Brevet FR2527858A1 — publié le 19831202

MOTEUR ELECTRIQUE A RELUCTANCE VARIABLE A ENCEINTE ETANCHE La présente invention concerne un moteur électrique à réluctance variable et à flux transversal engendrant un mouvement de rotation. Un tel moteur peut, par exemple assurer la translation des barres de commande à l'intérieur d'une enceinte sous pression dans un réacteur nucléaire apres conversion du mouvement, notamment au moyen d'un système vis-écrou. On sait qu'en réglant l'immersion, dans le coeur d'un réacteur nucléaire, de barres ayant la propriété d'absorber des neutrons, par exemple des barres en carbure de bore, la puissance développée par le réacteur peut être aisément commandée. Dans ce but, les barres sont généralement solidaires d'une tige mobile se déplaçant dans une chemise étanche fixée au réacteur, chemise dans laquelle règnent des conditions de température et de pression identiques à celles qui règnent dans la cuve du réacteur. Selon le brevet français 1 371 802, un élément de transfert- de charge mécanique pourvu de mâchoires à trois positions et commandées à laide de solénoldes, est mis en oeuvre pour imprimer un mouvement de translation à la barre. Ce dispositif, fonctionnant à la maniere d'un électro-aimant, présente l'inconvénient d'imprimer un mouvement brusque à ses éléments mobiles. Il en résulte la nécessité de disposer localement des amortisseurs ou tampons comme par exemple décrits dans le brevet belge 753 529. Toutefois malgré la présence de tels amortisseurs, les mécanismes des mâchoires subissent de fortes contraintes génératrices d'usure. Pour obvier à cet inconvénient, il a été proposé par exemple dans le brevet français 1 455 472, d'utiliser un moteur électromagnétique dont l'élément mobile est constitué par la tige elle-même qui porte alors des saillies annulaires disposées de manière à réaliser un moteur à réluctance variable de type vernier, engendrant un mouvement de translation exempt de tout mouvement de rotation. Toutefois, un tel moteur n'a pu être valablement mis en oeuvre, dune part à cause du fait qu?il nécessite un trop grand nombre de bobines constituant la partie statorique au moteur et, d'autre part, à cause d'un mauvais rendement consécutif à une saturation de la tige, due à la concentration axiale du flux magnétique. La présente invention a pour objet d'obvier à ces inconvénients. Dans ce but, le moteur électrique selon l'invention comporte : une partie rotorique constituée par une tige en matériau magnétique, munie de saillies régulièrement espacées autour de ladite tige ; au moins trois stators multipolaires entourant consécutivement ladite tige, chaque noyau polaire présentant des évidements côté tige, de manière à constituer des saillies de même largeur et écartement que celles de la tige, l'espacement entre stators étant tel que les saillies de la tige et celles des noyaux polaires ne se trouvent en regard que pour l'un des stators. Une chemise étanche est disposée en intersection du circuit magnétique statorique, des pièces magnétiques prolongeant les noyaux polaires à l'intérieur de la chemise. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, à laquelle une planche de dessin est annexée, d'un mode de réalisation de l'invention. La figure unique représente schématiquement en demi coupe transversale un moteur électrique conforme à la présente invention. En référence maintenant à cette figure unique, la partie rotorique du moteur, c'est-à-dire la tige 1, est disposée coaxialement dans une chemise étanche tubulaire 2. La tige 1, réalisée dans un matériau magnétique, est mu nie de saillies 3, regulièrement espacées à la périphérie de la tige. La partie statorique du moteur est constituée par un en semble de forme générale tubulaire de même axe xx' que la tige comprenant une culasse magnétique 12 et au moins trois stators multipolaires qui sont constitués chacun par une paire de bobines 8, 9 disposées autour du noyau polaire. La chemise étanche 2 est disposée en intersection du circuit magnétique statorique. Chaque noyau polaire qui se prolonge à l'intérieur de la chemise 2 à l'aide d'un élément magnétique 21 présente, sur sa paroi interne, des évidements 14, de manière à constituer des saillies 13 disposées dans un môme plan transversal, ces saillies 13 étant de même largeur et de même écar tement que les saillies régulières 3 dont est pourvue la tige 1. De façon à réaliser une structure du type vernier, les axes des stators multipolaires consécutifs étant régulièrement répartis, on choisit le nombre de saillies :régulières.3 de la tige 1 de telle manière que ces saillies ne se trouvent en regard des saillies 13 du noyau polaire que pour l'un des stators comme représenté sur la figure. Ainsi, en prenant exemple représenté, la paire de bobines 8, 9 etant alimentée, la tige mobile 1 se positionne de telle façon que la réluctance opposée au flux magnétique soit minimale. Ceci se produit lorsque les saillies régulières 3 de la tige 1 sont précisément en regard des saillies correspon dantes 13 du noyau polaire correspondant. Le flux engendré se referme selon un trajet transversal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de litige 1, comme représenté par les fléchettes 19 et 20. Par la suite, cette tige ne subit aucune saturation magnétique axiale. Pour faire tourner la tige il suffit de couper l'alimen tation de la paire de bobines 8, 9 et d'alimenter la paire de bobines voisine A ce moment-là, le champ magnétique engendre une force tendant à positionner la tige, de telle manière que la réluctance s'opposant au flux magnétique soit minimale. Les saillies régulières- 3 de la tige magnétique 1 vont, de ce fait, se positionner en regard des saillies 13 du noyau polaire correspondant aux bobines alimentées. De façon à assurer un bon positionnement de ces éléments magnétiques 21 et, éventuellement, à servir de guide pour la tige 1, des bourrage en matériau amagnétique 22 et 23 sont prévus à l'intérieur de la chemise étanche 2, entre les éléments magnétiques 2. des différents noyaux polaires. Ainsi l'entrefer actif, c'est-à-dire entre les saillies 3 de la tige 1 et les saillies 13 des noyaux polaires, est très réduit. La chemise 2 qui assure l'étanchéité vis-à-vis du fluide primaire peut être réalisée aussi bien dans un matériau amagnétique-que dans un matériau magnétique par exemlple inoxydable. Avec une chemise mince, les efforts de pression exerces sur celle-ci sont-repris par la structure mme de la partie statorique. il est évident que, pour obtenir une plus grande précision du positionnement de la tige il est préférable de mettre en oeuvre plus de trois stators multipolaires puisque leur nombre n'est pas limité par une éventuelle saturation magnétique axiale de la tige, le trajet du fluxmagnétique ne prenant jamais une direction parallèle à l'axe dans la tige. Toutefois, on peut également augmenter la précision du mouvement et la force nominale transmise avec un moteur à trois stators en alimentant successivement un premier stator, puis un premier et un deuxième stators, puis le deuxième seul, puis le deuxième et le troisième simultanément, puis le troisième seul, puis le troisième et le premier simultanément, et ainsi de suite. Quand deux stators sont alimentés simultanément, l'inten- sité du courant peut être réduite en gardant une position stable, ce qui amène une réduction de la consommaton électrique. On obtient ainsi un moteur pouvant avoir une très basse vitesse et un très fort couple moteur avec un grand nombre de positions possibles par tour. Bien évidemment, toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans l'esprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS i.- Moteur électrique à réluctance variable et à flux transversal engendrant un mouvement de rotation imprimé à un rotor disposé dans une chemise étanche, caractérisé en ce qu'il comporte . une partie rotorique constituée par une tige (i) en matériau magnétique munie de saillies (3) régulièrement espacées autour de ladite tige, et au moins trois stators multipolaires entourant consécutivement ladite tige, chaque noyau polaire présentant, côté tige, des évidements (14), de manière à constituer des saillies (13) de même largeur et écartement que celles de la tige, l'espacement entre stators étant tel que les saillies de la tige et celles des noyaux polaires ne se trouvent en regard que pour un des stators, ladite chemise étanche (2) étant disposée en intersection du circuit magnétique statorique, des pièces magnétiques (21) prolongeant lesdits noyaux polaires à l'intérieur de ladite chemise(2). 2.- Moteur selon la revendication l, caractérisé en ce que un bourrage (22,23) en matériau amagnétique est disposé entre les pièces magnétiques de ladite partie statorique dudit moteur à l'intérieur de ladite chemise (2). 3.- Moteur selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que ladite chemise étanche (2) est réalisée aussi bien dans un materiau amagnetique que dans un matériau magnétique. 4.- Moteur selon l'une quelconque des revendications- i à 3, caractérisé en ce que ladite tige (i) est déplacée en alimentant successivement un premier stator, puis lepre- mier et le deuxième stators ensemble, puis le deuxième seul, puis le deuxième et le troisième simultanément, puis le troisième seul, puis le troisième et le premier simultanément, et ainsi de suite.