérieur de la plaque de stator 10 et,de ce fait,le bord périphérique 16 de la plaque 10 s'adapte sans jeu à l'intérieur du bord 27 de la cuvette 12. La cuvette 13 du stator est pratiquement identique à la cuvette 12 et on a désigné les parties de la cuvette 13 qui correspondent à celles de la cuvette 12 par les mêmes réfé- rences que celles utilisées ci-dessus,suivies du signe prime (') Une plaque 28 support de palier ayant une ouverture cen- trale 29 est fixée à la face extérieure de la paroi arrière 24 de la cuvette 12 du stator, par exemple au moyen d'une sou- dure ou d'un adhésif approprié et une plaque 33 support de palier, ayant une ouverture centrale 35, est, de même, fixée à la face extérieure de la paroi arrière 24 ' de la cuvette 13 du stator La plaque 33 est plus grande que la plaque 28 et elle comporte des trous de montage 34 au voisinage de ses ex- trémités, radialement au-delà du contour du stator, de façon à pouvoir servir de plaque de montage pour le moteur pas à pas. Une bobine de fil électrique 31 enroulée sur un corps de bobine 32 entoure les pôles 15 de la plaque 10 et les pôles de la cuvette 12 et une bobine semblable 31 ' enroulée sur un corps de bobine 32 ' entoure les pôles 15 ' de la plaque 11 et les pôles 25 ' de la cuvette 13 Les bords libres 27 et 27 ' des cuvettes 12 et 13 du stator sont repliés dans l'inter- valle 19 formé entre les bords périphériques 16 et 16 ' des plaques de stator 10 et 11 à un certain nombre d'emplacements circonféréntiellement espacés 39, le long desdits bords libres De cette manière, les bords sont sertis dans l'inter- valle 19 de façon à joindre mécaniquement de manière perma- nente chaque cuvette 12 et 13 du stator à sa plaque de stator respective 10 et 11. Le rotor qui coopère avec le stator décrit ci-dessus com- porte un écrou 40 ayant un alésage axial 41 intérieurement fi- leté, et un aimant permanent tubulaire 43 qui entoure l'écrou auquel il est fixé Au-delà des extrémités de l'aimant 43, l'écrou 40 est muni d'extrémités 44 et 45 de plus petit dia- mètre portées respectivement dans un palier à roulement à billes 46 et dans un palier à roulement à billes 47 Un or- gane 48 en forme de tige,extérieurement fileté,est disposé dans l'alésage 41 de l'écrou, le filetage de l'organe 48 et celui de l'écrou coopérant entre eux. L'organe 48 est libre de se déplacer longitudinalement mais il ne peut pas tourner Par conséquent, lorsque le ro- tor 40, 43 tourne pas à pas, l'organe 48 se déplace longi- tudinalement le long d'un trajet qui coïncide avec l'axe de rotation du rotor. La plaque support 28 est munie, par exemple par une opé- ration d'emboutissage,d'un bossage ou partie en forme de cu- vette dans la région qui entoure immédiatement l'ouverture 29 Ce bossage comporte une paroi latérale cylindrique 50 et une paroi d'extrémité 51 qui contient l'ouverture 29 La bague de roulement extérieure du roulement 46 est en appui dans l'angle formé par l'intersection des parois 50 et 51 et elle est fixée à la surface intérieure de la paroi 50, coaxialement. De la même manière, la plaque support 33 est munie d'un bossage ou partie en forme de cuvette dans la région qui en- toure immédiatement l'ouverture 35 Ce bossage comporte une paroi latérale cylindrique 52 et une paroi d'extrémité 53 qui contient l'ouverture 29 La bague extérieure du roulement 47 est en appui dans l'angle formé par l'intersection des parois 52 et 53 et est fixée à la surface intérieure de la paroi 52, coacialement. Etant donné que les parties en forme de cuvette 50, 51 et 52, 53 sont formées dans la même pièce de matière que les plaques supports respectives 28 et 33, elles sont beaucoup moins onéreuses à fabriquer que des pièces comparables fixées par des vis mécaniques qui doivent être fabriquées séparément puis assemblées aux plaques supports Néanmoins, ces parties en forme de cuvette venues de matière maintiennent un aligne- ment précis des paliers à roulement 46 et 47. Dans le mode de réalisation de la Fig 2, les pièces qui sont identiques à des pièces de la Fig 1 sont désignées par les mêmes références que sur la Fig 1 Les pièces qui rem- plissent la même fonction que des pièces de la Fig 1 sont désignées par les mêmes références,précédées du chiffre 1. Dans ce mode de réalisation, l'organe 148 mobile linéairement est déplacé dans un sens par la rotation du rotor 140, 143 et est rappelé dans le sens opposé par un ressort 56. Dans ce type de dispositif, le palier 46 porte une plus lourde charge de butée et, par conséquent, on utilise un pa- lier à roulement à billes en appui dans une partie en forme de cuvette 50, 51 L'autre palier du rotor porte une très faible charge latérale et, par conséquent, -on peut utiliser un palier lisse 147 moins onéreux. Le palier 147 peut être un palier en bronze fritté im- prégné d'un lubrifiant. La plaque support 133 est munie, par exemple par une opération d'emboutissage,d'une paroi cylindrique 152 diri- gée vers l'intérieur, la paroi 152 étant formée dans la même pièce de matière que la plaque 133 Le palier 147 est fixé à 1 'intérieur de la paroicylindrique 152, coaxialerient par exemple par montage à la presse ou au moyen d'un adhésif approprié Un jonc d'arrêt 58 reçu dans une gorge annulaire formée dans la partie 145 de l'écrou empêche le mouvement axial du rotor. Comme dans le cas du mode de réalisation de la Fig 1, les supports de palier incorporés 50, 51 et 152 sont d'une fabrication bon marché et servent d'une manière excellente à retenir les paliers dans un alignement précis. Dans le mode de réalisation de la Fig 3, les pièces qui sont identiques aux pièces des Fig 1 et 2 portent les mêmes références que sur les Figures précédentes et celles qui rem- plissent les mêmes fonctions portent les mêmes références précédées du chiffre 1 Dans ce mode de réalisation, la plaque support 128 est allongée par rapport à la plaque 28 de la Fig. 1 et ses extrémités sont coudées en éloignement du moteur pas à pas pour former deux bras 60 et 61 Ces bras s'étendent pa- rallèlement à l'axe de rotation du rotor du moteur pas à pas. Les extrémités des bras 60 et 61 sont agencées de façon à pouvoir être portées à pivotement autour d'un axe perpendi- culaire à l'axe de rotation du rotor Ainsi, en service, le moteur pas à pas peut librement pivoter autour de cet axe lorsque l'organe 48 se déplace linéairement à la suite de l'excitation du moteur. Dans ce cas également, comme dans les modes de réalisa- tion des Fig 1 et 2, les supports de palier incorporés 50, 51 et 152 sont d'une fabrication bon marché tout en servant d'une manière excellente à maintenir les paliers 46 et 147 en alignement précis. On a représenté et décrit l'invention en se référant à des modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemple et on peut y apporter de'nombreuses modifications sans s'écarter pour cela de son esprit Il est, par consé- quent, bien entendu que l'invention n'est pas limitée à un mode de réalisation ni à une forme spécifique sauf dans la mesure o de telles limitations sont incluses dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 Un moteur pas à pas caractérisé en ce qu'il comporte: un stator ( 10-13) et un rotor ( 40, 43; 140, 43) monté à ro- tation par rapport au stator autour d'un axe de rotation, un organe ( 48; 148) mobile linéairement en réponse au mouve- ment de rotation du rotor, deux paliers ( 46, 47; 46, 147) qui portent le rotor à rotation à ses extrémités, les paliers étant espacés l'un de l'autre suivant l'axe de rotation, et deux plaques supports ( 28, 33; 28, 133; 128, 133) fixées aux faces d'extrémité opposées du stator, chaque plaque étant mu- nie d'une paroi cylindrique ( 50, 52; 50, 152) de telle sorte que la paroi et la plaque sont formées dans une seule et même pièce de matière, les axes des parois cylindriques étant co- linéaires avec l'axe de rotation du rotor et chacun des pa- liers étant coaxial avec l'une des parois cylindriques res- pectives à laquelle il est fixé. 2 Moteur pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor ( 40, 43; 140, 143) comporte un filetage et l'organe mobile linéairement ( 48; 148) comporte un file- tage correspondant qui est vissé dans le filetage du rotor. 3 Moteur pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des parois cylindriques ( 50, 52) fait partie d'un bossage en forme de cuvette ( 50, 51, 52, 53) et son palier respectif est un palier à roulement à billes ( 46, 47) en appui à l'intérieur du bossage en forme de cuvette. 4 Moteur pas à pas selon la revendication 3, caractérisé en ceque chacune des parois cylindriques ( 50, 52) fait partie d'un bossage en forme de cuvette ( 50, 51, 52, 53) et chacun des paliersest un palier à roulement à billes ( 46, 47) en appui à l'intérieur de son bossage en forme de cuvette respec- tif. Moteur pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des paliers est un palier lisse ( 147) fixé à l'intérieur de sa paroi cylindrique respective ( 152). 6 Moteur pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une ( 33) des plaques supports s'étend radialement au-delà du contour du stator du moteur pas à pas de façon à servir de plaque de montage pour permettre le montage dudit moteur sur une surface support. 7 Moteur pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une ( 128) des plaques supports est munie de deux bras ( 60, 61) qui s'étendent parallèlement à l'axe de rota- tion du rotor et en ce qu'il comporte des moyens( 62) pour monter les bras de manière qu'ils puissent effectuer un mouvement de pivotement autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de ro- tation du rotor.