Brevet FR2628581A1 — publié le 19890915

-1 - la présente invention concerne les moteurs pas à pas linéaires débrayables, du type comprenant un stator multi- polaire dans l'alésage duquel tourne, de manière cycloidale, un rotor de diamètre inférieur. Pour obtenir la transformation du mouvement de rotation en mouvement linéaire, l'alésage du stator comporte un alé- sage cylindrique et le rotor, cylindrique également, comporte, des rainures parallèles, au pas de taraudage du stator. Lorsque les bobines du stator sont successivement excitées, le rotor tourne selon des pas angulaires dont le nombre, sur 3600, est défini par le nombre de pôles du stator. A chaque tour du rotor correspond ainsi une avance axiale correspondant au pas du stator. Lorsqu'aucune des bobines du stator n'est excitée, le rotor est libéré du stator, il est en situation dite débrayée et peut être ramené en position extrême par des moyens de rappels adaptés. Un tel moteur est décrit dans le brevet européen 00 78 740 du 26 octobre 1982 au nom de la demanderesse, et est notamment utilisé pour la commande de dispositifs de régulation. Dans ce type de moteur, le rotor étant animé d'un mouvement cycl.oidal, la liaison avec l'axe de commande du rotor se fait soit au moyen d'une double articulation, soit au moyen d'un organe souple intermédiaire; ces solutions présentent les inconvénients de manquer de précision, d'être complexes et onéreuses et de ne permettre dans le cas de l'organe souple intermédiaire qu'un seul sens de marche: celui pour lequel cet organe est en traction. Un autre inconvénient de ce type de moteur est que le débrayage n'est pas franc et que le retour en position extrême du rotor entraine un effet de lime par friction -2- des sommets des filets du stator contre les stries du rotor, cette friction étant génératrice d'usure et de bruit. La présente invention vise à supprimer ces inconvénients en présentant un moteur pas à pas linéaire débrayable comportant un axe de commande rigide et guidé, et un rotor cylindrique comportant des moyens élastiques de recentrage du rotor sur son axe. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de formes de réalisations préférées du dispositif de l'invention, ladite description étant faite à titre d'exemple non limitatif et en relation avec les dessins joints, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue générale en coupe d'un exemple de réalisation d'un moteur suivant l'invention. - la figure 2 représente en coupe un exemple détaillé de réalisation du dispositif de l'invention mettant en oeuvre des tores élastiques. - la figure 3 représente eh coupe un exemple détaillé de réalisation du dispositif de l'invention mettant en oeuvre des ressorts spiralés. - La figure 4 représente en coupe un exemple détaillé de réalisation du dispositif de l'invention mettant en oeuvre des pièces coniques de centrage.. En référence aux figures 1 et 2, le moteur suivant l'invention comprend un stator multipolaire 2, chaque pôle étant entouré d'une bobine 201. Une tige de commande 3 est montée mobile en translation suivant l'axe du stator 2, un moyen de rappel élastique 5, ici un ressort hélicoidal prenant appui d'une part sur la flasque avant 202 du moteur et d'autre part sur une chappe 501 solidaire de l'extrémité externe 301 de la tige 3 tend à rappeler la tige 3 en position sortie. -3- 2628581 Le rotor 1 en forme de mandrin cylindrique est monté coaxialement autour de la tige de commande, son diamètre maximal externe est inférieur au diamètre minimal interne du stator 2, le diamètre interne dJ rotor 1 est supérieur au diamètre extérieur de la tige de commande 3. Chacune des deux extrémités 12 du rotor 1 comporte un lamage 13. Dans l'espace dégagé par chacun des lamages se trouve une bague 11 de diamètre interne correspondant sensiblement au diamètre externe de la tige de commande 3, d'épaisseur sensiblement égale à la profondeur du lamage afin de coopérer par appui au fond dudit lamage. Le pourtour externe de chaque bague 11 a un profil de gorge, cette gorge reçoit un anneau torique 10 en matériau élastique dont le diamètre externe correspond sensiblement au diamètre du lamage 13 est prend appui sur la surface cylindrique de celui-ci. La hauteur de chaque bague 11 est telle qu'elle soit inférieure à la différence entre le diamètre du lamage 13 et celui de la tige 3 et soit supérieure à la différence entre le diamètre interne du rotor 1 et celui de la tige 3; de cette manière le rotor 1 peut être animé d'un mouvement radial par rapport à la tige 3 et quel que soit l'ampli- tude de ce mouvement les bagues 11 coopèrent en appui dans le fond des lamages 13. Deux anneaux élastiques 4 montés chacun par enclipsage dans une gorge de la tige de commande 3 coopèrent de part et d'autre de l'ensemble rotor 1, bagues 11 et anneaux toriques 10 afin d'empêcher tout mouvement de translation axiale dudit ensemble par rapport à la tige de commande 3. De manière connue et notamment comme l'enseigne le brevet 81 20 503 au nom de la demanderesse, lorsque les bobines 201 du stator 2 sont successivement alimentées en énergie électrique, le rotor est animé d'un mouvement de nature -4- cycloïdale. Une originalité de la présente invention est que ledit mouvement cycloidal est réalisé par mouvement relatif du rotor par rapport à une tige de commande 3 guidée longitudinalement par compression de moyens élas- tiques comprenant dans l'exemple de réalisation ici décrit, deux anneaux toriques 10 réalisés eh matériau élastique; lorsque le rotor 1 est attiré radialement vers le pôle statorique excité, la portion des anneaux toriques 10 diamétralement opposée audit pôle se comprime et permet au rotor de coopérer avec le stator. Une autre originalité de la présente invention est que, lors de l'arrêt de l'excitation électrique du stator 2, le rotor 1 est rappelé en position axiale par les moyens de rappels élastiques, ici les deux anneaux toriques 10; la denture externe du rotor 1 ne coopère plus avec la denture interne du stator 2, le moteur est ainsi débrayé; dans l'exemple ici décrit le ressort 5 rappelle ainsi la tige de commande 3 en position extrême tige sortie; il est bien entendu que la disposition du ressort 5 n'est pas limitative; selon une autre disposition, le débrayage pourrait se faire en position extrême tige rentrée.En l'absence de moyen de rappel, lors du débrayage, le moteur pourrait rester en position. Dans une seconde forme de réalisation du dispositif de l'invention et en référence aux figures 3a et 3b, les moyens de recentrage du rotor 1 sur la tige de commande 3 comprennent deux ressorts plats spiraux 20 logés dans les lamages 13 du rotor 1. Chacun des deux ressorts spiraux 20 est enroulé autour d'une virole 21 dont la collerette 22 est rabattue pour former une gorge 23 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre du lamage 13;- -5- De cette manière, la paroi cylindrique extérieure de ladite gorge forme appui pour la spire extérieure du ressort spiral 20 et en assure la concentricité.Le diamètre du lamage 13 du rotor 1 étant identique au diamètre extérieur de la gorge 23, la spire extérieure du ressort spiral 20 prend également appui contre la paroi cylindrique du lamage 13 et assure ainsi le centrage du rotorI par rapport à la tige de commande 3. Le mouvement radial du rotor 1 par rapport à la tige de commande 3 est rendu possible par la déformation élastique des spires des ressorts 20. Dans une troisième forme de réalisation du dispositif de l'invention et en référence à la figure 4, le centrage du rotor 1 par rapport à la tige de commande 3 est réalisé par deux manchons coniques 31 montés coulissants autour de la tige de commande 3 et reliés entre eux par un moyen élastique de rappel agissant en compression; ici un ressort spiral 30 monté coaxialement autour de la tige de commande 3. Chacun des deux manchons 31 prend appui par leur face conique sur une douille 32 à épaulement 33 coopérant par emmanchement dans l'alésage du lamage 13. Chaque douille est maintenue en appui contre l'extrémité plane du rotor 1 par une rondelle 34 intercalée entre ladite douille et un.anneau élastique 4 solidaire de la tige de commande 3, l'épaisseur de chaque rondelle est telle que le rotor 1 est rendu longitudinalement solidaire de la tige 3. Le diamètre de l'alésage des douilles. 32 est supérieur à celui de la tige de commande 3 de manière à permettre un déplacement radial du rotor 2 apte à le faire coopérer avec le stator du moteur. -6- Lorsque le rotor est attiré vers l'un des pôles du stator, il y a déplacement radial dudit rotor 1 par glissement des manchons coniques 31 sur les douilles 32; il en résulte un rapprochement linéaire des manchons 31 suivant l'axe du rotor 1 et une compression-du ressort 30. En l'absence de toute excitation statorique, les manchons coniques 31, par glissement sur les douilles 32 et sous l'action du ressort 30 recentrent le rotor 1 autour de la tige de commande 3 et assurent ainsi le débrayage du moteur. Le dispositif de l'invention permet d'obtenir un débrayage franc du rotor, et est particulièrement bien adapté aux moteurs pas'à pas linéaires utilisés dans les systèmes de régulation de précision. -7- REVENDICATIONS 1- Moteur électrique pas à pas linéaire débrayable comprenant un stator multipolaire (2) dans l'alésage duquel roule de manière cycloidale'un rotor (1) de diamètre inférieur caractérisé par le fait que la tige de commande (3) est rigide et sans articulation, que le rotor comprend des moyens élastiques de recentrage sur ladite tige de commande. 2- Moteur suivant la revendication 1 dans lequel les moyens de recentrage comprennent des anneaux (10) en matériau élastique. 3- Moteur suivant la revendication 2 dans lequel les anneaux en matériau élastique (10) sont des joints toriques. 4- Moteur suivant la revendication 1 dans lequel les moyens de recentrage comprennent des ressorts spiraux (20). 5- Moteur suivant la revendication 1 dans lequel les moyens de recentrage comprennent des manchons coniques (31) maintenus par des moyens élastiques de rappel (30). 6- Moteur suivant la revendication 5 dans lequel les moyens de rappel élastique des manchons coniques de recentrage (31) comprennent un ressort hélicoidal (30) monté coaxialement à l'intérieur du rotor (1) et agissant en compression.