Brevet FR2523379A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne des moteurs électriques et elle a trait plus particulièrement à des moteurs du type dans lequel le rotor est monté à rotation sur un arbre fixe Des moteurs pas à pas destinés à certaines applications sont construits de cette manière, de même que certains types de moteurs de ventilateurs. L'invention a pour but de fournir un moyen simple et peu coûteux pour bloquer un des paliers, qui supportent à rotation le rotor, contre une partie fixe du moteur tout en maintenant une précontrainte élastique des paliers dans la direction longitudinale de l'arbre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en regard des dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur pas à pas conforme à l'invention; La Figure 2 est une vue en élévation à échelle agrandie de l'arbre de moteur; et La Figure 3 est semblable à la Figure 1 et montre des parties du moteur dans une condition intermédiaire d'assemblage. Le moteur choisi pour illustrer la présente invention peut être un moteur pas à pas du type représenté et décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique sous le N O 285 657 le 21 juillet 1981 Cependant, l'invention est applicable à n'importe quel type de moteur comportant un arbre fixe, tel qu'un moteur de ventilateur, dans lequel le rotor porte des pales de ventilateur. Le moteur pas à pas comprend deux flasques de stator 10 et 11 et deux cuvettes de stator 12 et 13. -2- Les flasques de stator 10 et 11 sont virtuellement identiques et ils ont chacun une forme annulaire. Plusieurs pôles évasés 15 entourent l'ouverture centrale du flasque de stator 10, les pôles étant espacés circonférentiellement l'un de l'autre Tous les pôles 15 font saillie perpendiculairement dans la même direction à partir du plan du flasque 10 La lisière périphérique 16 du flasque est déformée en dehors du plan du flasque dans la direction dans laquelle les pôles 15 font saillie du flasque. Le flasque de stator 11 est essentiellement identique au flasque 10 et les parties du flasque 11 correspondant à celles du flasque 10 ont été désignées par les mêmes références numériques que celles utilisées cidessus, suivies de l'indice "prime" Pour former l'élément intérieur de stator du moteur pas à pas, les flasques de stator 10 et 11 sont placés dos à dos et sont fixés ensemble de façon permanente, par exemple par soudage ou par un adhésif approprié. La cuvette de stator 12 a une forme annulaire et elle comporte une ouverture centrale dans sa paroi arrière 24 Plusieurs pôles évasés 25 entourent l'ouverture centrale, ces pôles étant espacés circonférentiellement l'un de l'autre 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 de la paroi arrière 24 dans la direction o les pôles 25 font saillie de la paroi arrière Le bord libre 27 de la paroi latérale 26 est agrandi en diamètre de manière que le diamètre intérieur du bord libre 27 soit à peu près égal au diamètre extérieur du flasque 10 de stator afin que le bord périphérique 16 du flasque 10 s'emboîte étroitement à l'intérieur du bord 27 de la cuvette 12. -3- La cuvette de stator 13 est sensiblement identique à la cuvette 12 et les parties de la cuvette 13 correspondant à celles de la cuvette 12 portent les mêmes références numériques que celles utilisées ci- dessus, suivies de l'indice "prime" Un flasque porteur 33, comportant une ouverture centrale 35, est fixé, par exemple par soudage ou par un adhésif approprié, sur la face extérieure de la paroi arrière 24 ' de la cuvette 13 du stator Le flasque 33 comporte des trous de montage 34 à proximité de ses extrémités, de façon à pouvoir servir de flasque de montage pour le moteur pas à pas, à l'aide duquel le moteur est fixé sur un support stationnaire. Un enroulement 31 formé de fil électrique, bobiné sur un mandrin 32, entoure respectivement les pôles 15 et 25 du flasque 10 et de la cuvette 12 tandis qu'un enroulement semblable 31 ', bobiné sur un mandrin 32 ', entoure respectivement les pôles 15 ' et 25 ' du flasque 11 et de la cuvette 13 Les bords libres 27 et 27 ' des cuvettes de stator 12 et 13 sont incurvés vers l'intérieur de l'intervalle 19 existant entre les bords périphériques 16 et 16 ' des flasques 10 et 11 du stator en un certain nombre de positions circonféren- tiellement espacées l'une de l'autre le long des bords libres, comme indiqué en 39 De cette manière, les bords 27 et 27 ' sont emboîtés dans l'intervalle 19 de façon à relier mécaniquement et en permanence chaque cuvette de stator 12, 13 avec son flasque de stator respectif 10, 11. Un coussinet en forme de douille 38 est fixé à l'intérieur de l'ouverture 35 ménagée dans le flasque porteur 33, et une extrémité d'un arbre 39 est fixée à l'intérieur du coussinet L'arbre 39 dépasse en porte à faux du flasque porteur 33. -4- Le rotor, qui tourne lors de l'excitation du stator décrit ci-dessus, comprend un manchon annulaire 42 entourant l'arbre 39, ainsi qu'un aimant permanent tubulaire 43 entourant le manchon et fixé sur celui-ci Deux roulements à billes 44 et 45 sont disposés entre le manchon 42 et l'arbre 39 de façon à supporter à rotation le rotor sur l'arbre Un élément 46 destiné à être entraîné par le moteur est fixé sur le manchon 42 Cet élément peut être un indicateur de tout type approprié, dans le cas d'un moteur pas à pas, ou bien une roue de ventilateur, dans le cas d'un moteur de ventilateur. La bague intérieure du roulement 45 est bloquée contre le coussinet stationnaire 38, et elle est par conséquent fixée par rapport à l'arbre 39, à l'aide d'un élément allongé de verrouillage 48 qui vient s'appliquer contre la bague intérieure du roulement 45 par l'intermédiaire d'une extrémité d'un fourreau 49 entourant l'arbre Un ressort de compression 50, entourant l'arbre 39, s'appuie par une extrémité contre l'extrémité du fourreau 49 qui est opposée à l'extrémité en contact avec le roulement 45 L'autre extrémité du ressort 50 s'appuie contre une bague 51 qui entoure l'arbre 39 La bague 51 entre en contact avec la bague intérieure du roulement 44 et la pousse contre une bague d'arrêt 52 fixée à l'intérieur d'une rainure annulaire prévue à l'extrémité libre de l'arbre 39 De cette manière, la bague intérieure du roulement 44 est fixée par rapport à l'arbre 39. L'arbre 39 est pourvu d'un trou fileté intérieurement 55 qui s'étend depuis son extrémité libre presque jusque au milieu de la longueur de l'arbre Une encoche partiellement circulaire 56 est ménagée dans une surface de l'arbre 39 entre les extrémités de ce dernier, cette encoche communiquant avec l'extrémité intérieure du trou 55. -5- La partie de l'encoche 56 qui est placée axialement vers l'intérieur par rapport au trou 55 définit une surface inclinée ou rampe 57 qui s'étend uniformément depuis le côté du trou 55 diamétralement opposé à l'encoche 56 jusqu'à la surface extérieure de l'arbre 39 L'encoche 56 est avantageusement formée à l'aide d'un outil de coupe tournant et dans ce cas la surface 57 a la forme'd'un arc de cercle Comme on peut le voir sur les Figures 1 et 3, le fourreau 49 est aligné radialement avec la zone axialement intérieure de l'encoche 56. En pratique, l'aimant 43, le manchon 42, les roulements 44 et 45, le fourreau 49, le ressort et la bague 51 sont assemblés les uns avec les autres et cet ensemble est engagé par glissement sur l'arbre 39 jusque dans la position indiquée sur la Figure 1 La bague d'arrêt 52 est ensuite engagée dans sa rainure respective ménagée dans l'arbre Un élément de blocage 48, qui est de préférence une goupille rigide, est ensuite introduit longitudinalement dans le trou 55 et ensuite un tampon fileté extérieurement 59 est vissé dans l'extrémité ouverte du trou (cf Figure 3) La face extérieure du tampon 59 peut être pourvue d'une encoche d'engagement de tournevis ou bien, comme indiqué sur les dessins, d'une douille destinée à recevoir une clé Allen. Lorsque le tampon 59 est vissée dansle trou , il pousse l'élément de blocage 48 vers l'intérieur. Il en résulte que l'extrémité intérieure de l'élément 48 glisse le long de la surface inflinée 57 (Figure 3) et est guidée ainsi au travers de l'encoche 56 jusque dans une position située radialement à l'extérieur de l'arbre 39, o elle entre en contact avec la surface intérieure du fourreau 49 (Figure 1) A mesure que le tampon 59 est plus serré, l'élément de blocage 48 -6- applique étroitement une extrémité du fourreau 49 contre la bague intérieure du roulement 45 et il en résulte que cette bague intérieure est étroitement bloquée entre le fourreau 49 et le coussinet 38 De cette manière, la bague du roulement est bloquée par rapport à l'arbre 39 Le ressort 50 applique par l'intermédiaire de la bague 51 la bague intérieure du roulement 44 contre la bague d'arrêt 52, en bloquant ainsi cette bague intérieure de roulement par rapport à l'arbre. Il est à noter que la présente invention offre un moyen simple et peu coûteux de bloquer le roulement 45 contre le support stationnaire 33, 38 tout en assurant, par l'intermédiaire du ressort 50, une précontrainte des roulements à billes 44 et 45. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1. Moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un support stationnaire ( 33), un arbre ( 39) fixé par une extrémité sur le support et faisant saillie de celui-ci en porte-à-faux, un rotor annulaire ( 42, 43) entourant l'arbre, deux paliers ( 44,45) prévus entre le rotor et l'arbre pour supporter à rotation le rotor, et un élément de verrouillage ( 48) s'étendant depuis l'intérieur de l'arbre ( 39) jusque dans une position de sollicitation active d'un des paliers ( 45) pour bloquer ce palier par rapport à l'arbre. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau ( 49) entourant l'arbre ( 39), une extrémité du fourreau s'appliquant contre un des paliers ( 45) et l'élément de verrouillage ( 48) s'appliquant contre le fourreau ( 49). 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort de compression ( 50) entourant l'arbre ( 39), une extrémité du ressort s'appuyant contre l'extrémité du fourreau ( 49) qui est opposée à l'extrémité en contact avec ledit palier ( 45) tandis que l'autre extrémité du ressort s'applique contre l'autre palier ( 44). 4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre ( 39) comporte un trou axial ( 55) partant d'une de ses extrémités, ainsi -8 qu'une encoche radiale ( 56) s'étendant du trou jusqu'à l'extérieur de l'arbre, l'élément de verrouillage ( 48) s'étendant depuis l'intérieur du trou ( 55) au travers de l'encoche ( 56), jusqu'en un point situé radialement à l'extérieur de l'arbre. 5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un tampon ( 59) placé à l'intérieur du trou ( 55) venant buter contre l'extrémité de l'élément de verrouillage ( 48) logée à l'intérieur du trou. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour régler la position du tampon ( 59) sur la longueur du trou ( 55). 7. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le trou ( 55) et le tampon ( 59) comportent des filetages coopérant de manière qu'une rotation du tampon le fasse déplacer dans le sens longitudinal du trou. 8. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une surface inclinée ( 57) située à l'intérieur de l'arbre et s'étendant du trou ( 55) jusqu'à l'encoche ( 56), une extrémité de l'élément de blocage ( 48) pouvant coulisser le long de la surface inclinée à mesure que le tampon ( 59) est déplacé dans le trou, la -surface inclinée assurant le guidage de l'extrémité de l'élément de blocage à partir de l'intérieur du trou et radialement vers l'extérieur au travers de l'encoche. 9. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau ( 49) entourant l'arbre dans la zone de l'encoche, l'extrémité de l'élément de blocage ( 48) étant placée à l'extérieur de l'arbre ( 39) et entrant en contact avec l'intérieur du fourreau. 9 - 10. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le trou ( 55) s'étend jusqu'à l'extrémité de l'arbre ( 39) qui est opposée à l'extrémité fixée sur le support, l'intérieur du trou étant fileté et un tampon ( 59) fileté extérieu- rement étant engagé ou vissé dans le trou. 11. Procédé d'assemblage du rotor et de l'arbre d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: former un arbre ( 39) comportant un trou ( 55) axial communiquant avec une encoche ( 56) radiale de l'arbre, le trou se terminant par une surface inclinée ( 57) s'étendant jusqu'à l'encoche, placer un rotor annulaire ( 42,43) autour de l'arbre ( 39) en disposant deux paliers ( 44,45) entre le rotor et l'arbre, ces paliers étant espacés l'un de l'autre dans le sens longitudinal de l'arbre, introduire un élément ( 48) allongé de blocage dans le trou et faire avancer l'élément de blocage de façon à obliger une de ses extrémités à glisser le long de la surface inclinée ( 57) et vers l'extérieur au travers de l'encoche, jusqu'à ce que cette extrémité de l'élément de blocage entre fonctionnel- lement en contact avec un des paliers, et fixer l'élément de blocage ( 48) en place. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on fait progresser l'élément allongé de blocage ( 48) en faisant avancer un tampon ( 59) dans le trou ( 55), ce tampon venant buter contre l'autre extrémité de cet élément de blocage ( 48).