Brevet FR2550397A3 — publié le 19850208

FR 2550397 A3 19850208 FR 8412087 A 19840730 MOTEUR A COMMUTATEUR EXCITE PAR AIMANT PERMANENT L'invention concerne un moteur à commutateur, axcité par aimant permanent, notamment petit moteur multipolaire, comportant au moins un pôle auxiliaire ferromagnétique de perméabilité élevée prévu sur la culasse du stator dans l'espace interpolaire entre deux pôles d'aimant permanent (segments) de faible perméabilité, ce pôle auxiliaire étant constitué sous la forme d'étrier en forme de U, qui s'applique par ses branches contre les surfaces frontales des aimants permanents. Un moteur de ce type est connu d'après le brevet US 3 083 310 Selon la forme de réalisation qui y est décrite et dessinée, les aimants permanents 25 sont fixés entre autres par des étriers en acier, en forme de U, qui sont soudés à la culasse du stator de forme tubulaire. D'après le DE OS 25 12 273 on connait une machine à commutateur excitée par aimant permanent, 30 qui est constituée avec des pôles d'aimants permanents de perméabilité relativement basse et des pôles auxiliaires, en forme de U, en matériaux ferromagnétiques de perméabilité élevée Les pôles auxiliaires se placent dans les espaces interpolaires et forment des 35 traverses de dispersion pour le champ transversal de l'induit La machine reçoit ainsi une caractéristique série, car lorsque le courant dtinduit augmente il se produit un champ transversal d'induit croissant qui, lors de la marche du moteur, produit un flux additionnel à travers le pôle de dispersion Il en résulte ainsi un champ d'excitation dépendant du courant et qui détermine la caractéristique série. Il est connu d'autre part d'après le EF-A 1 48 966, en vue d'obtenir une caractéristique série pour des moteurs excités par aimants permanents, d'adjoindre, du côté frontal au segment d'aimant permanent, un pôle auxiliaire ferromagnétique Celuici est fixé par collage à celle des extrémités du segment d'aimant permanent qui est située sur le bord d'entrée 15 de l'induit. La dimension du pôle auxiliaire doit être calculée de telle sorte qu'il occupe environ 20 c du pas polaire Comme matériau ferromagnétique pour le pôle auxiliaire on fait appel de préférence à du fer, qui possède une perméabilité élevée et ainsi, lorsque le courant d'induit augmente, recueille le flux de dispersion déterminé par le champ transversal de l'induit Par suite le couple de rotation du moteur se trouve accru en cas de charge élevée, notam25 ment lors du démarrage du moteur. L'invention concerne, en se différenciant des réalisations connues, unmoteur à commutateur qui est caractérisé en ce que le pôle auxiliaire est constitué à la manière d'un ressort de retenue sous forme d'étrier asymétrique, élastique, comportant des branches d'épaisseurs différentes, et en ce que la branche la plus épaisse s'applique en tant que traverse de dispersion contre le bord d'aimant situé en avant dans le sens de rotation de l'induit. Un moteur à commutataur ainsi réalisé présente, par rapport aux agencements connus décrits plus haut, l'avantage, avec un seul élément de construction simple, d'une part de créer une traverse de dispersion et d'autre part de permettre une possibilité de fixation particulièrement simple et avantageuse en fabrication pour les segments d'aimant. Grâce à la structure asymétrique de l'étrier en forme de U, une branche peut comporter suffisamment de matériau ferromagnétique 10 pour constituer le pôle de dispersion, tandis que l'autre branche et éventuellement le fond de l'étrier en forme de U seront réalisés en plus faible épaisseur pour l'obtention d'une caractéristique de ressort. En dehors de l'économie d'éléments 15 de construction séparés pour la fixation et les pôles de dispersion, le montage aussi est sensiblement facilité, si bien que l'on économise, en plus, du temps de travail, lors de l'assemblage des éléments constitutifs du moteur Les étriers asymétriques réalisés conformément à l'invention sont avantageusement disposés entre tous les segments d'aimant permanent voisins appartenant à différents pôles; en règle générale chaque pôle est formé par un seul segment d'aimant permanent magnétisé en direction radiale. 25 D'autres particularités et formes de réalisation avantageuses de l'invention seront indiquées et expliquées dans la suite En particulier l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ciaprès et des dessins annexés représentant de façon schématique deux exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 montre un premier exemple de réalisation comportant un étrier enserré entre les segments d'aimant permanent, et; la figure 2 montre un second exemple de réalisation comportant un étrier riveté à la culasse du stator. Les figures 1 et 2 montrent, en découpes partielles, la culasse d'un moteur à commutateur excité par aimant permanent à deux ou plusieurs pôles On a renoncé à représenter l'induit et les particularités du stator, étant donné qu'à cet égard le moteur peut être constitué de façon quelconque. Sur la figure 1 l'on a désigné par la référence 10 une culasse de stator d'un moteur à commutateur dont l'excitation s'effectue au moyen de segments d'aimant permanent 11 l et 12 o Ces segments 11 et 12 sont magnétisés en direction radiale, sur le dessin l'on n'a reporté que la polarité de chacun des segments situés intérieurement à la périphérie de l'induit. Le bord d'aimant permanent situé en avant dans le sens de rotation de l'induit non 20 représenté -, également dénommé "bord d'entrée" de l'aimant, est désigné par la référence 13 Entre les deux segments d'aimant 11 et 12 se trouve un espace interpolaire 14, dans lequel on a disposé un étrier 15 en forme de U en matériau ferromagnétique 25 de perméabilité élevée Les segments d'aimant 11 et 12 ont une perméabilité beaucoup plus faible que l'étrier 15 formant un pôle auxiliaire ferromagnétique. L'étrier 15 comporte une branche 16 30 relativement épaisse et une branche 17 relativement mince Le fond de l'étrier 15 est désigné par la référence 18 et constitué avec à peu près la même épaisseur que la branche mince 17; il s'ensuit que grâce à ces éléments 17 et 18 on obtient une élas35 ticité suffisante pour assurer, malgré certaines tolérances de fabrication, une fixation impeccable, comme sous l'action de ressorts, des segments d'aimant 11 et 12 On a indiqué par une flèche 19 le sens de rotation de l'induit non représenté. Les différents flux magnétiques dans le moteur sont également indiqués par des flèches, à savoir par des flèches 20 pour le champ transversal de l'induit et par des flèches 21 pour le flux principal partant des segments d'aimant. Sur la figure 2 l'on a affecté aux mêmes éléments les mêmes références que sur la figure 1, étant donné que la structure du moteur est dans son principe la même que sur la figure 1. Simplement la disposition et la fixation de l'étrier 15 15 en forme de U sont modifiées sur la figure 2, en ce sens que l'étrier 15 est riveté en 22 par son fond 18 à la culasse 10 du stator Au lieu d'une rivure on pourrait aussi avoir recours par exemple à une soudure de l'étrier 15 Entre les 20 branches 16 et 17 on a prévu, dans le dispositif selon la figure 2, un boulon traversant 23 pour la fixation du carter. Des boulons de ce genre sont prévus usuellement en étant diamétralement opposés dans le 25 stator du moteur; c'est pourquoi aussi les étriers , utilisés là, sont disposés de la manière représentée. Il n'y a par suite rien qui apporte de modification à l'action du pôle auxiliaire et à la fixation élastique des segments d'aimant permanent 11 et 12; en effet avec ce dispositif également, grâce à la branche 17 relativement mince, élastique, de l'étrier 15, les segments 11 et 12 se trouvent repoussés l'un de l'autre et maintenus ainsi en 35 direction radiale et en direction tangentielle. Le dispositif conforme à l'invention permet une fixation élastique d'aimants dans le carter du moteur avec effet de traverse de dispersion; ce qui rend possible de conférer une carac5 téristique série à des moteurs excités par aimant permanent, alors que sinon ceux-ci, en raison de leur flux constant, présentent une caractéristique en dérivation de la courbe de fonctionnement vitesse de rotation/ couple de rotation Dans de nombreuses 10 applications cependant la caractéristique série d'un moteur offre des avantages en raison de la plus grande vitesse de rotation en marche à vide. Dans le cas de moteurs excités électriquement, la caractéristique série est obtenue au moyen d'un enroulement d'excitation parcouru par le courant d'induit, de telle sorte que le flux devient plus grand lorsque le courant d'induit augmente Dans le cas du moteur excité par aimant permanent, il se produit un phénomène semblable grâce au flux du champ transversal de l'induit sur la traverse de dispersion sous la forme de la branche 16, étant donné que le champ transversal de l'induit devient également plus grand lorsque le courant d'induit augmente. Au bord d'entrée 13 de l'aimant, dans la zone du pôle de dispersion 16, s'additionnent alors le flux principal 21 et le flux 20 du champ transversal de l'induit, tandis que le flux 20 du champ transversal de l'induit, qui est dirigé en sens opposé à l'endroit du segment d'aimant voisin 12 n'exerce que peu d'influence défavorable sur le flux principal 21 en raison de la très faible perméabilité de ce segment d'aimant. D'autre part les moteurs à aimants 35 permanents offrent cependant des avantages, en ce qui concerne notamment le rendement, parce que le flux est produit sans perte Grâce à la combinaison des avantages du moteur à aimant permanent avec ceux de la caractéristique série, et grâce à la solution 5 particulièrement avantageuse que représente la forme de réalisation du pôle auxiliaire, il en résulte une supériorité notable du dispositif conforme à l'invention L'étrier asymétrique 15 réunit en lui les propriétés de la forme de réalisation du pôle 10 auxiliaire et d'un ressort de retenue pour les segments d'aimant. Lors du démarrage du moteur la branche épaisse 16 de l'étrier 15 est amenée si fortement à saturation, qu'elle devient pratiquement ineffi1-5 cace Ainsi le couple de démarrage du moteur reste obtenu Après l'accélération à pleine vitesse, il se produit cependant un flux parallèle à l'endroit du bord d'entrée 13 de l'aimant sur la branche la plus épaisse 16 de l'étrier 15, de sorte qu'intervient 20 un affaiblissement du flux et par suite un accroissement de la vitesse de rotation. De cette manière le flux de l'aimant permanent se trouve commandé en fonction du champ transversal de l'induit et l'on obtient également, en utilisant des aimants permanents pour l'excitation du moteur à commutateur, la caractéristique série. Le dispositif arrive ainsi à égaler un moteur à aimant permanent standard; la disposition et la fixation des différents éléments du stator se trouvent alors solutionnées d'une manière particulièrement simple et avantageuse. REVENDICATIONS 1 Moteur à commutateur excité par aimant permanent, notamment petit moteur multipolaire, comportant au moins un p 6 le auxiliaire ferromagnétique de perméabilité élevée prévu sur la culasse du stator dans l'espace interpolaire entre deux pales d'aimant permanent (segments) de faible perméabilité, ce p 8 le 10 auxiliaire étant constitué sous la forme d'étrier en forme de U, qui s'applique par ses branches contre les surfaces frontales des aimants permanents, moteur caractérisé en ce que le p 8 le auxiliaire est constitué à la manière d'un ressort de retenue sous forme d'étrier 15 ( 15) asymétrique, élastique, comportant des branches ( 16, 17) d'épaisseurs différentes, et en ce que la branche la plus épaisse ( 16) s'applique en tant que traverse de dispersion contre le bord d'aimant ( 13) situé en avant dans le sens de rotation de l'induit 20 ( 19). 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier ( 15) est riveté ou soudé à la culasse ( 10) du stator. 3 Moteur selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que l'étrier ( 15) est enserré entre les aimants permanents ( 11, 12). 4 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier ( 15) a son fond ( 18) situé en regard de l'induit ( 19). 5 Moteur selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des boulons traversants ( 23) s'étendent dans deux espaces interpolaires ( 14) diamétralement opposés en vue d'assurer la fixation du carter et en ce que l'étrier ( 15) présente son fond ( 18) vers la culasse ( 10) du stator. 6 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un étrier ( 15) formant traverse de dispersion, élastique, est disposé chaque fois entre tous les segments d'aimant permanent ( 11, 12) voisins, appartenant à différents pôles.