Brevet FR2525043A1 — publié le 19831014

Moteur électrique à aimants permanents. L'invention se rapporte à un moteur électrique à aimants permanents du type à rotor plan porteur d'aimants permanents à y sa périphérie et à stator porteur de bobines électriquement reliées par un dispositif de commutation sélective à une source d'alimentation en courant continu de façon à coopérer par attraction et répulsion magnétique avec les aimants du rotor Elle a pour objet une réalisation de moteur de ce type destiné à utiliser au mieux les avantages du recours à des aimants tout en étant simple et en se prêtant à une construc- tion modulaire aisément adaptable aux besoins, et en particu- lier propre à n'exiger qu'un faible courant de démarrage la rendant intéressante pour toutes applications à alimentation par photopiles notamment. Essentiellement, à cet effet, le moteur électrique selon l'invention à aimants permanents et de construction modulaire, du type précité, est caractérisé en ce que chaque élément modulaire comprend un stator annulaire porte-bobines de part et d'autre duquel sont disposés deux rotors d'axe central commun porteurs d'aimants permanents ayant entre rotors des pôles opposés en regard et sur chaque face de rotor des pôles adjacents alternés, chaque rotor étant utilisable en commun avec tout élément modulaire adjacent analogue. D'autres aspects de l'invention apparaîtront d'ailleurs aussi dans la description suivante d'une forme de réalisation d'un tel moteur électrique, représentée à titre d'exemple au dessin annexé, dans lequel: la fig 1 est une vue d'ensemble avec arrachement partiel d'un moteur électrique selon l'invention; la fig 2 est une vue de côté d'un rotor élémentaire; la fig 3 est une vue de côté d'un stator élémentaire; la fig 4 est une vue de côté du flasque du moteur por- tant le dispositif de commutation des bobines de stator, représenté partiellement en coupe; la fig 5 est une vue extérieure de côté de l'autre flasque du moteur. Comme on peut le voir à la fig 1, le module de gauche comprend un stator annulaire la de part et d'autre duquel sont disposés deux rotors 2 a, 2 b, ce dernier étant toutefois commun au module adjacent dont le stator annulaire est désigné par lb et coopère également avec un second rotor 2 c, et ainsi de suite jusqu'à terminer par le stator ln et un dernier rotor 2 N + 1 Chaque rotor est constitué sous forme d'un disque plan en matériau non magnétique et non conducteur de l'électricité, et il est solidarisé avec l'arbre moteur 3, ici par clavetage en 4 dans une rainure axiale 3 a de l'arbre 3 Il porte vers sa périphérie au moins une paire d'aimants permanents plats, ici deux paires d'aimants 5 comme on peut le voir à la fig 2, qui sont encastrés dans des ouvertures correspondantes du disque et maintenus dans le plan de celui-ci par collage Ces aimants sont disposés de sorte que sur chaque face du disque leurs pôle soit alternés (pôle nord-sud indiqué par les lettres NS). Les disques rotors, tels qu'indiqués pour les disques 2 a, 2 b d'un même module, sont disposés de sorte que leurs aimants aient entre eux des pôles opposés en regard et donc complé- mentaires du point de vue flux magnétique Les rotors sont maintenus à l'espacement désiré sur l'arbre moteur 3 par interposition de bagues entretoises 6 et ici immobilisés sous serrage axial entre un circlip d'arrêt 8 et un écrou freiné 9 vissable sur l'arbre moteur, à rondelles d'appui 9 a. Chaque stator est constitué sous forme d'un disque annu- laire plan en matériau non magnétique et non conducteur de l'électricité, engagé avec un faible entrefer entre chaque paire de rotors, et assemblé avec les flasques 10, 11 du moteur à l'aide de tirants 12 à écrous de serrage 13 le tra- versant à sa périphérie, et avec interposition de bagues entretoises 14 a avec les flasques et de bagues entretoises 14 b entre stators, adaptées pour assurer leur positionnement correct par rapport aux rotors Chaque stator est pourvu d'au moins une spire de fil conducteur isolé enchassée dans l'épais- seur du disque de toute manière convenable, soit ici comme on peut le voir à la fig 3, trois bobines 15, suivant une disposi- tion préférée selon laquelle les aimants et bobines sont respectivement prévus en nombre pair ou impair ou vice versa pour faciliter l'harmonisation des interactions aimants-bobines. De préférence aussi, les bobines ont une section de spire interne correspondant à la section des aimants, chaque paire de ces derniers n'étant pas plus espacée que la valeur maxi- male de l'arc au centre de chaque spire ou bobine Les aimants sont de préférence trapézoïdaux comme représenté mais pour- raient aussi être triangulaires à extension radiale, ou circu- laires Les bobines 15 peuvent être pourvues a'An noyau ferro- magnétique à très faible hystérésis, mais en vue de permettre notamment un démarrage du moteur avec un très faible courant (cas d'alimentation par photopiles) elles seront alors de préférence dépourvues de noyau ou à noyau en matériau non magnétique et non conducteur de l'électricité. L'arbre moteur 3 est supporté par les flasques 10 et 11 avec interposition de roulements usuels Un dispositif de commutation est interposé entre l'arbre moteur 3 et le flasque , ici extérieurement à celui-ci, et il comprend, comme on le voit aux fig 1 et 4, trois porte- balais 16 respectivement connectés à des conducteurs 17 a, 17 b, 17 c traversant les flasques 10 et les stators jusqu'au dernier et étant connec- tés, sur chacun de ces derniers, à l'une des bornes des trois bobines qu'il porte Les balais 18 coopèrent avec un collec- teur désigné par 19 dans son ensemble et fixé sur un embout fileté de l'arbre moteur à l'aide d'un écrou freiné 20 Ce collecteur présente un nombre de lames conductrices 19 a égal au nombre de paires d'aimants 5 utilisées sur chaque rotor, ici donc 2, l'angle de commutation alpha étant indiqué par rapport aux aimants à la fig 2 Les plages d'intervalle 19 b du collecteur sont isolantes comme la matière de celui-ci Les lames 19 a sont en conduction électrique avec l'arbre du moteur, à l'autre extrémité duquel est amenée l'une des polarités d'alimentation du moteur, ici la polarité négative, sur une borne 21 portée par le flasque 11 et électriquement reliée à un porte-balai 22, dont le balai 23 est sollicité en perma- nence au contact de l'arbre moteur 3 Les secondes bornes d'alimentation des bobines sont ici toutes reliées à un conduc- teur non représenté traversant les stators comme les conduc- teurs 17 a à 17 c précités, et aboutissant à une borne d'amenée 24 de l'autre polarité d'alimentation du moteur. Il est ainsi constitué un branchement parallèle des bobines à commutations successives contrôlées par le collec- teur Toutefois, un branchement série ou parallèle série est également possible. Il est à voir que le dispositif de commutation classique à collecteur décrit peut tout aussi bien être -remplacé dans le cadre de l'invention par un dispositif de commutation électro- nique statique de tout type connu destiné à éviter les étin- celles de commutation. Bien entendu de nombreuses autres variantes peuvent également être imaginées sans pour autant sortir du domaine de l'invention- REVENDICATIONS 1 Moteur électrique à aimants permanents de construction modulaire, du type à rotor plan porteur d'aimants permanents à sa périphérie et à stator porteur de bobines électriquement reliées par un dispositif de commutation sélective à une source d'alimentation en courant continu de façon à coopérer par attraction et répulsion magnétique avec les aimants du rotor, caractérisé en ce que chaque élément modulaire comprend un stator annulaire (la, lb) porte-bobines de part et d'autre duquel sont disposés deux rotors ( 2 a, 2 b)fi'axe central commun porteur d'aimants permanents ( 5) ayant entre rotors des pôles opposés en regard et sur chaque face de rotor des pôles adjacents alternés, chaque rotor étant utilisable en commun avec tout élément modulaire adjacent analogue. 2 Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par assemblage entretoise des rotors ( 2 a, 2 b) sur l'arbre du moteur ( 3) et par assemblage entre- toisé des stators annulaires (la, lb) entre eux et avec deux flasques ( 10, 11) portant les paliers de l'arbre du moteur, le dispositif de commutation étant interposé en au moins l'un des flasques et l'arbre du moteur. 3 Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les aimants sont espacés circulai- remefit d'une distance inférieure ou au plus égale à l'arc circulaire passant par le centre de chaque bobine. 4 Moteur électrique selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que les bobines et aimants sont respectivement en nombre pair et impair ou vice versa. 3: 5 Moteur électrique selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que les bobines sont alimentées par un conducteur commun traversant les flas- ques à leur périphérie et par un conducteur individuel passant par un porte-balai du dispositif de commutation pour les bobines ayant même position angulaire. 6 Moteur électrique selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comporte un collecteur à lames sur l'arbre moteur et à porte-balais relié aux bobines, les lames conductrices étant en nombre égal au nombre de paires d'aimants des rotors et également réparties comme elles, et le nombre de porte-balais étant égal au nombre de bobines par stator annulaire.