Brevet FR2587483A1 — publié le 19870320

La présente invention concerne un dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique et, plus parti culièrement, d'un moteur électrique à commande pas à pas. Le couple qu'est capable de développer un moteur est une caractéristique importante puisqu'elle permet à l'utilisateur de connaître le travail maximal qu'est susceptible de fournir le moteur considéré dans son effort instantané. Cette caractéristique -la valeur du couple- est déterminée par le constructeur du moteur mais elle doit pouvoir être vérifiée par l'utilisateur. Se pose alors le problème des moyens employés pour mesurer le couple moteur ; en effet, ces moyens sont variés et n'offrent pas toute la fiabilité et la précision qu'on est en droit d'attendre d'une mesure d'un paramètre essentiel du moteur. Ainsi, entre autres moyens de mesure, on fait usage d'une poulie montée sur l'arbre tournant du moteur, cette poulie entraînant un ou plusieurs tours d'une ficelle à l'extrémité libre de laquelle pend un poids de masse variable. On mesure de cette façon l'effort de freinage, dû à cette masse, qui s'exerce sur l'arbre à l'aide de la ficelle et de la poulie et l'on obtient le couple maximal au moment où l'on bloque la rotation de l'arbre du moteur. Mais l'on s'aperçoit que cette mesure est entachée d'une certaine imprécision car elle dépend, par exemple, du nombre de tours de ficelle dans la gorge de la poulie, de la qualité de cette ficelle, de sa grosseur, de son état selon qu' elle peut être plus ou moins humide ou grasse. La mesure de la valeur du couple résulte alors de paramètres suffisamment aléatoires pour que sa fiabilité soit mise en doute et, notamment, pour que la répétitivité de la mesure soit diffacile à réaliser. L'invention a donc pour objet de pallier de tels inconvénients et de proposer un dispositi-f de mesure qui soit simple à mettre en oeuvre, qui ne dépende pas d'élé- ments dont les caractéristiques intrinsèques peuvent varier, de faSon à ce que la mesure soit reproductible, de manière répétitive, dans des conditions objectivement neutres quel que soit le lieu où elle se déroule. Pour ce faire, le dispositif de mesure de 1' invention se présente sous la forme de deux ensembles de moyens montés sur un châssis commun servant de support, ces deux ensembles de moyens étant indépendants l'un de l'autre et associes, l'un avec le rotor du moteur, l'autre avec son stator. Le premier ensemble de moyens associé au rotor est constitué par une pince dont les mâchoires comportent des patins entre lesquels est disposé l'axe du rotor ; la distance séparant ces patins -autrement dit 1' effort de friction qu'ils peuvent exercer sur cet axe- est réglée par une vis qui agit sur l'écartement des bras de la pince.Le second ensemble de moyens comprend un berceau pivotant sur lequel est fixé le stator du moteur, ce berceau pivotant étant rigidement associé au palpeur de l'appareil de mesure. Ainsi, la mesure du couple du moteur consiste-t-elle simplement à augmenter l'effort de friction exercé par les patins sur l'axe du rotor en vagissant, à l'aide de la vis, sur l'écartement des bras de la pince jusqu'au moment où cet effort est tel que la rotation du moteur cesse, son axe étant bloqué. Mais, dans le même temps, la réaction magnétique qui en a résulté a provoqué le déplacement angulaire du stator autour de son axe, ce qui sLest traduit par la rotation du berceau pivotant dont le stator est solidaire et, en conséquence de cette rotation, par le déplacement du palpeur de commande de l'appareil qui indique ainsi la valeur du couple maximal. Les différents objets et caractéristiques de l'invention vont etre maintenant détaillés dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue en perspective d'un dispositif de mesure conçu conformément à l'invention ; - la figure 2, une vue en perspective plus détaillée des éléments essentiels du dispositif de mesure de la figure 1. On va commencer la description en se reportant tout d'abord à la figure 1 sur laquelle apparaît l'ensemble des éléments constituant le dispositif de mesure de couple dans l'exemple de réalisation choisi pour illustrer l'invention. Ainsi qu'on peut le constater, tous ces élé- ments sont montés sur un support commun 1 ; ce dernier ne sera pas décrit plus avant parce que ne faisant pas partie de l'invention mais, néanmoins, on notera qu'il peut se présenter sous la forme d'un châssis emmagasinant 1' équipe ment électrique et électronique permettant d'alimenter électriquement le moteur et d'agir sur un certain nombre de ses paramètres. Montés sur ce châssis 1, on trouve deux groupes d'éléments, indépendants l'un de l'autre, mais associés l'un avec le rotor du moteur, liautre avec son stator. En fait, ni le rotor, ni le stator du moteur ne sont visibles sur la figure 1 ; toutefois, le rotor est solidaire de l'axe d'entraînement 2 tandis que le stator est solidaire du boî- tier 3. Dans le groupe d'éléments associé au rotor -donc a l'axe 2- on remarque essentiellement la pince 4 fixée par la vis 5 à tête hexagonale sur le bloc 6, lui-même rendu solidaire du châssis 1 par tout moyen connu approprié. Entre les bras 7 et 8 de cette pince, la vis 9 actionnée par le bouton moleté 10 permet d'écarter les bras 7 et 8 ou, au contraire, de les rapprocher l'un de l'autre. Les mâchoires 11 et 12 sont équipées de patins 13 et 14 > constitués-par un matériau de friction à égale distance desquels est placé l'axe 2. De la sorte, on voit qu'en tournant dans un sens ou dans 1' autre le bouton moleté 10, on agit sur ltécartement des bras 7 et 8, en conséquence, sur la distance séparant les patins 13 et 14. I1 en résulte un moyen simple permettant un réglage fin de l'effort de friction à appliquer par les patins sur l'axe 2. L'autre groupe de moyens associé au stator 3 du moteur est monté sur le support en "U" 15. I1 se compose d'un roulement à billes (non visible sur la figure), fixé par la vis 16 au support 15, solidaire du tambour 17 qui peut ainsi pivoter autour de son axe vertical. Ce tambour 17 est associé de façon fixe, d'une part au stator du moteur, d'autre part au moyen de commande de l'instrument de mesure. En effet -et l'on pourra utilement se reporter également à la figure 2- d'une part, des vis 18 fixent le tambour pivotant 17 au berceau 19 sur lequel les vis 20 assurent la fixation du boîtier 3 du stator ; d'autre part, d'autres vis (non visibles sur la figure) rendent solidaires ce même tambour et le bras d'entraînement 21 du palpeur 22 de l'appareil de mesure 23. Evidemment, comme le bras 21 et le palpeur 22 né sont pas dans le menue plan, on a prévu un renvoi qui consiste en un cylindre 24, fixé au bras 21 par la vis 25, disposant dans sa partie inférieure d'une fente 26 évasée vers 1' extérieur pour servir de logement à I'extrémité du palpeur 22. Apres avoir passé en revue l'ensemble des moyens utilisés par l'invention pour mesurer le couple d'un moteur électrique, on va examiner maintenant comment coopé- rent ces moyens pour aboutir à l'indication correspondant au couple maximal fourni par le moteur. Lorsque le moteur est convenablement alimenté électriquement par les conducteurs 27, les champs magnéti- quers induits par le stator 3 provoquent la rotation du rotor et en conséquence, celle de l'axe 2. La mesure du couple fourni par cet axe va consister à le soumettre à un effort de friction augmentant progressivement jusqu'au moment où cet effort devient tel que l'axe cesse sa rotation et reste bloqué. On règle l'effort de friction en agissant sur le bouton moleté 10 : lorsque la vis 9 commandée par le bouton fait se rapprocher les bras 7 et 8 l'un de l'autre, les machoires 11 et 12 font de meme et les patins 13 et 14 se rapprochent d'abord de l'axe 2 puis, progressivement, ils vont exercer un effort de friction augmentant en fonction de la rotation du bouton moleté 10 exercee par l'opérateur. A un instant donné, cet effort devient supérieur au couple développé par l'axe 2 : celui-ci se bloque. Mais, dans le même temps, la réaction magnétique sur le stator 3 qui résulte de la variation de la vitesse de rotation de l'axe 2 à la suite de l'augmentation progressive de l'effort de friction exercé par les patins 13 et 14, cette réaction magnétique détermine le déplacement angulaire du stator, autrement dit une certaine rotation du stator 3 autour de son axe, l'axe 2 du rotor. Le stator 3 étant fixé sur le berceau 19 entraîne donc dans son mouvement partiel de rotation ledit berceau ; or, ce dernier étant solidaire du tambour pivotant 17 lui-même l'étant du bras 21, on voit que le déplacement angulaire du stator 3 provoque un déplacement semblable du bras 21 dans le sens de la flèche 28 ou de la flèche 29 (figure 1) selon le sens de l'alimentation du moteur.Et comme le bras 21 commande le déplacement du palpeur 22 par le cylindre 24 et la fente 26, l'aiguille 30 de l'appareil de mesure 23 se déplace sur son cadran et, à l'instant où l'axe 2 se bloque, sa position sur le cadran indique à l'opérateur la valeur maximale du couple au moment du blocage de l'axe 2. Outre la simplicité de mise en oeuvre des moyens décrits, on pourra remarquer que la mesure de couple effectuée est parfaitement répétitive. En effet, la mesure ne dépend pas de l'état dans lequel se trouvent les moyens utilisés et, par exemple, l'usure des patins de friction 13 et 14 n'a aucune influence sur l'indication donnée par l'aiguille 30 puisque cette usure ne se traduira que par la nécessité de tourner un peu plus le bouton moleté 10 pour arriver à bloquer l'axe 2, ces qui n'a aucune incidence sur la mesure elle-même. On notera aussi que l'effort de friction est réparti de façon égale sur l'axe 2 puisque les deux mâchoires 11 et 12 équilibrent le serrage de cet axe et que ce sont les mêmes moyens -notamment la meme pince- qui servent, quel que soit le diamètre de l'axe du moteur, dans les limites évidemment des moteurs d'une gamme donnée. I1 est bien évident que la description qui précède n' a été donnée qu' a' titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique caractérisé par le fait qu'il comporte un premier ensemble de moyens (4, 13, 14) associé au rotor du moteur et un second ensemble de moyens (17, 19, 21, 22, 23, 24) associé au stator de ce moteur, ces deux ensembles de moyens étant indépendants l'un de l'autre mais néanmoins montés sur un même châssis (1). 2. Dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que le premier ensemble de moyens est essentiellement constitué par des pièces de friction (13, 14Y susceptibles d'exercer un effort variable sur l'axe (2) du rotor selon leur écartement. 3. Dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique conforme à la deuxième revendication, caractérisé par le fait que le premier ensemble de moyens est constitué par une pince (4), dont les mâchoires (11, 12) sont munies de patins de friction (13, 14) entre lesquels est disposa l'axe (2) du rotor, la distance séparant ces patins étant réglée par une vis (9) qui agit sur l'écartement des bras (7, 8) de la pince (4) une telle disposition permettant d'augmenter l'effort de friction exercé par les patins (13, 14) sur l'axe (2) du rotor en agissant, à l'aide de cette vis (9), sur l'écartement des bras (7, 8) de la pince (4) jusqu'au moment où cet effort est suffisant pour bloquer cet axe (2) et arreter la rotation du rotor. 4. Dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que le second ensemble de moyens est essentiellement constitué par une pièce pivotante (17, 18) solidaire, d'une part, du stator (3) du moiteur, d'autre part, de l'appareil de mesure (23). 5. Dispositif pour la mesure du couple d'un moteur électrique conforme à la quatrième revendication, caracté rise par le fait que le second ensemble de moyens est constitué par un berceau pivotant (17, 19) sur lequel est fixé (20) le stator (3) du moteur et qui est relié de manière rigide (21, 24) au palpeur (22) de commande de l'appareil de mesure (23), une telle disposition permettant que le déplacement angulaire du stator autour de son axe -qui se produit lors du blocage de l'axe (2) du rotor- ait pour conséquence la rotation du berceau pivotant (17, 19) et l'entraînement hors de sa position de repos du palpeur (22) de commande de l'appareil (23) qui indique alors la mesure du couple du moteur.