Brevet FR2687862A1 — publié le 19930827

MODULE INDUCTEUR D'UN MOTEUR LINEAIRE ASYNCHRONE ET MOTEUR EN FAISANT APPLICATION La présente invention concerne le domaine technique général des moteurs électriques linéaires et elle vise, plus précisément, les moteurs linéaires du type asynchrone. L'état de la technique a proposé diverses variantes de réalisation des moteurs linéaires. D'une manière générale, un moteur linéaire comporte un élément inducteur comprenant un circuit magnétique et des enroulements conducteurs alimentés par des courants polyphasés sinusoidaux produisant un champ magnétique glissant. Le moteur linéaire comporte, également, un élément induit destiné à assurer le retour du flux magnétique. L'élément induit délimite un entrefer avec l'élément inducteur, par l'intermédiaire de moyens de support et de guidage interposés entre les deux éléments. Sous l'effet de La force de LapLace, il se produit un mouvement rectiligne de L'induit si L'inducteur est maintenu fixe ou bien, inversement, de L'inducteur si L'induit est monté de manière fixe. Les moteurs linéaires trouvent diverses applications relevant par exemple de la traction d'un véhicule, des matériels de manutention ou des servomécanismes. La conception et la fabrication de L'induit et de L'inducteur dépendent de la nature de l'application dans laquelle est utilisé le moteur linéaire. Il s'ensuit, généralement, qu'un moteur linéaire est adapté uniquement à une application spécifique et présente une fabrication élaborée, complexe et onéreuse. De telles contraintes limitent la mise en oeuvre des moteurs linéaires, de sorte que l'obtention d'un mouvement rectiligne est réalisée fréquemment par un organe moteur tournant, associé à un moyen de transformation du mouvement de rotation en un mouvement de translation. Il apparaît le besoin de pouvoir disposer d'un moteur linéaire qui, de par sa conception, est susceptible d'être mis en oeuvre dans différentes applications, tout en présentant une fabrication peu complexe et un coût relativement réduit. La présente invention vise donc à satisfaire ce besoin en proposant un module inducteur apte à constituer L'élément inducteur d'un moteur linéaire du type asynchrone, dont L'induit présente une conception adaptée à l'application visée. Pour atteindre cet objectif, le module inducteur selon l'invention comporte dans une coque de protection : - un barreau formant un circuit magnétique et présentant une face plane dans laquelle sont régulièrement ménagées des encoches délimitant entre-elles des dents, le barreau laissant subsister un intervalle de part et d'autre de ses faces latérales, - des enroulements inducteurs montés chacun pour s'étendre dans deux encoches distantes d'un pas donné et dans l'intervalle laissé libre entre le barreau et la coque de protection, - et une résine diélectrique remplissant la coque de protection pour noyer le barreau et les enroulements, en vue d'assurer leur montage à l'intérieur de la coque. Le module inducteur selon L'invention peut être du type monophasé. Dans ce cas, les enroulements - sont montés dans deux encoches séparées par un pas égal à deux dents et une encoche, - sont connectés entre eux pour former deux faisceaux indépendants alimentés chacun par un courant diphasé sinusoidal, - de chaque faisceau, sont montés pour comporter une encoche commune de montage pour deux enroulements consécutifs, - et sont décalés d'un faisceau à L'autre d'un pas correspondant à une dent de manière à ête imbriqués les uns à la suite des autres, en vue de constituer, au niveau des encoches, des coup les de ples adjacents de polarités alternativement opposées. Le module inducteur selon L'invention peut être alimenté par un réseau triphasé. Selon cette configuration, les enroulements du module : - sont montés dans deux encoches séparées par un pas égal à trois dents et deux encoches, - sont connectés entre eux pour former trois faisceaux indépendants alimentés chacun par un courant triphasé sinusoïdal, - et sont décalés d'un faisceau à L'autre selon une permutation circulaire, d'un pas correspondant à deux dents et une encoche, de manière à être imbriqués les uns à la suite des autres en vue de constituer alternativement des pôles de polarités opposées au niveau des encoches. L'objet de L'invention vise, également, à proposer un moteur linéaire asynchrone comportant au moins un module inducteur selon L'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de L'invention. La fig 1 est une vue en plan d'un module inducteur selon L'invention, alimenté en monophasé. La fig 2 est une vue en coupe longitudinale d'un module, prise sensiblement selon les lignes A-A de la fig. 1. La figez 3 est une vue en coupe transversale d'un module, prise sensiblement selon les Lignes B-B de la fig 2. La fig 4 illustre, de façon schématique, un bobinage monophasé équipant un module montré aux fig 1 à 3. La fig 5 est une vue en plan d'un module inducteur selon L'invention, alimenté par un réseau triphasé. La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'un module, prise sensiblement selon les lignes A-A de la fig 5. La fig 7 est une vue en coupe transversale d'un module, prise sensiblement selon les lignes B-B de la fig 6. La fig 8 illustre, de façon schématique, un bobinage triphasé équipant un module montré aux fig. 5 à 7. La fig. 9 montre, de façon schématique, un exemple d'application d'un moteur linéaire incluant un module inducteur selon L'invention. Les fig. 1 à 3 illustrent un exemple de réalisation d'un élément inducteur 1 d'un moteur linéaire électrique du type asynchrone. L'élément inducteur 1 est conçu, selon L'invention, pour constituer un module inducteur destiné à être mis en oeuvre avec un élément d'induit pour former ensemble un moteur linéaire, apte à être mis en oeuvre dans différentes applications. Le module inducteur 1 comporte une coque de protection 2 présentant une section droite transversale en "U". La coque de protection 2 comporte ainsi un fond 21 prolongé, selon une direction perpendiculaire, par deux parois longitudinales 22 réunies à chaque extrémité, par des parois transversales 23. La coque de protection 2 est destinée à contenir un barreau 3 formant un circuit magnétique et réalisé, de préférence, par une série de tôles métalliques longitudinales accolées les unes aux autres. Le barreau 3 présente une forme parallélipipèdique rectangle et possède une face supérieure 31 s'étendant, de préférence, dans un plan situé légèrement au-dessus du plan passant par les bords libres des parois longitudinales 22 (fig. 3). A partir de la face 31 du barreau, des encoches 4 sont régulièrement ménagées en laissant subsister des dents 5. Les encoches 4 sont ménagées pour s'ouvrir selon les deux faces latérales 32 du barreau et s'étendent sur une hauteur donnée du barreau pour laisser subsister une semelle 33 prolongée par les dents 5. La semelle 33 du barreau repose sur. le fond 21 de la coque par une face plane inférieure 34 opposée à la face 31. Les encoches 4, et par suite les dents 5, sont régulièrement espacées et l'intervalle séparant deux dents 5 ou deux encoches 4 successives, correspond à un pas donné p. De préférence, chaque dent 5 du barreau est prolongée par un épanouissement polaire 6 s'étendant en vis-à-vis d'un épanouissement d'une dent adjacente, de manière à refermer partiellement Les encoches 4, au niveau de la face plane 31 du barreau. La largeur L du barreau 3 est, avantageusement, inférieure à celle de la coque 2, de manière à laisser subsister un intervalle 7 de part et d'autre du barreau, entre les faces latérales 32 de ce dernier et les parois longitudinales 22 de la coque. La longueur du barreau 3 est prévue également inférieure à celle de la coque 2, afin de ménager un espace libre 8 à chacune de ses extrémités. Le module inducteur 1 selon l'invention comporte des enroulements inducteurs 11 montés chacun, d'une part, dans deux encoches 4 séparées, dans Exemple illustré, d'une mesure égale à 2p et, d'autre part, dans les intervalles 7 subsistant entre le barreau 3 et la coque 2. Chaque enroulement 11, qui est constitué par une série de spires, par exemple égale à 400, est ainsi engagé, par déformation entre les épanouissements polaires 6, pour permettre aux brins actifs transversaux 111 des spires d'être totalement logés dans les encoches 4 en s'étendant selon un plan sensiblement parallèle à la face plane 31. Le bobinage ainsi constitué et le barreau 3 sont noyés dans une résine diélectrique 12 remplissant la coque de protection 2, jusqu'au niveau des bords libres des parois 22 et 23, comme illustré aux fig. 2 et 3. La résine 12 s'étend ainsi jusqu'au niveau des bords des dents 5, tout en laissant la face supérieure 31 des dents exempte de résine. La résine 12, qui pénètre à l'intérieur des encoches, assure le maintien fixe des enroulements 11 et du barreau 3 à l'intérieur de la coque 2 et permet de constituer ainsi un module inducteur compact et robuste. Le module inducteur 1 décrit ci-dessus offre l'avantage de pouvoir être fabriqué industriellement avec un coût réduit. Dans l'exemple illustré aux fig 1 à 4, dans lequel le bobinage constitué est alimenté par un réseau monophasé, les enroulements 11 sont montés à l'intérieur de deux encoches 4 séparées d'un pas égal à 2p ou correspondant à deux dents 5 et une encoche 4. Les enroulements 11 sont connectés entre eux pour former deux faisceaux indépendants F1, F2 dont l'un F1 est représenté en traits pleins et l'autre F2 est représenté en traits interrompus (fig. 4). Chaque faisceau F1, F2 est alimenté par une phase E1, E2 d'un réseau diphasé sinusoidal. Les enroulements 11 de chaque faisceau sont montés pour comporter une encoche 4 commune de montage pour deux enroulements consécutifs. De plus, les enroulements 11 sont décalés d'un faisceau à l'autre d'un pas p, de manière à être imbriqués les uns à la suite des autres, en vue de constituer, au niveau des encoches 4, des couples de pôles N1-N2, S1-S2 adjacents, de polarités alternativement opposées. Ainsi, chaque encoche 4 assure le logement de deux enroulements 11. Dans l'exemple illustré, le module inducteur comporte six paires de pôles, mais peut en présenter un nombre différent adapté à la vitesse désirée. Classiquement, il est à noter que le déphasage de courant entre les deux phases E1, E2 est obtenu par l'intermédiaire d'un condensateur non représenté. Les bornes d'entrée E1, E2 et de sortie S1, S2 du bobinage sont reportées sur un connecteur 14, par l'intermédiaire de fils de connexion placés dans l'intervalle 7. Les fig 5 à 8 illustrent un module inducteur 1 conforme à l'invention alimenté par un réseau triphasé. Selon cette configuration, les enroulements 11 sont montés à l'intérieur de deux encoches 4 séparées par un pas égal à 3p, c'est-à-dire correspondant à trois dents 5 et deux encoches 4. Les enroulements 11 sont connectés entre eux pour former trois faisceaux f1, f2, f3 indépendants, alimentés chacun par une phase E1, E2, E3 d'un réseau triphasé. Les enroulements 11 sont décalés d'un faisceau à l'autre, selon une permutation circulaire, d'un pas correspondant à 2p correspondant à deux dents 5 et une encoche 4, de manière à être imbriqués les uns à la suite des autres en vue de constituer, alternativement, des pôles nords N et ssuds S de polarités opposées au niveau des encoches. Dans L'exemple illustré, le module comporte six paires de pôles, à savoir quatre pôles par phase. Bien entendu, les enroulements 11 peuvent être associés soit en triangle, soit en étoile. Le module inducteur 1 selon l'invention est destiné à constituer l'élément inducteur d'un moteur linéaire asynchrone dont L'induit présente une conception dépendant de l'application dans laquelle le moteur est utilisé. La fig 9 illustre un exemple d'application d'un module 1 selon L'invention, constituant l'élément mobile du moteur linéaire. Le module inducteur 1 est placé en relation d'un élément d'induit 16, définissant un entrefer 17 avec le module inducteur, par l'intermédiaire de moyens de support et de guidage 18 constitués par des roues. L'entrefer 17 est délimité par la face plane 31 du module et la face supérieure de l'induit 16 assurant le retour du flux magnétique produit par l'inducteur 1. Dans l'exemple illustré, l'induit 16, qui sert de bande de roulement au module inducteur 1, est constitué par une règle de cuivre 161 superposée à une culasse en fer 162. Bien entendu, il peut être prévu d'augmenter la puissance d'un tel moteur linéaire en accouplant en parallèle plusieurs modules inducteurs selon l'invention. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Elément inducteur pour constituer un moteur linéaire, du type asynchrone, l'élément inducteur comprenant un circuit magnétique (3) et des enroulements inducteurs (11) alimentés par des courants polyphasés produisant un champ glissant dans lequel est destiné à être placé un élément induit (16) délimitant un entrefer (17) avec L'élément inducteur, par l'intermédiaire de moyens de support et de guidage (18), caractérisé en ce que l'élément inducteur est constitué sous la forme d'un module (1) comprenant, dans une coque de protection (2) - un barreau (3) formant un circuit magnétique et présentant une face plane (31) dans laquelle sont régulièrement ménagées des encoches (4) délimitant entre-elles des dents (5), le barreau (3) laissant subsister un intervalle (7) de part et d'autre de ses faces latérales, - des enroulements inducteurs (11) montés chacun pour s'étendre dans deux encoches distantes d'un pas donné et dans l'intervalle (7) laissé libre entre le barreau et la coque de protection, - et une résine diélectrique (12) remplissant la coque de protection (2) pour noyer le barreau et les enroulements, en vue d'assurer leur montage à l'intérieur de la coque. 2 - Elément inducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque de protection (2) présente une section droite transversale en "U". 3 - Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents (5) du barreau sont prolongées par des épanouissements polaires (6) refermant partiellement les encoches (4) du niveau de la face plane du barreau. 4 - Elément inducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements (11) - sont montés dans deux encoches (4) séparées par un pas égal à trois dents et deux encoches, - sont connectés entre eux pour former trois faisceaux (fil, f2, f3) indépendants alimentés chacun par un courant triphasé sinusoidal (E1, E2, E3), - et sont décalés d'un faisceau à l'autre selon une permutation circulaire, d'un pas correspondant à deux dents et une encoche, de manière à être imbriqués les uns à la suite des autres en vue de constituer alternativement des pôles de polarités opposées au niveau des encoches. 5 - Elément inducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements (11) - sont montés dans deux encoches (4) séparées par un pas égal à deux dents et une encoche, - sont connectés entre eux pour former deux faisceaux (F1, F2), indépendants alimentés chacun par un courant diphasé sinusoidal, - de chaque faisceau (F1, F2) sont montés pour comporter une encoche commune (4) de montage pour deux enroulements consécutifs, - et sont décalés d'un faisceau à L'autre d'un pas correspondant à une dent de manière à ête imbriqués les uns à la suite des autres, en vue de constituer, au niveau des encoches, des couples de pôles adjacents de polarités alternativement opposées. 6 - Moteur linéaire asynchrone comportant un élément inducteur et un élément induit (16) délimitant entre eux un entrefer (17) par l'intermédiaire de moyens de support et de guidage (18), caractérisé en ce qu'il comporte, en tant qu'élément inducteur, au moins un module inducteur (1) selon la revendication 1.