Brevet FR2670341A1 — publié le 19920612

Moteur couple électrique perfectionné L'invention concerne un moteur couple électrique perfectionné. Les moteurs couples sont des dispositifs pour exercer un couple de rotation important avec un très faible déplacement angulaire et ils comprennent un stator consistant en un élément annulaire sur lequel est défini un ou plusieurs enroulements; et un rotor consistant en un aimant permanent, libre de tourner à l'intérieur du stator et réalisé d'un seul tenant, en formant un angle, avec un arbre qui est l'unique moyen de liaison mécanique à la charge La caractéristique principale de ces moteurs est qu'en raison du couple de rotation élevé exercé en fonction d'un déplacement angulaire minimal, la charge, consistant en un organe d'actionnement tel qu'une soupape d'étranglement, peut être actionnée directement, sans aucun rouage intermédiaire. Un des principaux inconvénients de ces moteurs est qu'ils permettent uniquement une interaction électromagnétique entre l'aimant permanent et les spires des enroulements faisant face à l'aimant et par conséquent à l'intérieur du stator Pour surmonter cet inconvénient, des pièces polaires sensiblement en forme de U sont prévues qui, dans des directions diamétralement opposées, entourent une partie correspondante du stator, de façon à permettre une interaction électromagnétique utilisant un plus grand nombre de tours de l'enroulement Une partie de la pièce polaire est reliée mécaniquement à l'aimant permanent auquel, à présent, les pièces polaires sont fixées à l'aide de vis ou bien de matériau adhésif. La vis de fixation crée un certain nombre de problèmes quant à l'assemblage et à la taille générale En raison de ses caractéristiques magnétiques, le rotor est réalisé en matériau relativement souple, tandis que les moteurs mêmes sont normalement petits de façon à permettre une très faible liberté de définition d'une partie d'assemblage avec des trous taraudés et un espace suffisant dans lequel on fait tourner les vis pour les serrer En d'autres termes, une fixation par vis nécessite un usinage spécial et implique des difficultés d'assemblage, qui entraînent défavorablement un coût de production plus élevé. Bien que surmontant l'inconvénient ci-dessus, le dispositif à adhésif pose un autre problème quant à la fiabilité de l'assemblage qui, pour certaines applications du moteur, telles que la commande d'une soupape d'un dispositif d'alimentation d'un moteur de véhicule à combustion interne, doit présenter un haut degré de fiabilité Dans ce cas, en effet, une défaillance du moteur électrique entraîne automatiquement l'arrêt du véhicule. Un but de la présente invention est de proposer un moteur couple électrique perfectionné, conçu pour surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus, c'est-à- dire caractérisant un système hautement fiable d'assemblage des pièces polaires sur l'aimant. D'autres buts et avantages de la présente invention vont être décrits dans la description qui suit. Selon la présente invention, il est prévu un moteur couple électrique comprenant: un stator annulaire réalisé en matériau ferromagnétique et supportant deux enroulements diamétralement opposés; un rotor consistant en un aimant permanent, monté coaxialement à l'intérieur dudit stator; et deux pièces polaires réalisées en matériau ferromagnétique et chacune comprenant une première partie située entre ledit aimant et un des enroulements; une partie centrale située sur ledit stator; et une seconde partie latérale située à l'extérieur dudit stator et parallèle à ladite première partie latérale; caractérisé par le fait de comprendre un dispositif de centrage et d'assemblage desdites pièces polaires audit aimant, dans lequel une première saillie définie sur la face intérieure de ladite première partie latérale s'engage dans une première cavité, définie sur la surface latérale dudit aimant; et dans lequel un anneau de retenue métallique s'encliquette dans une seconde cavité, définie sur la face extérieure de ladite première partie, de manière que la face intérieure de ladite première partie latérale presse fermement sur la surface latérale dudit aimant. Un mode de réalisation préféré non-limitatif de la présente invention va être décrit à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une coupe d'un moteur selon les caractéristiques de la présente invention; la figure 2 représente une vue de dessous en plan du moteur de la figure 1; la figure 3 une vue éclatée d'un certain nombre de composants du moteur de la figure 1. Le numéro 1 sur la figure 1 désigne un moteur couple électrique comprenant: un stator 2 consistant en un élément annulaire 3, réalisé en matériau ferromagnétique et supportant deux enroulements 4 diamétralement opposés; un rotor 5 comprenant un élément central 6, consistant en un aimant permanent 6; et deux pièces polaires 7 diamétralement opposées et réalisées en matériau ferromagnétique; et un dispositif de centrage et d'assemblage des pièces polaires 7 à l'élément 6. Les enroulements 4 consistent chacun de manière connue en un certain nombre de tours autour de l'élément 3 Chaque enroulement 4 du moteur 1 comprend un arc d'à peu près 136 , de façon que deux espaces 9, comprenant chacun un arc de 440, soient définis entre les extrémités des enroulements 4 Les espaces 8 permettent la définition à l'intérieur de l'élément 3 de points de référence pour l'assemblage du moteur 1 qui, comme décrit par la suite, est conçu de façon à permettre d'être assemblé automatiquement En plus de simplifier l'assemblage, lesdits points de référence permettent un réglage parfait des composants du moteur 1 et donc une amélioration de son fonctionnement. Dans le mode de réalisation représenté, pour chaque espace 8, les points de référence consistent en une cavité diamétrale 11 formée sur le bord inférieur de l'élément 3. Les cavités 11 peuvent bien sûr servir de points de référence pour le montage du moteur ou mieux encore, faire partie du dispositif pour l'assemblage du stator 2 à ladite structure de support Pour réduire la taille axiale, les espaces 8 peuvent être utilisés à titre de passage pour les connecteurs (de préférence du type à lame) qui alimentent en électricité les enroulements 4. Comme représenté sur les dessins annexés, l'élément 6 de forme cylindrique, est monté coaxialement à l'intérieur du stator 2 et présente un trou traversant axial 12, doté de deux faces planes opposées 13 qui, en utilisation, sont perpendiculaires à l'axe diamétral le long duquel les cavités 11 sont formées La conception ci-dessus du trou 12 permet une liaison monobloc angulaire entre l'élément 6 et l'arbre ou moyeu d'un actionneur, liaison qui détermine à son tour la position angulaire de l'élément 6 par rapport au stator 2 et par conséquent la position angulaire de l'actionneur par rapport à la structure fixée A mi-chemin vers le bas, sur les côtés correspondant aux faces uncurvées du trou 12, la surface latérale de l'élément 6 présente deux cavités à fond plat 14 moletées et diamétralement opposées (figure 3), chacune faisant face à une partie centrale d'un enroulement correspondant 4. Comme représenté sur les dessins annexés, chaque pièce polaire 7 est en forme de U, de façon à entourer ladite partie centrale de l'enroulement 4 correspondant et présente une première partie latérale 15, entre l'élément 6 et l'élément 3, sur ladite partie centrale de l'enroulement 4; une partie centrale 16 située sur le stator 2; et une seconde partie latérale 17 située à l'extérieur du stator 2 et parallèle à la partie 15. L'extrémité inférieure de la partie 15 est sensiblement au même niveau que l'extrémité inférieure de l'élément 6 La partie 15 est définie dans un plan décrivant une surface cylindrique présentant en son centre l'axe longitudinal de l'élément 6 et présente sa face intérieure sensiblement en contact avec une partie de surface latérale de l'élément 6 A mi-chemin vers le bas, ladite face intérieure de la partie 15 présente une saillie à face plane 18 s'engageant dans la cavité 14 De l'autre côté de la saillie 18, sur la face intérieure de la partie 15, sont formées deux saillies 21 (figure 3), dont les axes longitudinaux respectifs décrivent un arc présentant en son centre l'axe de l'élément 6 La cavité 14, la saillie 18 et les saillies 21 sont dimensionnées de façon à permettre aux saillies 21 de venir en contact avec la surface latérale de l'élément 6. Comme représenté sur la figure 1, une première saillie 21 vient en contact avec le bord latéral inférieur de l'élément 6; une seconde saillie 21 vient en contact avec la surface latérale de l'élément 6, juste au-dessous de la cavité 14; une troisième saillie 21 vient en contact avec ladite surface située au-dessus de la cavité 14; et une quatrième saillie 21 vient en contact avec le bord latéral supérieur de l'élément 6 Deux chambres 22 sont ainsi formées entre les deux couples de saillie 21 et la surface latérale correspondante de l'élément 6 Au niveau de la saillie 18, la face extérieure de la partie 15 présente une cavité 23, dont l'axe longitudinal décrit un arc présentant en son centre l'axe de l'élément 6. La partie 16 est plus épaisse que les parties 15 et 17, de sorte que sa face supérieure est plus élevée que le bord supérieur de l'élément 6 L'axe longitudinal de la partie 15 décrit un arc présentant en son centre l'axe de l'élément 6 La partie 17 est géométriquement analogue à la partie 15, excepté qu'elle est plus courte et ne présente aucune saillie ni cavité. En faisant référence à la figure 1, le dispositif pour fixer les pièces polaires 7 à l'élément 6 comporte une couche de matériau adhésif, injectée dans des chambres 23, et un anneau de retenue métallique 24 logé à l'intérieur des cavités 23 sur les pièces polaires 7, pour presser les parties 15 sur l'élément 6 Les saillies 21 pressent ainsi sur la surface latérale de l'élément 6 et la saillie 18 presse sur la paroi inférieure de la cavité 14. Le moteur 1 fonctionne de manière connue et ne va par conséquent être décrit que brièvement En particulier, le flux magnétique produit par l'aimant interagit avec le courant passant dans les tours de la partie de l'enroulement 4, à l'intérieur de la pièce polaire 7, cette interaction produisant une force assurant la rotation de l'aimant. Le moteur 1 est facile à assembler et peut même être démonté automatiquement Pour assembler le rotor 5, les pièces polaires 7 sont d'abord connectées à l'élément 6 à l'aide de saillies de contact 18 dans les cavités 14. L'anneau 24 est ensuite encliqueté à l'intérieur de la gorge semiannulaire définie par les cavités 23 sur les pièces polaires et un matériau adhésif est injecté à l'intérieur des chambres 22 A ce point, le rotor 5 est connecté au stator 2 en fixant simplement le stator 2 à la structure de support et le rotor 2 à l'arbre ou moyen de l'actionneur. Les avantages de la présente invention vont devenir évidents à partir de la description ci-dessus. En particulier, les parties de composants du moteur 1 sont conçues de façon à permettre un assemblage rapide et sans problèmes, qui peut même être effectué automatiquement Les point de références sur le moteur 1 permettent de déterminer une position angulaire donnée de ses composants et du moteur même par rapport à la structure de support et l'actionneur De plus, la présente invention fournit un dispositif hautement fiable et simple pour fixer les pièces polaires à l'aimant Les caractéristiques ci-dessus se combinent toutes pour fournir un haut degré de fiabilité du moteur 1 ainsi qu'un faible coût de production. Il va être évident pour l'homme de l'art que des modifications du moteur tel que décrit et représenté ici peuvent être réalisées, sans sortir cependant du champ de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Moteur couple électrique comprenant: un stator annulaire ( 2) réalisé en matériau ferromagnétique et supportant deux enroulements ( 4) diamétralement opposés; un rotor ( 5) consistant en un aimant permanent ( 6), monté coaxialement à l'intérieur dudit stator ( 2); et deux pièces polaires ( 7) réalisées en matériau ferromagnétique et chacune comprenant une première partie ( 15) située entre ledit aimant ( 6) et un des enroulements ( 4); une partie centrale ( 16) située sur ledit stator ( 2); et une seconde partie latérale ( 17) située à l'extérieur dudit stator ( 2) et parallèle à ladite première partie latérale ( 15); caractérisé par le fait de comprendre un dispositif de centrage et d'assemblage desdites pièces polaires ( 7) audit aimant ( 6), dans lequel qu'une première saillie ( 18) définie sur la face intérieure de ladite première partie latérale ( 15) s'engage dans une première cavité ( 14), définie sur la surface latérale dudit aimant ( 6); et dans lequel un anneau de retenue métallique ( 24) s'encliquette dans une seconde cavité ( 23), définie sur la face extérieure de ladite première partie ( 15), de sorte que la face intérieure de ladite première partie latérale ( 15) presse rigidement sur la surface latérale dudit aimant ( 6). 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit aimant ( 6) est cylindrique et que ladite première partie latérale ( 15) est définie dans un plan décrivant un arc présentant *en son centre l'axe longitudinal dudit aimant ( 6). 3 Moteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'axe longitudinal de ladite seconde cavité ( 23) décrit un arc présentant en son centre l'axe longitudinal dudit aimant ( 6); ladite seconde cavité ( 23) étant formée sensiblement au niveau de ladite première saillie ( 18). 4 Moteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la paroi inférieure de ladite seconde cavité ( 14) et la face de contact de ladite première saillie ( 18) sont plates. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, sur la face intérieure de ladite partie latérale ( 15) et par des secondes saillies ( 21) venant en contact avec la surface latérale dudit aimant ( 6), au moins une chambre ( 22) est définie, dans laquelle une couche de matériau adhésif est injectée; chacune desdites secondes saillies ( 21) étant définie sur un arc présentant en son centre l'axe longitudinal dudit aimant ( 6). 6 Moteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que deux dites chambres ( 22) sont définies, une au-dessus et l'autre au- dessous de ladite première saillie ( 18). 7 Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la totalité de chacun desdits enroulements ( 4) comprend cet arc, de façon à définir, entre les extrémités desdits enroulements ( 4), deux espaces ( 8) constituant des points de référence pour l'assemblage dudit moteur et pour déterminer une position angulaire donnée des composants dudit moteur, dudit stator ( 2) par rapport à une structure de support et dudit rotor ( 3) par rapport à un actionneur réalisé d'un seul tenant, en formant un angle, avec ledit aimant ( 6). 8 Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que pour chaque dit espace ( 8), lesdits points de référence consistent en une troisième cavité diamétrale ( 11) formée sur le bord inférieur dudit stator ( 2); lesdites troisièmes cavités ( 11) faisant partie d'un dispositif pour fixer ledit stator ( 2) à ladite structure de support.