Brevet FR2632133A1 — publié le 19891201

La présente invention concerne un moteur électrique et notamment un moteur à induction du type à aimantation, dans lequel la structure -est simple, le fonctionnement est sûr sans aucune défaillance et une miniaturisation de ce moteur est possible. Le moteur électrique classique tel que représenté sur la figure lA, annexée à la présente demande, inclut un stator 22 constitué par un noyau statorique 28 et des bobines statoriques 29, un rotor 21 constitué par un noyau rotorique 23 et des bobines rotoriques 24 monté sur un arbre rotatif 25 en étant disposé à l'intérieur dudit stator 22, et un collecteur 26 comportant un nombre de pôles égal au nombre de pôles du rotor, et monté fixe sur ce dernier. Le moteur fonctionne sous l'effet de l'envoi d'un courant électrique par l'intermédiaire d'un balai 27 et du collecteur 26 au rotor 24 (il s'agit de ce qu'on appelle un moteur bobiné rectiligne).Mais, dans ce type de moteur, le courant doit être envoyé à la fois au stator et au rotor et c'est pourquoi le moteur est très complexe, avec pour effet que son volume et son poids deviennent très importants et qu'il est difficile de miniaturiser le moteur. En outre, ce moteur est susceptible d'être le siège de pannes et c'est pourquoi la maintenance du moteur pose des problèmes. Par ailleurs, il existe un autre type de moteur électrique, dans lequel un rotor non bobiné 31 est monté dans un stator 32 solidaire d'un arbre rotatif 35 et comportant des bobines annulaires 40 et une bobine statorique 39, comme représenté sur la figure lB, annexée à La présente demande. Il s'agit là d'un moteur à induction possédant une structure simple à un certain degré, mais qui pose un problème pour sa miniaturisation, en dehors du fait que son couple est faible et que la commande de la vitesse de rotation est impossible, ce qui en limite fortement les possibilités d'application. C'est pourquoi, le but de la présente invention est de fournir un moteur à induction, dans lequel tous les inconvénients décrits précédemment des moteurs classiques sont éliminés. Le problème indiqué précédemment est résolu grâce au fait que le dispositif selon la présente invention est agencé de telle sorte qu'un rotor comportant des bobines et un collecteur est prévu à l'intérieur d'un stator, qui est constitué par un couple de pièces statoriques en forme de croissants. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, constituée des figures 1A et lB, dont il a déjà été fait mention, représente une vue de face de la partie critique des moteurs classiques, la figure 1A représentant un type de moteur à enroulement rectiligne, et la figure 1B un moteur à induction; - la figure 2 représente une vue de face de l'agencement des parties critiques d'un moteur à induction conforme à la présente invention; - la figure 3 illustre les phases d'actionnement du moteur à induction conforme à la présente invention;; - la figure 4 représente une . illustration en perspective, indiquée à titre d'exemple, du processus d'assemblage des parties critiques du moteur à induction conforme à la présente invention; et - les figures 5A,5B et 5C représentent d'autres formes de réalisation du moteur à induction conforme à la présente invention. Comme cela est représenté sur les dessins, les bobines 4 sont enroulées sur un rotor 3, qui est monté sur un arbre 5; un collecteur 6 comportant un nombre de pôles égal au nombre des pôles du rotor (sur la figure 2 on a représenté trois pôles, mais on peut augmenter le nombre des pôles en fonction de la vitesse de rotation et du couple requis) est également monté fixe sur l'arbre 5, les pôles respectifs répartis du collecteur étant raccordés aux bobines rotoriques respectives de manière à compléter le rotor 1; et deux pièces statoriques 2 en forme de croissants dont la largeur est plus importante au centre et diminue en direction des extrémités opposées 8 de ces pièces (il est souhaitable que le rapport de l'épaisseur au niveau de la partie médiane à l'épaisseur au niveau des extrémités opposées soit supérieur à 2) sont installées à l'extérieur du rotor 1, ces pièces statoriques étant réalisées en un acier usuel utilisé dans ce domaine, comme par exemple de l'acier au chrome et analogue. Le fait de prévoir l'épaisseur la plus faible au niveau des extrémités opposées 8 du stator 2 a pour objet d'accroître la densité de flux magnétique au niveau desdites extrémités 8, étant donné que l'aimantation est concentrée au niveau de ces extrémités. En outre, on peut choisir supérieur à trois le nombre des pièces statoriques. Le moteur à induction du type à aimantation conforme à la présente invention, ainsi constitué, fonctionne de la manière indiquée ci-après. En référence à la figure 3, le triangle noir indique les positions relatives du rotor en rotation, et la description va porter principalement sur les positions diagonales repérées par le triangle noir. Tout d'abord, si une position polaire est aimantée conformément au pôle S par le courant électrique alternatif circulant dans le balai 7 et le collecteur 6, alors la position directement opposée des extrémités 8 du stator 2 est aimantée conformément au pôle N.Si on inverse alors la polarité du courant alternatif à l'instant suivant, la position polaire est aimantée conformément au pôle N, ce qui crée une interaction de répulsion avec l'extrémité 8 de la pièce statorique 2 en forme de croissant, et le rotor 1 tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre. Simultanément, la polarité magnétique de l'extrémité 8 de la pièce statorique 2 en forme de croissant est inversée et devient celle du pôle S (figures 3A et 3B). Lorsque la pièce polaire suivante vient dans la même position, la polarité magnétique est à nouveau inversée, ce qui a pour effet que le rotor 1 est à nouveau soumis à la même interaction de répulsion (figures 3C et 3D), de sorte que le rotor 1 tourne continûment sous l'effet de la répétition des mêmes interactions de répulsion. Par ailleurs, dans le cas où le courant envoyé est un courant continu, si une force extérieure est appliquée pour faire tourner légèrement le rotor, ce dernier peut être amené à tourner continûment grâce à l'envoi discontinu du courant électrique, une telle discontinuité du courant étant obtenue au moyen du fonctionnement du collecteur. C'est-àdire qu'une pièce polaire du rotor est aimantée conformément au pôle N, l'extrémité appariée 8 de la pièce statorique 2 en forme de croissant est aimantée conformément au pôle S, et si une force extérieure d'entraînement en rotation est appliquée de manière que la pièce polaire immédiatement suivante vienne dans ladite position, alors le moteur à induction conforme à l'invention peut être amené à tourner continûment. Par conséquent, contrairement aux moteurs classiques, dans le moteur à induction du type à aimantation conforme à la présente invention, on peut utiliser à la fois des courants alternatifs et des courants continus. Les figures 4 et 5 représentent les formes de réalisation spécifiques permettant de mettre en oeuvre la présente invention sur la base du principe décrit précédemment. Comme cela est représenté sur la figure 4, un couvercle 9 réalisé en un matériau amagnétique et non conducteur de l'électricité, comme par exemple une matière plastique, comporte un couple de gorges de montage 10, et deux pièces statoriques 2 en forme de croissants sont insérées dans lesdites rainures de montage, ce qui élimine la nécessité de l'utilisation d'un carter séparé.En outre, comme cela est représenté sur la figure 5A, on peut prévoir un couple de barres d'accouplement 11 comportant une section transversale approximativement en forme de H, une fente d'insertion 12 et une pointe d'accrochage 13 de manière à faciliter l'assemblage de la pièce statorique 2 en forme de croissant et sa fixation au couvercle 9, c'est-à-dire entre la plaque formant couvercle 9A et la plaque formant couvercle 9B. Ladite pointe d'accrochage 13 s'accroche dans une fente d'insertion 14. Dans une autre forme de réalisation, on peut utiliser deux éléments de fixation 15 de sorte que les pièces statoriques 2 en forme de croissants peuvent être enserrées à l'intérieur d'un carter C, en y étant fixées à l'aide des éléments de fixation 15. Dans un tel cas, l'intervalle t2 entre la pièce statorique 2 en forme de croissant et le carter C doit être nettement supérieur à l'intervalle tl présent entre le rotor 1 et la pièce statorique 2 en forme de croissant, si le phénomène d'interférence dû à l'aimantation du carter C doit être évité afin que le fonctionnement du moteur ne soit pas gêné par ledit phénomène d'interférence. En outre, dans une autre forme de réalisation de la présente invention, on peut former d'un seul tenant le carter et les pièces statoriques en forme de croissants en formant une partie de raccordement 16, au moyen du procédé de coulage en coquilles ou analogue, pour former un corps stator-carter monobloc 17. Ici, il est souhaitable que la longueur t de la partie de raccordement 16 soit supérieure à l'épaisseur maximale t' du stator, bien que la distance entre le carter et le rotor 1 ne soit pas un facteur important. Parmi les formes de réalisation décrites de la présente invention, les formes de réalisation représentées sur les figures 4 et 5A peuvent être avantageusement appliquées à de petits moteurs, tandis que les formes de réalisation des figures 5B et 5C peuvent être appliquées respectivement avantageusement à des moteurs de taille moyenne et à de gros moteurs. Le moteur à induction selon la présente invention, tel que décrit précédemment, présente l'avantage consistant en ce que le volume des bobines est réduit , le carter devient inutile et la structure est très simple. C'est pourquoi, on peut faire une économie sur le coût de fabrication, et une miniaturisation du moteur est possible. De plus, dans le moteur à induction du type à aimantation conforme à la présente invention, on peut utiliser à la fois des courants alternatifs et des courants continus, contrairement aux moteurs classiques. En outre, le dispositif selon la présente invention ne requiert pas des travaux attentifs de maintenance et par conséquent peut être utilisé, de façon fiable, dans des dispositifs automatisés. REVENDICATIONS 1. Moteur à induction du type à aimantation, comportant un rotor bobiné (3) et un collecteur (6) monté sur un arbre rotatif (5), caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de pièces statoriques (2) en forme de croissants, réalisées en un acier usuel pour moteurs et installées à l'extérieur dudit rotor (3), et que l'épaisseur desdites pièces statoriques (2) est accrue dans la partie centrale, diminue au fur et à mesure qu'on se rapproche des extrémités opposées (8) desdites pièces statoriques (2). 2. Moteur à induction du type à aimantation selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux couvercles (9j9A,9B) réalisés en un matériau amagnétique, et non conducteur de l'électricité et comportant chacun un couple de gorges de montage (10) sont utilisés pour fixer lesdites pièces statoriques (2) en forme de croissants, moyennant l'insertion de ces dernières dans lesdites gorges de montage (10). 3. Moteur à induction de type à aimantation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu deux barres d'accouplement (11) comportant une fente d'insertion (12) située à proximité du couvercle (9A) et utilisée pour l'insertion des extrémités minces (8) des pièces statoriques (2) en forme de croissants, et que l'autre extrémité de la barre d'accouplement (11) comporte un crochet (13) destiné à s'engager dans une fente d'insertion (14) ménagée dans l'autre couvercle (9B). 4. Moteur à induction du type à aimantation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un carter séparé (C) servant à entourer les pièces statoriques (2) en forme de croissants et les maintenant à 1 l'aide d'éléments de fixation (15). 5. Moteur à induction du type à aimantation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces statoriques (2) en forme de croissants et ledit carter (C) sont formés d'un seul tenant en étant raccordés par l'intermédiaire d'éléments de liaison (16), de sorte que l'ensemble carter- stator constitue un corps monobloc (17).