Brevet FR2540306A1 — publié le 19840803

"Dispositif de blocage du retour d'un moteur synchrone autodémarrant " L'invention concerne un dispositif de blocage du retour d'un moteur synchrone autodemrarrant comportant une masse inerte dis- posée eoaxialement sur un arbre entraîné par le ioteur, masse inerte qui est mobile par rapport à l'arbre, qui est positionnée sur l'ar- bre dans le sens axial et est couplée à l'arbre au moyen d'un res- sort hélicoïdal s'étendant coaxialement par rapport à l'arbre, une extrémité du ressort hélicoïdal étant fixée à la masse inerte. Dans un dispositif de blocage de retour de ce genre, connu du brevet allemand 24 07 079, il est prévu entre autres qu'en plus du fait que l'une des extrémitées du ressort helieoidal est fixée a la masse inerte, son autre extreémité est fixée à l'arbre par l'in- termé diaire d'une piece de serrage Le fonctionnem ent de ce disposi- tif connu se base sur le fait que lors du démarrage du moteur dans le sens de rotation indésirable, le ressort hélicoïdal entre imné- diatement en contact rigide de travail avee la masse inerte, de sor- te qu'à la suite de la solidarité du ressort héeicoïdal et de l'ar- bre, la masse inerte est couplée directement a l'arbre, ee qui pro- voque un freinage notable du mouvement de rotation, empkchant le démarrage du moteur dans ce sens de rotation Par contre, lors du démarrage du moteur dans l'autre sens de rotation, souhaité, le res- sort hélicoïdal est tout d'abord déroule pour entrer ainsi avec un certain retard en contact de travail avec la masse inerte et %en- traîner de la sorte, ce qui signifie que le moteur peut démarrer dans ce sens de rotation du fait qu'il n'en es-t pas empcihé imméd L- temnent par un fre nage brusque Comme les deux e ',,ré'm itdu ressort hélicoïdal sont fixées l'une à L masse inerte et 17 autre, à l'ar- bre, le ressort hélicoïdal ne peut pas patiner ni dans l'un ni dans l'autre sens de rotation mais est toujowus solidaire, non seulement de la masse inerte, mais aussi de l'arbre. L'invention vise simplifier un dispositif de blocage de retour du genre décrit dans le préambule et à le réaliser Je fac 9 n -2- qu'il puisse aussi faire fonction nota Mmment d'accouplement à frotte- ment A cet effet, conformément à l'invention, il est prévu que l'ensemble du ressort hélicoïdal et de la masse inerte est monté fou sur l'arbre, le ressort hélicoïdal étant exclusivement en contact à frottement avec l'arbre De cette façon, on obtient que lors du dé- marrage du moteur dans le sens de rotation indésirable, le ressort hélicoïdal soit contracté immédiatement autour de l'arbre et que, par conséquent, la masse inerte soit couplée directement à l'arbre, ce qui provoque une forte entrave à la rotation, empêlhant un démar- rage du moteur dans ce sens de rctutlon, tandis que lors du démarra- ge du moteur dans l'autre sens de rotation, souhaité, le ressort hélicoïdal s'ouvre d'abord lég&rement et n'entraîne la masse inerte qu'avec un certain retard en glissant sur l'arbre, ce qui permet au moteur de démarrer dans ce sens de rotation puisqu'il ne se produit pas immédiatement une forte entrsve à la rotation Un tel glissement du ressort hélicoïdal sur l'arbre se poursuit jusqu'à ce que la mas- se inerte tourne en synchronisme avec la vitesse de rotation de l'arbre, le ressort hélicoïdal s'étant contracté à nouveau jusque dans la position de repos et étant entrainé par l'arbre sans glisse- ment Toutefois, étant donné que le rssort hélicoïdal n'est pas solidaire de l'arbre, il reste possible que le ressort hélicoïdal, vu à partir de l'arbre, glisse dans le sens de rotation souhaité, cas dans lequel le ressort hélicoïdal se rouvrirait légèrement. Ainsi, le ressort hélicoïdal fait également fonction d'accouplement à glissement, ce qui est avantageux, par exemple, si la rotation de la masse inerte est entrave par des effets indésirables, puisque une telle situation ne peut alors pas provoquer d'endommagements En plus, comme il ressort de ce qui précède, la construction d'un tel dispositif de blocage de retour est particulièrement simple puisque le ressort hélicoïdal, conjointement avec la masse inerte, n'a qu'a être monté fou sur l'arbre. Il est à remarquer que le brevet autrichien 221 168 préco- nise déjà un dispositif de blocage de retour dans lequel un ressort hélicoïdal est disposé en contact à frottenent sur un arbre, une extrémité du ressort hélicoïdal étant immobilisée Le fonctionnement de ce dispositif se base sur le fait que lors du démarrage du moteur 2 540306 -3- dans le sens de rotation indésirable, le ressort hélicoïdal, immobi- lisé par l'une de ses extrémités, se contracte immédiatement autour de l'arbre, le frottement étant augmenté au point que le moteur ne puisse pas démarrer dans ce sens de rotation Dans l'autre sens de rotation, souhaité, le ressort hélicoïdal s'ouvre légèrement, de sorte que l'arbre peut glisser dans le ressort, ce qui permet au moteur de démarrer dans ce sens de rotation Toutefois, un disposi- tif de blocage de retour de ce genre présente l'inconvénient que dans le sens de rotation souhaité du moteur, le ressort hélicoïdal soumet celuici continûment à une charge supplémentaire à la suite du glissement continu de l'arbre, ce qui n'est pas le cas du dispo- sitif de blocage de retour conforme à l'invention En plus, ce dis- positif connu ne fournit pas la fonction d'un accouplement à glisse- mnt en coopération avec une masse inerte, du fait que le ressort hélicoïdal est immobilisé à une extrémité. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux com- prendre comment l'invention est réalisée. La figure 1 représente en coupe transversale un moteur synchrone autodémarrant sur l'arbre duquel est monté fou un disposi- tif de blocage de retour constitué par unemasse inerte et un ressort hélicoïdal. La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 indique un moteur synchro- ne autodémarrant muni d'un stator 2 en U et d'un rotor cylindrique 3 à magnétisme permanent Les deux ailes du stator 2 en U dont une, 4, est montrée sur la figure 1, présentent chacune un enroulement d'ex- citation 5 et comportent au niveau de leurs extrémités libres le rotor 3 en formant chacune un entrefer en arc sous un angle prédé- terminé, ce qui donne naissance à deux pièces polaires coopérant avec le rotor Le rotor 3 est placé sur un arbre 6 entraînant une charge externe non représentée et est logé dans deux flasques 7 et 8 solidaires du stator 2 Le rotor 3 réalisé sous forme d'un aimant permanent est aimanté diamétralement, de sorte qu'il présente sur sa surface périphérique des pôles N et S qui se regardent et coopèrent -4- chacun avec les deux pièces polaires du stator 2 Par conséquent, le moteur synchrone envisagé est un moteur synchrone du type dit mono- phasé bipolaire à autodémarrage muni d'un rotor à magnétisme perma- nent diamétralement aimanté Des moteurs de ce genre sont fréquem- ment utilisés dans de petits appareils électroménagers tels que des presse-agrumes, des ouvre-boîtes, des aiguise-ecouteaux et d'autres appareils de ce genre En donnant une forme adéquate à l'entrefer séparant les pièces polaires du stator 2 et le rotor 3, on fixe une position de repos prédéterminée pour le rotor 3, le stator 2 n'étant pas excité, position à partir de laquelle le rotor peut démarrer dans l'un des deux sens de rotation pourvu que la charge agissant sur celui-ci ne soit pas trop grande Le sens de rotation dans le- quel le rotor démarre effectivement n'est pas fixé mais dépend des conditions de champ magnétique Le fait qu'un tel moteur peut démar- rer arbitrairement dans les deux sens de rotation est indésirable pour plusieurs applications dans lesquelles on vise un sens de rota- tion déterminé, raison pour laquelle un tel moteur est pourvu d'un dispositif de blocage de retour qui ne permet au moteur que de dé- marrer dans un sens de rotation déterminé. Pour des dispositifs de blocage de retour de ce genre, on connaît déjà divers modes de réalisation En l'occurrence, il s'agit d'un dispositif de blocage de retour utilisant différentes condi- tions de charge au cours du démarrage du moteur et muni d'une masse inerte 9 disposée sur un arbre 6 entraîné par le moteur, masse iner- te qui est mobile par rapport à l'arbre, qui est positionnée sur celui-ci dans le sens axial et qui est couplée à l'arbre au moyen d'un ressort hélicoïdal 10 s'étendant coaxialement par rapport à l'arbre, une extrémité 11 du ressort hélicoïdal 10 étant solidaire de la masse inerte 9 Dans l'exemple de réalisation envisagé, l'ar- bre 6 avec lequel coopère le dispositif de blocage de retour du mo- teur est l'arbre même de moteur sur lequel est placé le rotor 3 du -oteur 1 Toutefois, il est également possible qu'un tel dispositif de blocage de retour coopère avec un arbre qui est couplé à l'arbre de moteur proprement dit par l'intermédiaire d'une transmission, pourvu que cette transmission transmette diverses conditions de charge adéquatement à l'arbre de moteur La masse inerte 9 qui, en -5- l'occurrence, est constituée par un disque, est mobile par rapport l'arbre 6 tout en étant positionnée sur celui-ci dans le sens axial, but dans lequel elle est enfermée latéralement entre, d'une part, un épaulement 12 de l'arbre de moteur 6 et, d'autre part, une bague de serrage 13 glissée sur l'arbre de moteur 6 De toute évidence, un tel positionnement axial de la masse inerte peut également être ob- tenu par d'autres mesures spécifiques connues En l'occurrence, on a fixé 1 extrémité 11 du ressort hélicoïdal 10 à la masse inerte 9 en l'introduisant ou en le serrant dans un évidement correspondant 14 de la masse ine te 9 De toute évidence, une telle liaison rigide entre l'extrémië 11 i du ressort helicoïdal 10 et la masse inerte 9 peut être réalisée d'une autre manière, par exemple, par un raccord à vis. Dans un tel dispositif de blocage du retour, il est prévu que le ressort hélicoïdal 10, conjointement avec la masse inerte 9, est monte fou sur l'arbre 6, le ressort hélicoïdal 10 étant exclu- sivement en contact à frottement avec l'arbre 6 Cela signifie donc que le ressort helicoïdal 10 n'est fixe à la masse inerte 9 que par son extrémité 11, tandis que son autre extreémité 15 n'est pas fixée à l'arbre 6 mais ne fait qu'entourer celui-ci Dans ces conditions, le degré nécessaire de frottement entre le ressort hélicoïdal 10 et l'arbre 6 dépend, d'une part, de la puissance du rmiceur 1 et, d'aux tre part, de la taille de la masse inerte 9 à coupler pour que celle-ci ne soit entraînée dans le sens de rotation souhaité quac un certain retard, alors que d'une mannière connue, la taille de la masse inerte 9 elle-mme doit être choisie de façon que lors de son eouplage direct, elle évite un démarrage dans le sens de rotation indésirable par une forte entrave à la rotation Celui des deux sens de rotation qui est le sens indésirable et celui qui est le sens désirable sont dteminés par le sens dans lequel les spires du ?es- sort hélicoïdal 10 entourent l'arbre 6, alors que le sens de rota- tion d'arbre provoquant la contraction des spires du ressort héli- coldal correspond au sens de blocage. Le dispositif de blocage de retour décrit ei-dessus fonc- tionne comme suit Lorsque le rotor 3 au moteur 1 va démarrer dans le sens de rotation indiqué sur la figure 2 par la flèche 16 repréî Z 540306 -6- sentée par une ligne en traits interrompus, l'arbre 6, par son con- tact à frottement avec le ressort hélicoïdal 10 exerce sur eelui-ci une force qui fait se contracter les spires du ressort hélicoidal autour de l'arbre. Par voie de conséquence, la masse inerte 9 est couplée directement à l'arbre 6, ce qui en présence d'une taille adéquate de la masse inerte, évite que le rotor 3 ne démarre dans ce sens de rotation du fait que l'entrave à la rotation est trop grande Par contre, si le rotor commence à tourner a; le sens de rotation in- diqué sur la figure 2 par la flèche 12 représentée par une ligne en traits pleins, l'arbre 6, par sen eontacó à frottement avec le res- sort hélicoïdal 10, exerce sur celui ci une force qui fait légère- ment ouvrir les spires du ressort hélicoïdal autour de l Uarbre, ce qui provoque une certaine mesure de celui-ci une force qui fait lé- gèrement s'ouvrir les spires du ressort hélicoidal autour de l'ar- bre, ce qui provoque dans une certaine mesure le glissement entre l'arbre 6 et le ressort hélieoidal 10, si bien que la masse inerte 9 n'est entraînée par le ressort hélicoïdal 10 qu'avec un certain re- tard Cela signifie cependant que l'entrave faite à la rotation du rotor 3 par la masse inerte 9 est faible au point qu'il puisse dé- marrer dans ce sens de rotation Dès que le démarrage dans ce sens de rotation a eu lieu, la masse inerte 9 est accélérée progressive- ment jusqu'à ce qu'elle tourne en synchronisme avec le rotor 3 et l'arbre 6 Au cours de ce processus, le glissement entre l'arbre 6 et le ressort hélicoïdal 10 diminue progressivement, alors que les spires du ressort hélicoïdal 10 se resserrent à nouveau autour de l'arbre 6 jusqu'à l'obtention du contact à frottement originel en présence duquel il ne se produit plus de glissement entre l'arbre 6 et le ressort hélicoidal 10 et le moteur n'est donc plus soumis à une charge supplémentaire. La construction d'un tel dispositif de blocage de retour est très simple du fait que l'ensemble de la masse inerte et du res- sort hélicoïdal n'a qu'à être monté fou sur l'arbre Grâce à cette construction simple, on obtient aussi une très grande sûreté de fonctionnement. De plus, un dispositif de blocage de retour de ce genre a -7- la propriété que l'effet d'un accouplement à glissement peut s'éta- blir entre l'arbre 6 et le ressort hélicoïdal, d'une part, dans le sens de rotation souhaité, vu à partir du rotor 3 et de l'arbre 6 et, d'autre part, dans le sens de rotation contraire, vu à partir de la masse inerte 9, ce qui résulte du fait que le ressort hélicoïdal n'est que monté fou sur l'arbre et qu'il est exclusivement en con- tact à frottement avec l'arbre, de sorte qu'il est possible d'obte- nir un glissement entre l'arbre 6 et le ressort hélicoïdal 10 Cela présente l'avantage que si, par exemple, la rotation de la masse inerte 9 est entravée par des effets indésirables lors du fonction- nement du moteur, il n'y a pas de risque d'endommagement du fait que l'action d'accouplement à glissement s'établit immédiatement entre le ressort hélicoïdal 10 et l'arbre 6 Ceci tient à ce qu'à partir de son extrémité 11, le ressort hélicoïdal 10 est soumis à l'action d'une force tendant à ouvrir les spires du ressort hélicol- dal, de sorte qu'un glissement peut se produire par rapport à l'ar- bre 6 Un tel effet d'accouplement à glissement est notamment avan- tageux dans le cas o c'est la masse inerte elle-même qui constitue la charge externe à entraîner par le moteur, du fait que dans un tel cas, il peut arriver que la charge externe soit bloquée dans des conditions de surcharge Si, par exemple, la masse inerte est réali- sée directement sous forme d'une roue de ventilateur, on évite de cette manière tout risque de blessure ou d'endommagement si, par exemple, quelqu'un entre de la main ou avec un objet solide dans le trajet du mouvement de la roue du ventilateur, puisque la roue est alors immédiatement arrêtée sous l'effet de l'accouplement à glisse- ment. De ce qui précède, il ressort qu'on peut imaginer de nom- breuses variantes des exemples de réalisation décrits sans sortir du cadre de l'invention A ce propos, il est à remarquer notamment qu'un dispositif de blocage de retour de ce genre peut également être utilisé avantageusement dans des moteurs synchrones autodémar- rants d'une construction autre que celle décrite ci-dessus, tels que des moteurs synchrones à stators et à rotors multipolaires ou munis de stators et de rotors connus d'une autre construction. -8- REVENDICATION 1 Dispositif de blocage du retour d'un moteur synchrone autodémarrant comportant une masse inerte disposée coaxialement sur un arbre entraîné par le moteur, masse inerte qui est mobile par rapport à l'arbre, qui est positionnée sur l'arbre dans le sens axial et est couplée à l'arbre au moyen d'un ressort hélicoïdal s'étendant coaxialement par rapport à l'arbre, une extrémité du res- sort hélicoïdal étant fixée à la masse inerte, caractérisé en ce que l'ensemble du ressort hélicoïdal et de la masse inerte est monté fou sur l'arbre, le ressort hélicoïdal étant exclusivement en contact à frottement avec l'arbre.