Brevet FR2557393A1 — publié le 19850628

"Moteur à courant continu à réluctance, à une ou plusieurs phases ". L' invention concerne un moteur à réluctance, à une ou plusieurs phases, fonctionnant en courant continu commuté, du type comprenant un stator équipé d'enroulements pour une ou plusieurs phases, disposés autour de deux ou plusieurs pâles pour chaque phase, de façon que ces pôles entourent un rotor à deux ou plusieurs pôles. Un moteur à réluctance est constitué par un stator à une ou plusieurs phases, dans lequel chaque phase peut comporter un ou plusieurs pales munis chacun d'un ou plusieurs enroulements. Dans chaque phase, les enroule- ments sont branchés soit en série, soit en parallèle, soit en sérieparallèle. Le stator entoure le rotor qui présente généralement des pales saillants de disposition symétrique ou dissymétrique pour obtenir un couple de démarrage conve- nable. En alimentant chaque phase du rotor par des impulsions de courant continuobtenues au moyen d'un "dispositif de commutation"- avec des intervalles angu- laires prédéterminés, on obtient le couple requis du moteur. Ces intervalles angulaires du rotor sont balayés par un détecteur de position de rotor qui émet des signaux vers un dispositif de commande contrôlant à son tour un échelon de puissance pour chaque phase. Dans certains cas, il est souhaitable de pouvoir faire fonctionner le moteur à basse vitesse avec, coorélativement, un couple plus élevé. Dans les conceptions de moteurs classiques, ce résultat est obtenu en augmentant le nombre de phases et, par conséquent, le nombre de pôles du stator. Il en résulte cependant un plus grand nombre d'enroulement nécessitant un travail de bobinage plus important et une plus grande quantité de cuivre, ce qui entraîne à son tour une augmentation souvent non négligeable du prix du moteur. L'invention a donc pour but de créer un moteur à réluctance à petit nombre de phases compte tenu de sa vitesse, c'est-à-dire un moteur utilisant aussi peu d'enroulements que possible. A cet effet, l'invention concerne un moteur à courant continu à réluctance à une ou plusieurs phases, comprenant un stator équipé d'enroulements pour une ou plusieurs phases, disposés autour de deux ou plu- sieurs pôles pour chaque phase, de façon que ces pôles entourent un rotor à deux ou plusieurs pôles, moteur carac- térisé en ce qu'il est du type à commutateur comportant un détecteur de position de rotor, et en ce que les pôles du stator, se ramifient en dents à raison de deux ou, au maximum, trois dents par pôle et un enroulement de bobine par pôle. Par ce moyen, le moteur est capable de fonctionner à faible vitesse avec, corrélativement, un couple plus élevé, tout en restant de conception simple et bon marché car il n'utilise qu'un petit nombre d'enroule- ment et, par conséquent, relativement peu de cuivre. Dans une forme de réalisation particulière- ment intéressante de l'invention, le moteur est à deux phases, avec deux pôles par phase et deux dents par pôle, de plus, la distance entre les deux dents de chaque pôle est supérieure a la distance entre deux dents adjacentes placées sur des pôles différents mais adjacents. Dans cette forme de réalisation, il est très avantageux de completer les pôles du rotor par des pôles auxiliaires supplémentaires pour obtenir un couple de démarrage défini avec précision. L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins joints, dans lesquels: - la figure 1 représente un moteur à réluctance selon l'art antérieur, ce moteur étant à trois phases et comportant six pÈles de stator et quatre p8les de rotor; - la figure 2 représente un moteur à réluctance différent, également selon l'art antérieur, ce moteur étant à deux phases et comportant quatre p8les de stator et deux pôies de rotor; et - la figure 3 représente un moteur à réluctance selon l'invention, ce moteur étant à deux phases et comportant quatre pôles de stator et deux p8les de rotor, les pôles de stator se ramifiant en deux dents par pôle. On supposera que ces trois moteurs sont du type à communatation comportant un dispositif de commuta- tion et un détecteur de position de rotor, suivant la forme classique. On supposera que les trois moteurs repré- sentés sur les figures fonctionnent à une vitesse de 3 000 tours/minute. Le moteur illustré en figure 1 comporte six pôles et six enroulements de bobines 21. Le moteur est à trois phases et les pôles fonctionnent par paires. Le rotor 22 comporte quatre pales 23 à 26. Des pôles auxiliaires de couple de démarrage ne sont pas nécessaires dans le moteur à réluctance à trois phases. Dans ce type de moteur, la fréquence de commutation à 3 000 tours/minute est de 600 Hz. La figure 2 représente un moteur à réluc- tance également de forme connue. Il s'agit d'un moteur à deux phases comportant quatre pales et quatre enroulements de bobine au stator. Les deux pôles 31, 32 du rotor sont munis de pôles auxiliaires 33, 34 pour obtenir un couple de démarrage bien défini. Lorsqu'il tourne à une vitesse de 3 000 tours/minute, comme la variante de la figure 1, ce moteur fournit un couple considérablement plus faible que la variante de la figure 1. Cependant, la fréquence de commutation est plus faible (200 Hz pour être précis) ce qui constitue un avantage en ce sens que les pertes par courants de Foucault sont plus faibles, ce qui améliore le rendement du moteur. La figure 3 représente une forme de réalisation du moteur à réluctance selon l'invention. L'exemple choisi illustre un moteur à deux phases compor- tant quatre pôles et deux dents par pôle. Pour certaines applications, il peut être avantageux de choisir un nombre de phases différent ou un nombre différent de pôles par phase, ou encore de choisir entre deux ou trois dents par pôle. L'avantage des pales dentés est généralement le plus important lorsqu'on a deux ou trois dents par pôle. Lorsqu'il est utilisé un plus grand nombre de dents par pale, la fréquence de commutation est si élevée que le gain en simplicité, en faible vitesse et en couple peut être annulé par l'augmentation des pertes par courants de Foucault. Dans la forme de réalisation de l'invention illustrée en figure 3, le stator 1 est conçu pour deux phases et comporte deux enroulements de bobines 7, 9 et 8, 10 autour de chacun de ses pales 3, 5 et 4, 6. Les pôles sont ramifiés en deux dents 12, 13 etc... Les dents sont disposées de telle manière que, dans l'exemple illustré ici, les dents d'un même pôle sont deux fois plus écartées que deux dents adjacentes de pales différentes. Le stator 1 entoure également le rotor 2 qui, dans la configuration de stator choisie, est équipé de six pales identiques 11 et six pales auxiliaires 14 situés au voisinage immédiat de ces derniers. Dans l'exemple illustré ici, le moteur tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre. La variante de moteur selon l'invention, illustré en figure 3 correspond en complexité et en coGt de fabrication, au moteur selon l'art antérieur illustré par la figure 2, mais fournit, à la même vitesse, un couple potentiel environ deux fois plus élevé. Le moteur illustré par la figure 1 fournit à peu près les mêmes performances que celui selon l'invention illustré en figure 3. A la même vitesse, ces deux moteurs ont le même couple et la même fréquence de commutation; cepen- dant le moteur selon l'invention est beaucoup moins cher à fabriquer. L'utilisation des pôles dentés est connue dans d'autres types de moteurs et en particulier dans les moteurs pas à pas. Ces moteurs, cependant, ne sont pas des moteurs de commutation, mais sont généralement du type des moteurs pas à pas. Un moteur à courant alternatif de ce type est décrit dans le brevet USA NO 4 035 680. Le principe de la commutation selon lequel un détecteur de position de rotor, par exemple de type optique fait fonctionner un dispositif de commande auquel sont branchés les étages de sortie, est bien connu en soi, et ce principe est décrit, par exemple, dans la spécifica- tion du brevet britannique N 1 597 790. On peut également mentionner ici qu'une fréquence de commutation élevée impose des conditions de précision angulaire extrêmement poussées au détecteur de position de rotor. Une commutation du moteur conduisant à un branchement ou à une coupure trop en avance ou trop en retard, provoque une perte de rendement. On remarquera également qu'il n'est pas nécessaire que le rotor soit entouré par le stator. En principe le rotor peut aussi bien se trouver à l'extérieur., R E V E N D I CATIONS ) Moteur à commutation à réluctance à*une ou plusieurs phases comprenant un stator (1) équipé d'enroulements (7, 8, 9, 10) pour une ou plusieurs phases, disposés autour de deux ou plusieurs pôles (3, 4, 5, 6) pour chaque phase, de façon que ces pôles entourent un rotor (2) à deux ou plusieurs pôles (11), moteur caractérisé en ce qu'il est du type à commutateur compor- tant un détecteur de position de rotor, et en ce que les pôles de stator (3, 4, 5, 6) se ramifient en dents (12, 13) à raison de deux ou, au maximun, trois dents par pôle et un enroulement de bobine (7, 8, 9, 10) par pôle. 2 ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type à deux phases comportant deux pôles par phase et deux dents par pôle, et en ce que la distance entre les dents de chaque pôle est supérieure à la distance entre deux dents adjacentes de deux pôles adjacents, les pôles du rotor étant, en outre, munis de dents auxiliaires (14). 3 ) Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rotor entoure le stator au lieu de l'inverse.