Brevet FR2529406A1 — publié le 19831230

ROTOR PLAN REALISE EN TECHNOLOGiE COUCHES EPAISSES L'invention concerne l'utilisation nouvelle de la technologie des couches repaisses déposées sur un substrat en alumine pour la fabrication de rotor plan, pour des moteurs à entrefer plan et bobinage lamellaire. De tels moteurs, à entrefer plan et bobinage lamellaire, sont connus de l'art antérieur sous la terminologie habituelle de "moteurs à circuits imprimés". Le moteur à circuit imprimé est décrit pour la première fois dans le brevet français 1.160.490 déposé le 7 Novembre 1956, par la Société dite : SOCIETE D'ELECTRONIQUE ET D'AUTOMATISME (SEA) et est commercialisé actuellement en France par la Compagnie Electro-Mécanique Parvex. Le rotor (vocable par lequel on désigne la partie mobile dans un mécanisme rotatif tel qu'une turbine, un compresseur ou un moteur) est constitué par un disque constitué d'une superposition de plusieurs couches de conducteurs lamellaires en cuivre isolées entre elles par des feuilles de résine époxy. Les conducteurs d'une première couche étant reliés par leurs extrémités à ceux d'une autre couche, ils forment ainsi un bobinage ondule série. Ce rotor plan tourne entre deux flasques munis d'aimants permanents, alors que des balais frottent directement sur les conducteurs du rotor dans la partie voisine de son axe. Ces moteurs, du fait de leur conception, présentent de nombreux avantages, tant mécaniques qu'electriques, notamment en ce qu'ils présentent une très faible inertie, et en ce que ses carac téristiques électriques (couple, vitesse, intensité) sont parfaitement linéaires. Cependant, du fait de la nature du rotor, ces moteurs présentent une limitation certaine en ce que la température de cette pièce ne doit pas dépasser 150"C, alors que dans le cas de rotation lente ou de blocage accidentel ou volontaire de la rotation, cette température peut être rapidement atteinte en raison de la faible inertie thermique du rotor. L'invention vise à pallier le susdit inconvénient et propose pour ce faire l'adaptation d'une technologie commune en microcircuiterie hybride à la réalisation de cette pièce essentielle des moteurs à circuits imprimés, qu'est le rotor. Conformément; à la présente invention, le rotor est remarquable en ce qu'il est realisé sous la forme de couches épaisses déposées par sérigraphie sur un substrat typiquement en alumine. La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif permettra de mieux comprendre comment -l1invention s'exécute et se poursuit, et de mieux en apprécier sa portée. La figure 1 représente une vue en coupe du moteur à ciruits imprimés. La figure 2 représente en une vue plane le rotor de ce même moteur. La figure 3 représente le rotor selon la présente invention, en coupe. Le moteur, tel que représenté à la figure 1, comporte une partie fixe 1, dite stator, sur les flasques de laquelle sont disposés des aimants permanents 2. Le rotor 3 est représenté sous la forme d'un disque mince, mobile autour d'un axe de rotation 4. Les aimants utilisés sont généralement des aimants permanents en alliage fondu qui assurent un champ élevé et stable dans l'entrefer, mais qui ne supportent pas un démontage du moteur sans réaimantation ultérieure, ou des ferrites qui permettent un démontage, mais dont le champ produit dans l'entrefer décroit avec la température. Des balais frottent directement sur les conducteurs lamellaires du rotor 3, dans une région voisine de l'axe 4. Selon l'art antérieur, le disque mince constituant le rotor 3, est formé d'une superposition de plusieurs couches de conducteurs lamellaires, typiquement au cuivre, isolées entre elles par des feuilles de verre époxy. Ainsi que représenté à la figure 2, les extrémités des conducteurs sont reliées de façon à former un bobinage ondulé série, alors que sur une première face former un bobinage ondulé série, alors que sur une première face du disque les extrémités d'un conducteur lamellaire sont disposées à une distance angulaire proche (mais légèrement supérieure) à 450, et que sur la deuxième face du disque, l'orientation des spires est identique, de telle sorte que la distance angulaire totale parcourue par une spire tournant autour du disque est proche de 90" (légèrement supérieure).Au bout de quatre enroulements autour du disque, la spire sera décalée d'au moins un rang, ce qui permettra de parcourir en série l'ensemble des conducteurs lamellaires. D'une façon générale, l'appellation "moteur à circuits imprimés" provient de ce que les bobinages lamellaires, tels que représentés sur cette figure 2 sont obtenus par des techniques d'impression d'une laque photosensible, au travers d'un masque, puis de gravure par une solution d'attaque chimique, technique qui permet d'obtenir des réseaux de conducteurs fins et de faibles espacements entre eux et qui est largement connue dans l'état de l'art. Outre sa réalisation coûteuse, l'un des inconvénients majeurs de cette technique est que le support isolant en verre époxy ne supporte pas des températures supérieures à 1500C, à partir desquelles il se déforme et fond ou brûle, ce qui rend totalement inutilisable le moteur. Or, ainsi qu'indiqué ci-dessus, dans certains cas, cette température peut être atteinte et même dépassée, et le moteur est alors détérioré. L'invention vise à pallier le susdit inconvénient en proposant une nouvelle technique d'élaboration du disque mince constituant le rotor, comportant l'utilisation nouvelle de couches épaisses sérigraphiées et incluant la possibilité d'être porté à des températures largement supérieures, au moins de l'ordre de 850"C. Conformément à la présente invention, le disque mince tel que représenté à la figure 3 est constitué d'un substrat en alumine 5 (généralement circulaire et pouvant être percé en son centre pour être fixé sur un axe Jy passant), sur lequel est déposée par la technique de sérigraphie, au travers d'un écran composé généralement d'une toile d'acier inoxydable recouverte partiellement d'une émulsion, de façon à déposer le motif désiré, une encre sérigraphiable conductrice de bonne conductivité électrique, telle que par exemple l'encre au cuivre décrite et protégée par le brevet français, de numéro 2.305.478, déposé le 25 Mars 1975 au nom de la Demanderesse.Après séchage à 1200C environ, pendant environ vingt minutes, puis cuisson à 900"C environ pendant un cycle d'environ une heure comportant un palier à cette température pendant environ dix minutes, on obtient un premier reseau de conducteurs 6 ; on dépose alors une encre sérigraphiable isolante, telle par exemple l'encre décrite et protégée par le brevet français de numéro 2.451.899, déposé le 23 Mars 1979 au nom de la Demanderesse et compatible avec la précédente encre au cuivre de façon à obtenir une couche isolante 7.Après séchage et cuisson, un deuxième réseau de conducteurs 8 peut être alors déposé avec la meme encre sérigraphiable conductrice, en prenant garde que les extrémités des conducteurs se superposent, afin d'assurer la continuité électrique. Par une variante de ce procédé on peut assurer la continuité électrique dans des ouvertures prévues à cet effet dans la couche isolante lors de son impression par sérigraphie. Ces deux méthodes sont avantageuses par rapport à une sérigraphie double face du substrat d'alumine car la connexion entre couche en est largement facilitée. D'une façon générale, le motif du réseau de conducteurs est typiquement le même que celui de l'art antérieur représenté à la figure 2 (des conducteurs plus fins pourraient être obtenus par sérigraphie si nécessaire), l'invention ne portant pas sur le motif lul-meme mais sur la façon de le réaliser et les matériaux à utiliser pour ce faire. Le disque obtenu selon cette technique est capable de supporter des températures, au moins de l'ordre des températures de cuisson, donc de l'ordre de 850"C. En outre, cette technique de dépôt de couches par sérigraphie permet de déposer, par une méthode et-à l'aide de matériaux économiques, une multitude de couches superposées conductrices et- isolantes, les cuissons des couches supérieures n'affectant pas les qualités mécaniques ou électriques des couches inférieures, alors que l'épaisseur totale obtenue ne devient pas trop importante du fait de la faible épaisseur de chaque couche. En effet, un autre avantage de cette technique est de séparer les fonctions d'isolation et de support remplies antérieurement par la feuille de verre époxy, la première fonction d'isolation étant remplie par une couche sérigraphiée isolante et la deuxième fonction de support étant remplie par le substrat en alumine. Il en découle alors qu'une différence essentielle entre les disques pour moteurs imprimés connus et ceux conformes à la présente invention est manifeste en ce que les conducteurs lamellaires sont situés de part et d'autre ou du meme côté par rapport au support. Il est bien évident pour l'homme de l'art que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans pour cela faire oeuvre d'esprit donc sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les revendications ci-après annexées. REVENDICATIONS : 1. Rotor plan, pour moteur à entrefer plan et bobinage lamellaire, caractérisé en ce qu'il se compose d'un disque en alumine, sur une face duquel est disposée une superposition de couches sérigraphiées isolante(s) et conductrices, les couches conductrices se présentant sous la forme d'un réseau lamellaire de conducteurs. 2. Utilisation nouvelle de la technique des couches épaisses déposées par sérigraphie sur un substrat en alumine, en vue de réaliser un rotor plan pour moteur à entrefer plan et bobinage lamellaire.