Brevet FR2686747A1 — publié le 19930730

La présente invention a pour objet un dispositif moteur à mouvement alternatif qui comporte un moteur électromagnétique à aimant permanent mobile, cet aimant ayant deux surfaces planes parallèles, espacées d'une distance sensiblement inférieure aux dimensions de l'aimant dans ces surfaces, L'aimant présentant, sur au moins une desdites surfaces planes, au moins une série de pôles de même signe et étant monté de façon que lesdits pôles soient déplaçables dans des entrefers de circuits magnétiques correspondants faisant partie d'un stator du moteur, ces circuits magnétiques étant couplés avec au moins une bobine d'excitation connectée à un dispositif d'alimentation fournissant un courant d'excitation impulsionnel ou sinusoïdal, L'aimant étant solidaire d'un organe mobile soumis à une force de rappel élastique, de façon que l'organe mobile soit entraîné, au moins dans un premier sens, sous l'effet d'une impulsion ou d'une portion d'onde du courant d'excitation, depuis une position de repos vers une position de déplacement maximal, contre ladite force de rappel, et qu'il revienne, sous l'effet d'une autre impulsion ou portion d'onde du courant d'excitation etîou de ladite force de rappel, vers la position de repos. Dans de nombreux domaines, il est nécessaire ou souhaitable de pouvoir produire un mouvement alternatif, et notamment un mouvement oscillatoire, soit rotatif, soit linéaire, d'une manière contrôlable avec précision et parfaitement adaptable à une application donnée. On souhaite, d'autre part, disposer d'un tel dispositif moteur qui présente un rapport optimal couplelencombrement et qui soit d'une structure économique et fiable. Ces objectifs peuvent être atteints par le dispositif moteur selon l'invention, qui peut être utilisé, par exemple, pour une scie à plâtre médicale, pour une pompe de faible pression et de grand débit, pour un système vibrant servant au chargement automatique de pièces microtechniques ou au dosage et au transport de matériaux pulvérulents, ainsi que pour de nombreuses autres applications. Selon une forme d'exécution, le dispositif selon l'invention comporte deux moteurs agissant sur le même organe mobile et travaillant en opposition de phase. De préférence, le dispositif moteur selon l'invention comporte un dispositif de détection de la position etlou de la vitesse de l'organe mobile, ce dispositif fournissant un signal de détection au dispositif d'alimentation pour commander l'amplitude et/ou la durée des impulsions ou des portions d'onde du courant d'excitation. En particulier, L'organe mobile peut comporter ou être solidaire d'au moins une partie aimantée coopérant avec au moins un détecteur de champ magnétique pour détecter la position et/ou la vitesse de l'organe mobile. Selon une forme d'exécution particulièrement avantageuse, le moteur du dispositif selon l'invention est un moteur rotatif comportant un disque aimanté dans le sens axial, le long d'au moins une zone annulaire, lesdits circuits magnétiques comportant, chacun, au moins un empilage de tôles en forme de U, L'ensemble des circuits étant couplé avec au moins une bobine disposée coaxialement par rapport à l'axe du disque. Plus particulièrement, dans une application du dispositif moteur pour l'actionnement d'un dispositif vibreur, L'organe mobile peut être solidaire d'une extrémité d'au moins une lame ressort inclinée par rapport à la direction de l'axe du disque aimanté, L'autre extrémité de la lame ressort étant solidaire d'une partie de charge déplaçable angulairement et axiale ment par rapport au stator du moteur. L'organe mobile peut également être couplé avec une partie de charge de manière à conférer à celle-ci un mouvement essentiellement linéaire. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description suivante de deux formes de réalisation, indiquées à titre d'exemples et illustrées dans le dessin annexé, dans lequel: La Fig. 1 est une vue partiellement en coupe axiale d'un dispositif moteur oscillant à deux moteurs rotatifs; La Fig. 2 est une coupe transversale le long de la ligne ll-ll de la Fig. 1; La Fig. 3 est une coupe transversale le long de la ligne 111-111 de la Fig. 1, sans l'organe rotatif; La Fig. 4 est une vue en coupe axiale d'un dispositif vibreur utilisant un moteur rotatif; La Fig. 5 est une vue partiellement en coupe axiale, dans un plan perpendiculaire à celui de la Fig. 4; et La Fig. 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la Fig. 5. La Fig. 7 est une vue latérale schématique d'un dispositif moteur à mouvement oscillant linéaire. Le dispositif moteur selon la Fig. 1 comporte deux ensembles moteur rotatif 1,2 disposés coaxialement. L'ensemble moteur 1, dont la structure est visible aux Figures 1 et 3, comporte un stator en deux parties juxtaposées 3 et 4, dans lesquelles sont insérés une série de circuits magnétiques tels que 5, constitués par des empilages de tôles magnétiquement perméables, essentiellement en forme de U, telles que 6 et 7, l'une des extrémités des branches de chaque U étant en contact magnétique le long d'une surface 8, les deux autres extrémités 9 et 10 formant un entrefer du circuit 5. Les différents circuits magnétiques 5 sont disposés radialement par rapport à l'arbre 11 de l'ensemble moteur 1, et présentent, entre eux, des distances angulaires égales. Des bobines électriques cylindriques 12 et 13 sont logées coaxialement à l'intérieur des espaces entre les branches des U des circuits magnétiques et sont ainsi couplées avec l'ensemble de ces circuits. Un organe rotatif 14 de l'ensemble moteur comporte un disque mince aimanté 15, dont une zone périphérique s'étend à l'intérieur des entrefers des circuits magnétiques 5. Cette zone annulaire est aimantée axialement, de façon à présenter une série de pôles magnétiques, alternativement positifs et négatifs, sur chacune des faces du disque. Ces différentes portions aimantées coopèrent, d'une manière connue, avec les circuits magnétiques 5, de façon à créer un couple d'entraînement de l'organe rotatif sous l'effet d'un courant d'excitation parcourant les bobines 12 et 13. Ce courant d'excitation est fourni par un dispositif d'alimentation, non représenté, et peut avoir la forme d'impulsions ou, de préférence, d'un courant sinusoïdal ayant, par exemple, une fréquence de l'ordre de 300 Hz. Sous l'effet d'un tel courant d'excitation alternatif, ou de portions d'onde d'un tel courant ou d'impulsions de courant appropriées, L'organe mobile est amené à effectuer un mouvement alternatif d'amplitude limitée entre une position de repos et une position de déplacement maximal. L'organe rotatif 14 est solidaire de l'arbre 11 de l'ensemble moteur, lui-même solidaire de l'extrémité 16 d'une barre de torsion 17, logée à l'intérieur de l'arbre 11 et dont l'autre extrémité 18 est fixée dans une partie de support 19. Cette partie de support est guidée angulairement par des lames ressort 20 et 21 dans un boîtier 22 du dispositif. L'ensemble moteur 2 est agencé de façon tout à fait similaire à l'ensemble 1 et travaille sur une barre de torsion 23, dont une extrémité est solidaire de la partie de support 19. Cet ensemble moteur 2 est alimenté en opposition de phase par rapport à l'ensemble moteur 1, à partir du même dispositif d'alimentation, non représenté. L'arbre 1 1 de l'ensemble moteur 1 peut être connecté à la charge, tel qu'un disque de scie, alors que l'arbre de sortie 24 de l'ensemble moteur 2 porte, de préférence, une masse d'équilibrage dimensionnée de façon à compenser l'inertie de la charge. D'autre part, un dispositif de détection de la position angulaire et/ou de la vitesse de rotation de l'arbre Il est agencé de façon à commander l'amplitude et/ou la durée des impulsions ou portions d'onde du courant d'excitation fournies par le dispositif d'alimentation. Le mouvement des arbres 1 1 et 24 est un mouvement oscillant, en sens opposés, qui, dans un des sens respectifs, va armer les barres de torsion correspondantes 17 et 23 et, dans le sens opposé, fournira un couple accru du fait de la restitution de l'énergie emmagasinée dans les barres de torsion respectives lors du mouvement précédent. L'ensemble du dispositif moteur oscillant se présente ainsi, de l'extérieur, pratiquement comme équilibré dynamiquement et donc dépourvu de vibrations. La régulation mentionnée du courant d'excitation des ensembles moteurs par l'intermédiaire de la détection de la position angulaire de l'arbre 11 permet, par exemple, de maintenir constante l'amplitude d'oscillation lors de variations du couple de charge. Les Figures 4 à 6 montrent une autre forme de réalisation d'un dispositif moteur à mouvement oscillant, destiné à l'application pour un vibreur, par exemple pour le chargement de pièces de microtechnique placées dans un bol 30. Ce dispositif comporte un ensemble moteur 31 similaire à celui décrit aux Figures 1 et 3, logé dans un boîtier vertical 32. L'organe rotatif 34 de cet ensemble moteur est solidaire d'une pièce de transmission 35, elle-même reliée à une pièce 36 solidaire du bol 30, par l'intermédiaire de lames ressort telles que 37, dont les extrémités sont fixées, respectivement, sur les pièces 35 et 36. Les lames ressort 37, par exemple au nombre de quatre, sont inclinées par rapport à la direction de l'axe du moteur et seront ainsi armées, dans un sens du mouvement oscillant, pour restituer leur énergie lors du mouvement dans le sens opposé de l'organe rotatif du moteur. En même temps, ces lames 37 entraînent le bol 30 dans un mouvement oscillant rotatif et axial par rapport au boîtier 32, le dispositif constituant ainsi un véritable vibreur. Dans la forme d'exécution selon les Figures 4 à 6, une extrémité d'un arbre 38 du dispositif moteur porte un disque aimanté 39 agissant sur des détecteurs de champ magnétique tels que des sondes de Hall disposées dans un support 40 en regard de ce disque, pour détecter, de façon continue, la position angulaire de l'organe rotatif et permettre ainsi de commander, d'une manière appropriée, I'amplitude et/ou la fréquence de répétition des impulsions ou portions d'onde du courant d'excitation à fournir au dispositif moteur. L'extrémité de l'arbre 38 est guidée angulairement par deux lames de faible rigidité 41 et 42, alors qu'une vis 43, solidaire de cette même extrémité de l'arbre 38, est logée dans une fente 44 et sert d'organe de butée pour empêcher un déplacement angulaire excessif de l'organe mobile. La Fig. 7 montre, de façon schématique, un dispositif vibreur à mouvement oscillant linéaire, utilisant un moteur rotatif similaire aux moteurs des exemples selon les Figures 1 et 4. Le stator 45 du moteur représenté symboliquement à la Fig. 7, est monté sur un chassis 46 au-dessus duquel est disposé un plateau vibrant 47. Ce plateau est supporté par des lames ressort telles que 48, 49, dont une extrémité est solidaire du chassis 46 et dont l'autre extrémité est fixée au plateau 47. L'organe mobile du moteur est couplé au plateau 47 par l'intermédiaire d'une plaquette 50, montée radialement par rapport à l'axe du moteur, I'extrémité libre de cette plaquette étant engagée dans une fente entre deux pièces 51, 52 solidaires du plateau et munies du côté de la fente de coussins élastiques respectifs 53, 54. Le mouvement oscillant rotatif du moteur est ainsi transformé en un mouvement de vibration principalement linéaire mais avec une composante perpendiculaire au plateau, dont l'amplitude dépend de l'inclinaison des lames 48, 49. Un fonctionnement linéaire peut également être réalisé au moyen d'un moteur linéaire à aimant mobile multipolaire du même type que les moteurs rotatifs susmentionnés. Toutes les réalisations indiquées ici ne sont d'ailleurs, bien entendu, que des exemples nullement limitatifs de mise en oeuvre et d'application du présent dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif moteur à mouvement alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électromagnétique à aimant permanent mobile (15), cet aimant ayant deux surfaces planes parallèles, espacées d'une distance sensiblement inférieure aux dimensions de l'aimant dans ces surfaces, L'aimant (15) présentant, sur au moins une desdites surfaces planes, au moins une série de pôles de même signe et étant monté de façon que lesdits pôles soient déplaçables dans des entrefers de circuits magnétiques (5) correspondants faisant partie d'un stator du moteur, ces circuits magnétiques étant couplés avec au moins une bobine d'excitation (12) connectée à un dispositif d'alimentation fournissant un courant d'excitation impulsionnel ou sinusoïdal, L'aimant (15) étant solidaire d'un organe mobile (11,14) soumis à une force de rappel élastique, de façon que l'organe mobile (11,14) soit entraîné, au moins dans un premier sens, sous l'effet d'une impulsion ou d'une portion d'onde du courant d'excitation, depuis une position de repos vers une position de déplacement maximal, contre ladite force de rappel, et qu'il revienne, sous l'effet d'une autre impulsion ou portion d'onde du courant d'excitation et/ou de ladite force de rappel, vers la position de repos. 2. Dispositif moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs (1,2) agissant sur le même organe mobile et travaillant en opposition de phase. 3. Dispositif moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection de la position et/ou de la vitesse de l'organe mobile (34), ce dispositif fournissant un signal de détection au dispositif d'alimentation pour commander l'amplitude et/ou la durée des impulsions ou des portions d'onde du courant d'excitation. 4. Dispositif moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe mobile (34) comporte ou est solidaire d'au moins une partie aimantée (39) coopérant avec au moins un détecteur de champ magnétique (dans 40) pour détecter la position et/ou la vitesse de l'organe mobile. 5. Dispositif moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est un moteur rotatif comportant un disque (15) aimanté dans le sens axial, le long d'au moins une zone annulaire, lesdits circuits magnétiques (5) comportant, chacun, au moins un empilage de tôles en forme de U, L'ensemble des circuits étant couplé avec au moins une bobine (12) disposée coaxialement par rapport à l'axe du disque (15). 6. Dispositif moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe mobile (11,14) est solidaire d'une extrémité d'une barre de torsion. 7. Dispositif moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs rotatifs (1,2), dont les stators sont solidaires entre eux et dont les organes mobiles sont disposés coaxialement et sont reliés, entre eux, par l'intermédiaire d'au moins une barre de torsion (17,23), les deux moteurs travaillant en opposition de phase. 8. Dispositif moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une partie intermédiaire de la barre de torsion est solidaire d'un organe suspendu élastiquement par rapport aux stators desdits moteurs. 9. Dispositif moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les organes mobiles (11,14; 24) de chacun des moteurs sont solidaires d'une des extrémités d'une barre de torsion (17,23) respective, les autres extrémités des barres de torsion étant rendues solidaires, entre elles, par l'intermédiaire d'un organe (19) suspendu élastiquement par rapport aux stators des moteurs. 10. Dispositif moteur selon les revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la charge du moteur est solidaire de l'organe mobile de l'un des moteurs, L'organe mobile de l'autre moteur étant solidaire d'une masse d'équilibrage. 11. Dispositif moteur selon l'une des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'organe mobile (34) est solidaire d'une extrémité d'au moins une lame ressort (37) inclinée par rapport à la direction de l'axe du disque aimanté, L'autre extrémité de la lame ressort étant solidaire d'une partie de charge (36) déplaçable angulairement et axialement par rapport au stator du moteur. 12. Dispositif moteur selon l'une des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'organe mobile est couplé avec une partie de charge de manière à conférer à celle-ci un mouvement essentiellement linéaire. 13. Utilisation du dispositif moteur selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 11 ou 12 pour l'actionnement d'un dispositif vibreur.