Brevet FR2677506A1 — publié le 19921211

Dispositif d'alimentation d'un moteur pas à pas à réluctance et moteur équipé d'un tel dispositif La présente invention concerne un moteur pas à pas du type à réluctance variable sans collecteur et plus particulièrement son dispositif d'alimentation. Les moteurs pas à pas à réluctance comprennent généralement un rotor à dents en matériau magnétique, un stator comprenant une première série de pôles imbriquée dans une seconde série de pôles pour former une ceinture entourant le rotor, au moins deux enroulements inducteurs montés en parallèle dans le dispositif d'alimentation relié à une source de courant continu et un dispositif de hachage destiné à alimenter successivement lesdits enroulements de manière à créer un champ tournant dans les deux séries de pôles. Le dispositif d'alimentation d'un moteur pas à pas à réluctance est généralement complexe, onéreux et encombrant. D'autre part, pour des applications déterminées, par exemple pour des minuteries nécessitant de faibles dimensions, les moteurs pas à pas à réluctance ne répondent pas aux caractéristiques de couple et de puissance à fournir. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en mettant en oeuvre un dispositif d'alimentation du moteur pas à pas à réluctance adapté à toute utilisation. Selon l'invention, la source de courant est une source de courant alternatif et le dispositif de hachage comporte deux diodes montées respectivement en série avec les enroulements inducteurs et en sens inverse l'une de l'autre. Grâce au dispositif selon l'invention, le moteur pas à pas à réluctance est apte à fonctionner directement sur le réseau alternatif 50 Hz. D'autre part, le dispositif de hachage utilisé pour l'alimentation des enroulements inducteurs étant d'une conception simple et peu onéreuse, le coût global de fabrication d'un moteur pas à pas à réluctance se trouve considérablement diminué. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe axiale d'un moteur pas à pas à réluctance destiné à être équipé d'un dispositif d'alimentation La figure 2 est une coupe selon la ligne II - II de la figure 1 La figure 3 est une vue en élevation du stator du moteur pas à pas à réluctance, ledit stator comprenant deux éléments identiques s'imbriquant l'un dans 11 autre La figure 4 représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un moteur pas à pas à réluctance selon l'invention. Selon la figure 1, le moteur pas à pas à réluctance variable sans collecteur comprend un circuit magnétique composé d'un stator S. Ledit stator S est composé de deux pièces identiques, symétriquement opposées qui s'encastrent l'une dans l'autre pour former une cage qui entoure le rotor R. Chaque pièce est constituée d'un élément extérieur 1 ou 2 d'une partie cylindrique fermée à la base par un fond 3 ou 4 et prolongée par des dents 5 constituant une partie des pôles et d'un élément intérieur 6 ou 7 qui est monté coaxialement à l'élément extérieur 1 ou 2 et qui comporte un flasque F dont la périphérie présente une série de découpes de manière à constituer des dents 8 orientées axialement. Les dents 5 de l'élément extérieur et les dents 8 de l'élément intérieur sont imbriquées les unes dans les autres. Les extrémités des dents 5 et 8 sont orientées dans le même sens et sont positionnées au même niveau. Les dents 8 de l'élément intérieur 6 ainsi que les dents 5 de l'élément extérieur 1 constituent une première série de pôles.Les dents 8 de l'élément intérieur 7 ainsi que les dents 5 de l'élément extérieur 2 constituent une deuxième série de pôles. L'encastrement des deux éléments intérieur 6 ou 7 et extérieur 1 ou 2 assure ainsi l'alternance des pôles sur la périphérie de l'ensemble du stator S. L'espace laissé entre le fond 3 ou 4 et le flasque F reçoit, par exemple, des enroulements inducteurs 11 et 12. Le circuit magnétique comporte également un noyau magnétique 9 ou 10, disposé concentriquement à un axe XX' du moteur pas à pas à réluctance, et monté dans l'espace intérieur délimité par les bases des deux éléments de celui-ci et par la partie cylindrique de l'élément extérieur 1 ou 2. Le premier enroulement inducteur 11 est bobiné sur le noyau magnétique 9, concentriquement à lui. Le deuxième enroulement inducteur 12 est bobiné sur le noyau magnétique 10 concentriquement à lui.Le rotor R constitué, par exemple, d'un matériau magnétique est monté sur l'axe XX', lui-même monté rotatif dans les noyaux magnétiques 9 et 10, de façon que l'ensemble soit mobile en rotation entre les pôles du stator S. Ledit rotor R comporte à sa périphérie n dents (n inférieur ou égal à 2). Dans l'exemple décrit à la figure 2, le nombre de dents n est égal à 10. Les deux éléments du stator S comportant chacun un élément extérieur 1 ou 2 et un élément intérieur 6 ou 7 ont le double de pôles par rapport au nombre de dents du rotor R c'est-à-dire 2 n. Dans la réalisation décrite, le nombre de pôles est égal à 20. Chaque dent 13 du rotor R présente une surface de grande induction 14 et une surface de moindre induction 15, la surface de grande induction 14 étant en vis à vis d'une dent du stator S, la surface de moindre induction 15 s'étendant à cheval sur deux dents du stator S. La forme asymétrique des dents 13 du rotor R assure ainsi le démarrage dans un sens déterminé du rotor R. Les enroulements inducteurs 11 et 12 du moteur pas à pas à réluctance positionnés sur chacun des éléments identiques constituant le stator S sont branchés en parallèle, comme le montre la figure 4, sur une source de courant alternatif 16, par exemple, de fréquence 50 Hz. Chacun des deux enroulements possede une première extrémité 17 ou 18 et une deuxième extrémité 19 ou 20. La première extrémité 17 du premier enroulement inducteur 11 est reliée à l'une des bornes 21 de la source de courant alternatif 16 par l'intermédiaire, par exemple, d'un premier fil conducteur. La deuxième extrémités 19 dudit premier enroulement inducteur 11 est reliée à la cathode d'une première diode 22. L'anode de cette diode 22 est connectée, par l'intermédiaire par exemple, d'un deuxième fil conducteur, à l'autre borne 23 de la source de courant alternatif 16.La diode 22 est donc montée en série avec le premier enroulement inducteur 11. La première extrémité 18 du deuxième enroulement inducteur 12 est connectée à la borne 21 de la source de courant alternatif 16, par exemple, par un troisième fil conducteur. La deuxième extrémité 20 du deuxième enroulement inducteur 12 est connectée à l'anode d'une deuxième diode 25. La cathode de cette diode 25 est connectée à la borne 23 de la source de courant alternatif 16 par l'intermédiaire, par exemple, d'un quatrième fil conducteur. La diode 25 est donc montée de la même manière que la diode 22 mais en sens inverse. Au repos, hors tension, le rotor R n'est soumis à aucun couple. L'alimentation du stator S étant réalisée par une source de courant alternatif, lors de l'alternance positive, le courant circulant dans le premier enroulement inducteur 11 et aucun courant ne circulant dans le deuxième enroulement inducteur 12, les pôles de la pièce constituée de l'élément extérieur 1 et de l'élément intérieur 6 sont polarisés alors que les pôles de la pièce constituée de l'élément extérieur 2 et de l'élément intérieur 7 ne sont pas excités. Les dents n du rotor R étant en matériau magnétique, un couple de rotation est développé et, de ce fait, le rotor R effectue une rotation jusqu'à se trouver en regard des pôles de la pièce constituée de l'élément extérieur 2 et de l'élément intérieur 7. Lors de l'alternance négative, la polarité des pôles du stator S est déplacée angulairement.Les pôles de la pièce constituée de l'élément extérieur 2 et de l'élément intérieur 7 sont polarisés alors que les pôles de la pièce constituée de l'élément extérieur 1 et de l'élément intérieur 6 ne sont plus excités. Les dents 13 du rotor R sont attirées en face des pôles polarisés. Le rotor R effectue une nouvelle fraction de pas dans le même sens. La tension étant délivrée par une source de courant alternatif 16, le phénomène décrit est renouvelé permettant ainsi le fonctionnement de manière continu du moteur lorsqu'il est alimenté. Dans un autre exemple de réalisation, le stator S du moteur pas à pas à réluctance comporte deux pièces identiques, symétriquement opposées qui s'encastrent l'une dans l'autre pour former une cage qui entoure le rotor R. Chaque pièce est constituée d'une partie cylindrique fermée à la base par un fond et prolongée par des dents constituant une partie des pôles. Les dents de la première pièce et les dents de la deuxième pièce sont imbriquées les unes dans les autres avec leurs extrémités orientées dans un sens opposé. Chaque pièce comporte également sur le fond de la base un noyau magnétique disposé concentriquement à l'axe XX'. Un enroulement inducteur est bobiné sur chacun des noyaux magnétiques. Le rotor R est monté de la même manière que dans le mode de réalisation précédent. Les enroulements inducteurs sont alimentés par le dispositif d'alimentation selon l'invention. Le dispositif d'alimentation du moteur pas à pas, selon l'invention, peut être utilisé sur tout type d'appareils y compris les aspirateurs. Le dispositif d'alimentation dudit moteur ainsi réalisé assure un meilleur couple qui facilite le démarrage du moteur lors de l'activation du dispositif d'alimentation. Revendications 1) Dispositif d'alimentation d'un moteur pas à pas à réluctance du type comprenant un rotor (R) à dents en matériau magnétique, un stator (S) comportant une première série de pôles imbriquée dans une seconde série de pôles pour former une ceinture entourant le rotor (R), ainsi qu'au moins deux enroulements inducteurs (11 et 12) montés en parallèle dans le dispositif d'alimentation qui est relié à une source de courant (16) et qui comporte un dispositif de hachage destiné à alimenter successivement lesdits enroulements de manière à créer un champ tournant dans les deux séries de pôles, caractérisé en ce que la source de courant est une source de courant alternatif (16), et le dispositif de hachage comporte deux diodes (22 et 25) montées respectivement en série avec les enroulements inducteurs (11 et 12) et en sens inverse l'une de l'autre. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première diode (22) est disposée en série entre l'une des bornes (23) de ladite source de courant alternatif et une extrémité (19) du premier enroulement inducteur (11), et la deuxième diode (25) est disposée en série et en sens inverse de la première diode (22), entre ladite borne (23) de la source de courant alternatif (16) et une extrémité (20) du deuxième enroulement inducteur (12), les autres extrémités (17 et 18) des deux enroulements inducteurs (11 et 12) étant reliées à l'autre borne (21) de la source de courant alternatif (16). 3. Moteur pas à pas à réluctance alimenté par un dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (S) comporte deux pièces symétriques orientées l'une vers l'autre et constituées chacune d'un élément extérieur (1 ou 2) formé d'une partie cylindrique dont une extrémité est fermée par un fond (3 ou 4) et dont l'autre extrémité est prolongée par des dents (5) constituant une partie des pôles et un élément intérieur (6 ou 7) monté coaxialement à l'élément extérieur (1 ou 2) et qui comporte un flasque (F) dont la périphérie présente une série de découpes de manière à constituer des dents (8) orientées axialement, lesdites dents (5 et 8) de l'élément extérieur (1 ou 2) et de l'élément intérieur (6 ou 7) étant imbriquées les unes dans les autres avec leurs extrémités orientées dans le même sens et positionnées au même niveau, et l'espace laissé entre le fond (3 ou 4) et le flasque (F) recevant un enroulement inducteur (11 ou 12). 4. Moteur pas à pas à réluctance selon la revendication 3, caractérisé en ce que les n dents (13) du rotor (R) présentent chacune une surface périphérique de grande induction (14) suivie d'une surface de moindre induction (15) s'étendant à cheval sur deux dents polaires imbriquées. 5. Moteur pas à pas à réluctance alimenté par un dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (S) comporte deux pièces symétriques qui s'encastrent l'une dans l'autre et constituées chacune d'une partie cylindrique fermée à la base par un fond et prolongée par des dents constituant une partie de pôles, les dents de chacune des pièces étant imbriquées les unes dans les autres avec leurs extrémités orientées en sens oppose.