Brevet FR2737820A1 — publié le 19970214

MOTEUR ELECTRIQUE SYNCHRONE, PLUS PARTICULIEREMENT DESTINE A DES DISPOSITIFS PROGRAMMATEURS D'APPAREILS ELECTROMENAGERS La présente invention concerne un moteur électrique synchrone, plus particulièrement destiné à des dispositifs programmateurs d'appareils électroménagers. Plus spécifiquement, l'invention a pour objet un moteur synchrone comprenant une enveloppe dans laquelle prennent place un rotor à aimant permanent et un stator à champ homopolaire pourvu d'un enroulement couplé de manière active à une source de tension alternative d'alimentation par l'intermédiaire d'un triac ou similaire, piloté par un circuit de commande ; au rotor est relié en rotation un arbre dont une extrémité s'étend à travers une ouverture de l'enveloppe ; au rotor sont en outre associés des moyens aptes à permettre la rotation dans un sens unique fixé à l'avance. Des moteurs synchrones de ce type sont utilisés par exemple pour commander, directement ou par l'intermédiaire d'un train d'engrenages, le mouvement de cames de dispositifs programmateurs pour appareils électroménagers. Dans ce but, l'extrémité de l'arbre dépassant à l'extérieur de l'enveloppe peut être pourvue d'un pignon qui s'engrène avec une roue dentée d'un train d'engrenages. Le but de la présente invention est de réaliser un moteur électrique synchrone du type indiqué ci-dessus, grâce auquel il est possible d'entraîner sélectivement en rotation deux trains d'engrenages distincts, par exemple pour permettre l'actionnement alternatif en rotation de deux cames ou groupes de cames distincts d'un dispositif programmateur. Ceux-ci et d'autres buts sont réalisés selon la présente invention avec un moteur électrique synchrone du type spécifié ci-dessus, caractérisé en ce que l'arbre peut se déplacer axialement par rapport au rotor entre deux positions de travail, respectivement sortie et rentrée, dans lesquelles il dépasse de façon plus importante et moins importante, respectivement, à l'extérieur de l'enveloppe, et dans lesquelles il est couplé en rotation au rotor à l'arbre sont associés des moyens élastiques tendant à le pousser dans la position sortie au moins une portion de l'arbre interne à l'enveloppe est en matériau ferromagnétique un circuit magnétique est prévu à proximité de cette portion de l'arbre, pour être traversé par une partie du flux dispersé généré par l'enroulement du stator, de telle façon que ledit flux dispersé tend à ramener l'arbre vers la position rentrée, contre l'action desdits moyens élastiques ; et le circuit de commande est prédisposé pour piloter le triac ou similaire d'une première et d'une seconde façon dans lesquelles il détermine l'application à l'enroulement du stator d'une tension moyenne réduite et élevée, respectivement, de façon telle que le flux dispersé relié à l'arbre est insuffisant et suffisant, respectivement, pour vaincre l'action desdits moyens élastiques et par conséquent l'arbre agit dans sa position sortie et rentrée, respectivement. De cette façon, quand l'arbre agit dans sa position sortie et dans sa position rentrée, respectivement, un pignon solidaire avec ledit arbre peut s'engrener et entraîner en rotation un premier ou un second train d'engrenages, par exemple pour la commande sélective et alternée de la rotation de deux cames ou groupes de cames distincts d'un dispositif programmateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui suit, faite en se référant aux dessins joints, fournis à titre d'exemple non limitatif uniquement, dans lesquels la Figure l est un schéma électrique d'un moteur électrique synchrone selon la présente invention, et la Figure 2 est une vue en coupe axiale d'un moteur selon la présente invention. Sur la Figure 1, le repère l désigne un moteur électrique synchrone relié aux bornes 2 et 3 d'une source de tension alternative V grâce à un dispositif interrupteur commandé 4, tel qu'un triac ou similaire. La tension V est par exemple la tension alternative du réseau. Le repère 5 désigne un circuit électronique de commande dont la sortie est reliée à l'entrée de commande (gate) de l'interrupteur électronique 4. Dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple sur la Figure 2, le moteur synchrone l comprend une enveloppe incluant un élément 6, essentiellement en forme de bol, constitué de matériau ferromagnétique. Depuis la paroi du fond de cet élément s 'étendent vers le haut des appendices polaires 6a, obtenus par découpe et pliage. Sur le bord supérieur de l'élément 6 s'appuie un anneau 7, également en matériau ferromagnétique, depuis le bord interne duquel s'étendent des appendices polaires 7a, repliés vers le bas. Le repère 8 désigne un élément de support en matériau isolant, en particulier en matière plastique, comprenant un anneau de base 8a qui s'appuie sur la paroi de fond de l'élément en forme de bol 6. Cet anneau de base 8a présente une série d'ouvertures périphériques 8b au travers desquelles s'étendent vers le haut les appendices polaires 6a. L'élément de support 8 comprend en outre une partie 8c formant un pignon qui s'étend entre la paroi latérale de l'élément en forme de bol 6 et les appendices polaires 6a de ce dernier et les appendices polaires a de l'anneau 7. Cette partie en forme de pignon 8c porte l'enroulement du stator qui est repéré par 9. Au cours du fonctionnement, quand l'enroulement 9 est parcouru par le courant, celui-ci crée un flux magnétique dont la partie principale traverse les appendices polaires 6a et 7a, qui constituent les pôles du stator. Dans la portion centrale de la paroi du fond de l'élément en forme de bol est prédisposée une ouverture 10 dans laquelle est plantée une extrémité d'une tige 11. Autour de l'ouverture 10, depuis la paroi de fond de l'élément en forme de bol 6, s'étendent vers le haut des appendices 12, obtenus par découpe et pliage. De tels appendices s'étendent dans des rainures ou des entailles correspondantes depuis la partie centrale de l'anneau de base 8a de l'élément de support isolant 8. Cet élément de support forme en outre, dans sa partie centrale, un élément tubulaire cylindrique de guidage 13 autour duquel est disposé le moyeu 14a d'un élément de support isolant 14, qui sur une rainure annulaire périphérique 14b porte un aimant permanent 15 de forme annulaire. Cet aimant présente une pluralité de pôles magnétiques équidistants angulairement et alternativement de signe opposé. L'aimant 15 s'étend à l'intérieur et en relation face à face avec les appendices polaires du stator 6a, 7a. Entre l'élément de support 14 de l'aimant et la base 8a de l'élément de support isolant 8 est intercalé un mécanisme anti-retour 16, de type connu en soi, qui lors du fonctionnement permet la rotation du rotor dans un sens unique prédéterminé. Le repère 18 désigne un élément en matériau ferromagnétique faisant office d'arbre du moteur. Cet élément présente un passage axial 18a à section circulaire dans lequel s'étend la tige 11. La portion inférieure de l'arbre 18 s'étend à l'intérieur de la partie tubulaire 13 de l'élément de support isolant 8, jusqu'à une courte distance des appendices repliés 12 depuis la paroi de fond de l'élément en forme de bol 6. La portion intermédiaire de l'arbre 18 s'étend dans la partie supérieure du moyeu 14a du support de l'aimant. Entre cette partie du moyeu et l'arbre 18, il y a en particulier un accouplement de type cannelé, repéré 19, de telle façon que l'arbre 18 est solidaire en rotation avec l'aimant, mais est susceptible de se déplacer axialement le long de la tige de guidage 11. Dans la partie inférieure de l'arbre 18, autour de la tige 11 est réalisée une rainure 20 dans laquelle s'étend la partie supérieure d'un ressort hélicoïdal 21 disposé autour de cette tige et dont la partie inférieure appuie sur la partie de fond de l'élément en forme de bol 6. Sur l'anneau 7 est fixé un couvercle 22 en matériau ferromagnétique présentant une ouverture centrale 23 à travers laquelle dépassent la tige 11 et l'arbre 18. L'extrémité supérieure de la tige 11 s'étend dans une ouverture 24a d'une plaque stationnaire 24 en face du couvercle 22 du moteur. L'extrémité supérieure de l'arbre 18 porte un pignon ou une roue dentée 25 qui, dans la situation illustrée sur la Figure 2, s'engrène avec une roue dentée 26 appartenant à un premier train d'engrenages. Le ressort hélicoïdal 21 tend à maintenir l'arbre 18 dans la position axiale illustrée, dans laquelle le pignon 25 s'engrène avec la roue dentée 26. Le circuit électronique de commande 5 est prédisposé pour piloter l'interrupteur électronique 4 d'une première et d'une seconde manière, selon que celui-ci reçoit un signal de commande sur son entrée 5a ou sur son entrée 5b, par exemple en provenance d'une unité électronique de commande (non illustrée). Comme il a été dit précédemment, le moteur 1 peut être utilisé sur un appareil électroménager pour commander un dispositif programmateur à came. Dans ce cas l'unité électronique qui fournit les signaux aux entrées 5a et 5b du circuit de pilotage 5 est l'unité de commande du fonctionnement de l'appareil électroménager. Le circuit 5 est en particulier prédisposé pour piloter l'interrupteur électronique 4 de façon telle que, dans le premier mode de fonctionnement, celui-ci détermine l'application d'une tension réduite à 11 enroulement du stator 9. Dans le cas d'un triac, ceci est obtenu en divisant la tension d'alimentation V. Dans le second mode de fonctionnement le circuit de commande 5 pilote l'interrupteur électronique 4 de façon telle qu'il applique à l'enroulement du stator une tension efficace moyenne relativement plus élevée, par exemple égale à la tension d'alimentation V. Quand l'enroulement du stator 9 du moteur 1 est alimenté, celui-ci génère un flux magnétique dont la partie principale traverse les appendices polaires de stator 6a et 7a, déterminant la rotation de l'aimant permanent 15 et donc de l'arbre 18 à une vitesse qui est indépendante de la tension d'alimentation, mais qui est au contraire proportionnelle à sa fréquence. Une partie du flux magnétique généré par l'enroulement du stator 9 ne traverse pas les appendices polaires du stator et représente donc un flux magnétique dispersé. Une partie de ce flux dispersé traverse le circuit magnétique comprenant le couvercle 22 et les appendices repliés 12 de l'élément en forme de bol 6. Ce flux dispersé tend à ramener l'arbre 18 vers la paroi de fond de l'élément en forme de bol 6, contre l'action du ressort 21. Or, quand le circuit 5 pilote l'interrupteur électronique 4 de la première façon décrite ci-dessus, l'action du flux dispersé est insuffisante pour vaincre la réaction du ressort 21, et donc l'arbre 18 agit dans sa condition sortie illustrée sur la Figure 2 et son pignon 25 détermine la rotation de la roue dentée 26. Si l'interrupteur électronique 4 est au contraire piloté de ladite seconde manière, c'est-à-dire de façon telle qu'il applique à l'enroulement du stator une tension moyenne relativement plus élevée, l'intensité du flux dispersé traversant l'arbre 18 est telle qu'elle détermine un déplacement de celui-ci vers la paroi de fond de l'élément en forme de bol 6, dominant la réaction du ressort 21. L'arbre 18 se met alors à agir dans une position axiale rentrée, dans laquelle son pignon 25 est désengagé de la roue dentée 26 et s'engrène avec une roue dentée appartenant à un autre train d'engrenages. Selon la valeur moyenne de la tension appliquée au rotor, ce dernier entraîne sélectivement en rotation un train d'engrenages différent. Dans les deux cas, le sens de rotation de l'arbre 18 est d'autre part toujours le même. Le moteur selon la présente invention permet donc, dans un dispositif programmateur pour appareils électroménagers à deux groupes de cames (typiquement définis comme "principal" et "d'inversion"), de commander de façon indépendante la rotation de l'un et de l'autre groupe de cames. Cette solution permet de simplifier le dispositif programmateur et d'avoir des temps de réaction plus courts. Dans des solutions connues, pour la commande indépendante de deux groupes de cames dans un dispositif programmateur, il faut faire tourner le rotor du moteur dans des sens opposés. Pour pouvoir garantir une bonne fiabilité de fonctionnement, de telles solutions nécessitent la détection, grâce à un contact auxiliaire du programmateur, du sens de rotation du rotor du moteur, en particulier à la première mise en route après une interruption de la tension d'alimentation. Cela entraîne une complication du programmateur et de l'ensemble des circuits de contrôle et de commande associe. L'interrupteur électronique associé au moteur selon la présente invention n'est pas utilisé simplement en tant que commutateur pour appliquer ou non la tension d'alimentation à l'enroulement du stator, mais il est utilisé également pour faire varier la valeur moyenne de la tension appliquée pour permette l'actionnement sélectif de deux trains d'engrenages distincts. Naturellement, le principe de la présente invention restant établi, les formes d'actionnement et les détails de réalisation pourront être largement variés d'après ce qui a été décrit et illustré à titre d'exemple non limitatif uniquement, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique synchrone (1), plus particulièrement destiné à des dispositifs programmateurs d'appareils électroménagers, comprenant une enveloppe (6, 7, 22) dans laquelle prennent place un rotor à aimant permanent (14, 15) et un stator à champ homopolaire (6a, 7a, 9) pourvu d'un enroulement (9) activement couplé à une source de tension alternative d'alimentation (V) grâce à un interrupteur électronique (4) piloté par un circuit de commande (5) ; au rotor (14, 15) est couplé en rotation un arbre (18) dont une extrémité s'étend à travers une ouverture (23) de l'enveloppe ; au rotor sont en outre associés des moyens (16) aptes à permettre sa rotation dans un unique sens préfixé ; le moteur étant caractérisé en ce que l'arbre peut se déplacer axialement par rapport au rotor (14, 15) entre deux positions de travail, respectivement sortie et rentrée, dans lesquelles il dépasse d'une façon plus importante et moins importante, respectivement, à l'extérieur de l'enveloppe (6, 7, 22), et dans lesquelles deux positions il est couplé en rotation au rotor (14, 15) ;; à l'arbre (18) sont associés des moyens élastiques (21) tendant à le pousser dans la position sortie au moins une portion de l'arbre (18) interne à l'enveloppe (6, 7, 22) est en matériau ferromagnétique dans l'enveloppe (6, 7, 22) est réalisé un circuit magnétique (22, 18, 12) à proximité de l'arbre (18) et dans lequel passe une partie du flux dispersé généré par l'enroulement du stator (9), de telle façon que ledit flux dispersé tend à ramener l'arbre (18) vers la position rentrée, contre l'action desdits moyens élastiques (21) ;; le circuit de commande (5) est prédisposé pour piloter l'interrupteur électronique (4) d'une première et d'une seconde façon où il détermine l'application à l'enroulement du stator (9) d'une tension moyenne réduite et d'une tension moyenne élevée, respectivement, de telle façon que le flux dispersé traversant l'arbre (18) est insuffisant et suffisant, respectivement, pour vaincre l'action desdits moyens élastiques (21) et l'arbre (18) agit dans sa position sortie, et dans la position rentrée, respectivement. 2. Moteur synchrone selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de l'arbre (18) dépassant de l'enveloppe (6, 7, 22) comporte un pignon (25) susceptible de coopérer avec un premier et un second train d'engrenages (26, 27), respectivement, quand l'arbre (18) agit dans sa position sortie et dans la position rentrée, respectivement. 3. Moteur synchrone selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (6, 7, 22) comprend un élément en forme de bol (6) en matériau ferromagnétique, et un couvercle associé (22) également en matériau ferromagnétique, à travers lequel s'étend ledit arbre (18) ; depuis la paroi du fond dudit élément en forme de bol (6) s'étend une pluralité d'appendices (12) séparés par un entrefer par rapport à l'extrémité de l'arbre (18) à l'intérieur de l'enveloppe (6, 7, 22). 4. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enroulement du stator (9) est porté par une portion périphérique (8c) d'un élément de support isolant (8) présentant centralement un appendice tubulaire cylindrique (13) autour duquel est monté en rotation le rotor (14, 15). 5. Moteur synchrone selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rotor comprend un élément de support isolant (14) avec un moyeu central (14a) dont une partie est disposée autour de l'appendice tubulaire central (13) de la structure de support (8) de l'enroulement du stator (9) et sur une autre partie duquel l'arbre (18) est monté de façon à pouvoir se déplacer axialement. 6. Moteur synchrone selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre (18) est monté de manière à pouvoir se déplacer axialement sur ladite autre portion du moyeu (14a) du rotor (14, 15) grâce à un accouplement de type cannelé (19). 7. Moteur synchrone selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques comprennent un ressort hélicoïdal (21) disposé entre l'extrémité de l'arbre (18) intérieure à l'enveloppe (6, 7, 22) et une portion centrale (6) de ladite enveloppe (6, 7, 22).