Brevet FR2727264A1 — publié le 19960524

" Rotor de petit moteur électrique à induit extérieur à boîtier polaire en forme de pot " Etat de la technique L'invention concerne un rotor de petit moteur à induit extérieur, à boîtier polaire en forme de pot porté solidairement en rotation par l'axe du rotor, un anneau po- laire comportant des pôles constitués par des aimants per- manents intégrés dans de la matière plastique, cet anneau s'appuyant contre la surface enveloppe intérieure du bo - tier polaire en étant bloquée en coulissement axial dans le boîtier polaire par des becs de retenue qui débordent ra- dialement de l'anneau polaire. Dans le cas d'un rotor connu de moteur à induit extérieur correspondant au type défini ci-dessus pour des magnétos notamment pour une magnéto à volant d'inertie de moteur à combustion interne (DE 32 40 161 A1), la surface enveloppe intérieure du boîtier polaire en forme de pot présente au niveau de sa zone avant opposée au fond du pot, un diamètre légèrement supérieur à celui de la zone arrière du côté du fond du pot. L'anneau polaire est pressé axiale- ment dans la zone arrière de la surface enveloppe et il s'appuie frontalement contre des butées en saillie axiale du fond du pot. Après enfoncement de l'anneau polaire, des griffes réalisées dans la face avant du boîtier polaire viennent prendre par-dessus l'anneau polaire et bloquent son extrémité arrière, radialement en évitant qu'il ne puisse se déplacer axialement. Dans le cas d'un autre rotor connu ayant un boîtier polaire en forme de pot ou de tasse, (EP- 0 205 090 A3), les pôles magnétiques sont réalisés sous la forme de segments d'aimants distincts juxtaposés dans la direction périphérique et s'appuyant contre la surface en- veloppe intérieure du boîtier polaire. La mise en pression radiale des segments d'aimants contre le boîtier polaire et la fixation des segments d'aimants contre tout glissement axial est assurée par un élément à ressort en forme de pot fixé au fond du pot du boîtier polaire; cet élément à res- sort est pressé radialement contre les segments d'aimants et passe radialement par-dessus ceux-ci par la face fron- tale opposée au fond de pot du boîtier polaire. Avantages de l'invention L'invention concerne un rotor de moteur à in- duit extérieur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'appui de l'anneau polaire contre le boîtier de palier se fait par deux surfaces d'appui annulaires ayant une lar- geur annulaire beaucoup plus faible que la largeur de l'an- neau polaire, cette largeur étant formée par l'anneau polaire à distance axiale avec le jeu d'ajustage intermé- diaire et en ce que les becs de retenue des languettes élastiques sont formés par un élément de ressort fixé au fond du pot constituant le boîtier polaire, ces languettes étant réparties à la périphérie de l'élément de ressort et s'étendent radialement vers l'extérieur. Ce rotor offre l'avantage de correspondre à un concept de construction peu coûteux, ne nécessitant qu'un nombre réduit de pièces faciles à réaliser et qui se mon- tent bien de manière automatique, à savoir le boîtier po- laire, son anneau polaire et l'élément à ressort. Les deux surfaces d'appui annulaires de l'anneau polaire avec entre le jeu d'ajustage qui doit être réduit au minimum pour des raisons d'aimantation, permet un positionnement fiable et facile à effectuer ainsi qu'une fixation correspondante de l'anneau polaire dans le boîtier polaire, sans avoir à im- poser des tolérances de fabrication excessives. Au montage, c'est-à- dire lorsqu'on enfonce l'anneau polaire dans le boîtier polaire, il suffit de forces de liaison réduites. Ces forces radiales exercées sur l'anneau polaire pendant la rotation du rotor poussent l'anneau polaire contre le boîtier polaire et renforcent son blocage dans la direction radiale. Le blocage dans la direction radiale est garanti par l'élément à ressort en une seule pièce mise en place après avoir enfoncé l'anneau polaire dans le boîtier et qui se fixe simplement contre le fond du pot du boîtier po- laire. Le boîtier polaire est obtenu par emboutissage pro- fond et il porte en une seule pièce un manchon central pour être fretté sur l'axe de rotor. Le nombre réduit de composants du rotor se tra- duit par un faible balourd pour le rotor car celui-ci n'est influencé que par les tolérances réduites des pièces. Le rotor convient pour tourner à des vitesses de rotation éle- vées car les forces centrifuges appliquées à l'anneau po- laire sont reçues par le boîtier polaire. L'élément à ressort compense les dilatations thermiques différentes du boîtier polaire et de l'anneau polaire de sorte que le pe- tit moteur peut même être exposé à des contraintes thermi- ques élevées. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la surface d'appui avant de l'anneau polaire tournée vers le fond du pot constituant le boîtier polaire fait un angle aigu de préférence de l'ordre d'environ 45 et la surface d'appui arrière de l'anneau polaire non tour- née vers le fond du pot est sensiblement parallèle à l'axe de l'anneau polaire avec une légère déviation de parallé- lisme nécessaire à former un siège pressé et dans la zone de jonction entre le fond et l'enveloppe du pot constituant le boîtier polaire, on a réalisé un cône adapté à la sur- face d'appui avant de l'anneau polaire. Ces moyens permettent de maintenir l'anneau po- laire en coopération avec l'élément à ressort, à la fois dans la direction axiale dans le boîtier polaire et de le soutenir et de le centrer également dans la direction ra- diale du boîtier polaire. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on améliore cette fixation et ce centrage radial de l'anneau polaire en ce que l'extrémité de l'an- neau polaire tournée vers le fond du pot constituant le boîtier polaire est de forme conique avec un angle d'envi- ron 45 et la surface d'appui avant de l'anneau polaire est prévue sur ce segment de forme conique avec une surface an- nulaire plus petite que la surface conique et qui est en relief par rapport à celle-ci. Pour fixer le jeu d'ajustage entre les deux surfaces d'appui il est prévu d'une manière avantageuse se- lon l'invention que la surface d'appui arrière de l'anneau polaire soit en relief par rapport à la surface enveloppe extérieure de l'anneau polaire. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la surface d'appui relevée de l'anneau polaire est interrompue par un certain nombre de cavités réparties de préférence de manière régulière à la périphérie pour former de petits becs de centrage dans la zone de la sur- face d'appui arrière de l'anneau polaire. Comme ces becs de centrage n'ont à transmettre aucune force axiale mais uni- quement des forces radiales, ces becs peuvent être petits, c'est-à-dire avoir une faible section d'appui. Cela se tra- duit d'une part par des forces d'assemblage réduites lors- qu'on enfonce l'anneau polaire dans le boîtier polaire et d'autre part les chevauchements des tolérances peuvent être importants. Globalement cela se répercute avantageusement sur les coûts de fabrication du boîtier polaire et de l'an- neau polaire. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'anneau polaire comporte à son extrémité avant tournée vers le fond du boîtier polaire, un rebord annulaire faisant corps, en saillie radialement vers l'in- térieur et l'élément à ressort fixé au fond du pot est con- çu pour que ses pattes élastiques passent radialement derrière le rebord annulaire. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, au fond du pot constituant le boîtier polaire, se trouve un manchon coaxial, central, faisant corps qui vient en saillie à l'intérieur du pot. Ce manchon permet de fretter le boîtier polaire sur l'axe du rotor. Notamment dans le cas d'un boîtier polaire à parois minces on a ainsi une surface d'appui réduite axia- lement pour le montage de l'axe de rotor dans le stator. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, on obtient une surface d'appui suffisamment grande grâce à l'élément de ressort en ce que cet élément à ressort présente une déformation centrale, en saillie par rapport au fond du pot et qui va en diminuant suivant une forme conique et comporte un orifice de passage prévu dans le fond plan de la déformation pour recevoir l'axe du ro- tor. Le fond de la déformation forme ainsi la surface d'ap- pui axiale pour la partie du palier de rotor solidaire en rotation de l'axe du rotor. Lorsque cette partie est réali- sée comme palier de roulement avec une bague intérieure so- lidaire en rotation de l'axe du rotor, au fond de la déformation de l'élément à ressort, on a un certain nombre de branches élastiques qui exercent ainsi une force axiale sur la cage intérieure du palier de rotor. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les des- sins et décrit ci-après de manière plus détaillée. Ainsi: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un rotor de mo- teur à induit extérieur pour un petit moteur comportant un axe de rotor et un palier de rotor, - la figure 2 est une vue du rotor dans la direction de la flèche II de la figure 1, - la figure 3 est une vue agrandie du détail III de la fi- gure 1, - la figure 4 est une vue à échelle agrandie d'un détail d'une variante de rotor vu dans la direction de la flèche IV de la figure 1, la figure 5 est un détail d'une coupe longitudinale du rotor de la figure 1 avec un axe de rotor et un palier de rotor en forme de palier glissant. Description de l'exemple de réalisation Le rotor représenté en coupe longitudinale à la figure 1, d'un petit moteur à induit extérieur comporte un boîtier polaire 10 en forme de pot réalisé comme pièce em- boutie; ce boîtier possède un fond de pot 101 et une enve- loppe cylindrique 102 ainsi qu'un manchon 103 coaxial, central pour être fretté sur un axe de rotor 11. Dans la zone de jonction entre le fond 101 du pot et l'enveloppe 102 du pot, se trouve un cône 104. L'angle a du cône de l'exemple de réalisation représenté correspond sensiblement à 45 . Un anneau polaire 12 est placé dans le boîtier po- laire 10; cet anneau est une pièce injectée et contient des pôles formés par des aimants permanents intégrés dans la matière plastique. Usuellement, les pôles des aimants permanents qui se suivent dans la direction périphérique, ont une polarité alternée. L'anneau polaire 12 a une extrémité avant tour- née vers le fond 101 du boîtier polaire 10 avec une forme conique. L'angle du cône 104 est adapté à celui du boîtier polaire 10 et correspond ainsi à environ 45 . Le segment de forme conique comporte une première surface d'appui annu- laire 13 de surface plus petite que la surface conique et en relief par rapport à cette surface conique. De plus, l'anneau polaire 12 présente à son extrémité avant tournée vers le fond 101 du pot, un rebord annulaire 121 réalisé en une seule pièce et venant radialement en saillie. A l'ex- trémité du fond du pot 101 du boîtier polaire 10 opposé à l'extrémité arrière, l'anneau polaire 12 comporte une se- conde surface d'appui 14 annulaire, arrière, sensiblement parallèle à l'axe de l'anneau polaire 12 et qui est en re- lief par rapport à la surface enveloppe extérieure de l'an- neau polaire 12. Pour créer un siège pressé entre la surface d'appui 14 et l'enveloppe 101 du pot constituant le boîtier polaire 10, la surface d'appui 14 est légèrement en biais vers l'arrière et dévie de ce fait du parallélisme avec l'axe de l'anneau polaire 12. Au montage, on glisse l'anneau polaire 102 dans le boîtier polaire 10 et l'anneau s'appuie ainsi par sa surface d'appui avant 13 contre le cône 104 du boîtier po- laire 10; il est maintenu dans le boîtier polaire 10 par un siège pressé au niveau de sa seconde surface d'appui 14. La réalisation surélevée de la surface d'appui 14 qui dé- passe ainsi légèrement du contour extérieur de l'anneau po- laire 12 est conçue dans la zone comprise entre les surfaces d'appui 13 et 14 comme jeu d'ajustage et pour des raisons magnétiques, l'entrefer existant entre le boîtier polaire 10 et l'anneau polaire 12 est réduit au minimum. Pour fixer et centrer l'anneau polaire 12 dans le boîtier polaire 10, il est prévu un élément à ressort 15 représenté coupé à la figure 1 et en vue de dessus à la fi- gure 2. L'élément à ressort 15 en une seule pièce s'appuie contre le fond 102 du pot constituant le boîtier polaire 10 et y est fixé par exemple par des rivets ou par un matage. Les rivets portent la référence 16 à la figure 2. L'élément à ressort circulaire 15 comporte des languettes élastiques 17 réparties régulièrement à sa périphérie. Ces languettes s'étendent radialement vers l'extérieur et viennent prendre derrière le rebord annulaire 121 de l'anneau polaire 12 en exerçant une force d'application dirigée axialement. De plus, l'élément à ressort 15 comporte une déformation 18 du fond 101 et allant en diminuant suivant une forme conique. Cette déformation conique comporte dans son fond plan 181, un orifice de passage 19 pour l'axe de rotor 11 pressé dans le manchon central 103 du boîtier polaire 10. La cage inté- rieure 20 du palier de rotor 21 constituée par un palier de roulement fretté sur l'axe de rotor 11, s'appuie contre le fond 181 de la déformation 18; la cage extérieure 22 de ce palier est fixée à un stator 23 qui n'est représenté que partiellement. Comme le montre la figure 2, au fond 181 de la déformation 18, les branches élastiques 24 sont recour- bées pour exercer une force axiale sur la cage intérieure du palier de rotor 21. Cette précontrainte axiale de la cage intérieure 20 conduit à un fonctionnement silencieux du palier de rotor 21. Selon la figure 5, le palier de rotor 21 est un palier lisse. Dans ce cas, les branches élastiques 24 du fond 181 de la déformation 18 sont supprimées et le fond plan 181 de la déformation 18 sert de surface d'appui ri- gide au palier de rotor 21. Dans la variante de rotor représentée à la fi- gure 5, la surface d'appui arrière 14, surélevée de l'an- neau polaire 12 est interrompue par un grand nombre de cavités 25 réparties régulièrement à la périphérie de la surface d'appui annulaire 14. La profondeur radiale corres- pond sensiblement au dépassement de la surface d'appui ar- rière relevée 14 par rapport à la surface extérieure de l'anneau polaire 12. Ces cavités 25 forment la surface d'appui 14 par un certain nombre de becs de centrage 26 ré- partis à la périphérie. Comme ces becs de centrage 26 n'ont à transmettre que des efforts radiaux, ils sont relative- ment étroits dans la direction périphérique. Cette réduc- tion de la surface d'appui 14 aux becs de centrage 26 se traduit d'une part par des forces d'assemblage plus faibles lorsqu'on enfonce l'anneau polaire 12 dans le boîtier po- laire 10 et d'autre part cela permet d'avoir un chevauche- ment de tolérances relativement important. R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Rotor de petit moteur à induit extérieur, à boîtier polaire (10) en forme de pot porté solidairement en rotation par l'axe (11) du rotor, un anneau polaire (12) comportant des pôles constitués par des aimants permanents intégrés dans de la matière plastique, cet anneau s'ap- puyant contre la surface enveloppe intérieure du boîtier polaire (10) en étant bloquée en coulissement axial dans le boîtier polaire (10) par des becs de retenue qui débordent radialement de l'anneau polaire (12), caractérisé en ce que l'appui de l'anneau polaire (12) contre le boîtier de pa- lier (10) se fait par deux surfaces d'appui annulaires (13, 14) ayant une largeur annulaire beaucoup plus faible que la largeur de l'anneau polaire, cette largeur étant formée par l'anneau polaire (12) à distance axiale avec le jeu d'ajus- tage intermédiaire et en ce que les becs de retenue des languettes élastiques (17) sont formés par un élément de ressort (15) fixé au fond (101) du pot constituant le boî- tier polaire (10), ces languettes étant réparties à la pé- riphérie de l'élément de ressort (15) et s'étendent radialement vers l'extérieur. 2) Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'appui avant (13) de l'anneau polaire (12) tournée vers le fond (101) du pot constituant le boî- tier polaire (10) fait un angle aigu de préférence de l'or- dre d'environ 45 et la surface d'appui arrière (14) de l'anneau polaire (12) non tournée vers le fond (101) du pot est sensiblement parallèle à l'axe de l'anneau polaire (12) avec une légère déviation de parallélisme nécessaire à for- mer un siège pressé et dans la zone de jonction entre le fond (101) et l'enveloppe (102) du pot constituant le boî- tier polaire (10), on a réalisé un cône (104) adapté à la surface d'appui avant (13) de l'anneau polaire (12). 3) Rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité de l'anneau polaire (12) tournée vers l1 le fond (101) du pot constituant le boîtier polaire (10) est de forme conique avec un angle d'environ 45 et la sur- face d'appui avant (13) de l'anneau polaire (12) est prévue sur ce segment de forme conique avec une surface annulaire plus petite que la surface conique et qui est en relief par rapport à celle-ci. 4) Rotor selon la revendication 2 ou 3, carac- térisé en ce que la surface d'appui arrière (14) de l'an- neau polaire (12) est réalisée en relief par rapport à la surface enveloppe extérieure de l'anneau polaire (12). ) Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface d'appui arrière (13) de l'anneau po- laire (12) est interrompue par des cavités (25) réparties de préférence régulièrement à la périphérie. 6) Rotor selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'anneau polaire (12) comporte à son extrémité tournée vers le fond (101) du pot constituant le boîtier polaire (10), un rebord annulaire (121) faisant corps, venant radialement en saillie à l'intérieur du pot et les pattes élastiques (17) de l'élément de ressort (15) viennent prendre sur le rebord annulaire (12) radialement en exerçant une force de pression axiale. 7) Rotor selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un manchon (103) coaxial, faisant corps avec le fond (101) du pot constituant le boîtier po- laire (10) vient en saillie à l'intérieur du pot et est fretté sur l'axe (11) du rotor. 8) Rotor selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de ressort (15) comporte une déformation (18) centrale, s'écartant du fond (101) du pot constituant le boîtier polaire (10) et diminuant en suivant une forme conique, avec un orifice de passage (19) prévu dans le fond plan (181) de la déformation (18) pour recevoir l'axe (11) du rotor et le fond (181) de la défor- mation (18) forme une surface d'appui axiale pour la partie (20) d'un palier de rotor (21) qui est monté sur l'axe (11) du rotor. 9) Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que son palier (21) est réalisé comme palier de rou- lement ayant une cage intérieure (20) montée solidairement sur l'axe de rotor (11) et dans le fond (181) de la défor- mation (18) on a réalisé un nombre de branches élastiques (24) suffisant pour exercer une force axiale sur la cage intérieure (20) du palier de rotor (21).