Brevet FR2765745A1 — publié le 19990108

i Moteur linéaire La présente invention concerne un moteur linéaire. On connaît l'intérêt des moteurs linéaires, qui évitent l'utilisation de moyens de transformation du mouvement de rotation en mouvement de translation. Cependant, dans les moteurs linéaires la partie primaire comporte un bobinage et la partie secondaire, dont la longueur est égale à celle de la partie primaire plus à la course du déplacement qui peut donc être très longue, comporte, soit un bobinage du type cage dans le cas d'un moteur linéaire du lo type asynchrone, soit des aimants permanents dans le cas d'un moteur linéaire du type synchrone. Dans les deux cas, un tel moteur est onéreux, surtout si la course est longue: dans le cas du moteur linéaire asynchrone, le bobinage secondaire doit être refroidi, dans celui du moteur synchrone à aimants, on utilise généralement des aimants à base de terres rares, ce qui le rend de coût prohibitif pour une course tant soit peu longue; en outre, ces aimants attirent fortement tous les matériaux magnétiques et le moteur doit être enfermé dans une enceinte étanche difficilement réalisable et onéreuse. On connaît aussi un moteur linéaire pas à pas hybride. Dans un tel moteur, le primaire comprend un circuit magnétique comportant des dents et des encoches le long de l'entrefer, et séparé en deux par un aimant, chaque demi- circuit magnétique est équipé d'une bobine électrique, les deux bobines étant alimentées par un courant déphasé de 90 d'une bobine à l'autre. Le secondaire est un circuit magnétique possédant des dents et des encoches. Un tel moteur est peu coûteux mais très volumineux. En effet, les tôles du stator sont parcourues par un flux continu modulé en amplitude par le passage des dents, mais ce flux ne s'inverse jamais. La densité de force surfacique de ce type moteur est d'environ le tiers de celle d'un moteur o le flux s'inverse dans la tôle. La présente invention a pour but de proposer un moteur linéaire palliant les inconvénients ci-dessus et qui est donc économique, et beaucoup moins 3 0 volumineux que le moteur du type hybride pour un même effort nominal. La présente invention a donc pour objet un moteur linéaire comprenant une première partie comportant un circuit magnétique primaire comprenant Ne encoches et Nd dents alternées, avec Ne = Nd, un bobinage électrique polyphasé à 2P pôles étant placé dans lesdites encoches et produisant, à un instant t, lorsqu'il est alimenté par un courant altemrnatif, sur la longueur t du circuit magnétique couvrant les Ne encoches et les Nd dents, un champ magnétique ondulé de longueur t de P périodes, une deuxième partie, disposée en face de la première partie et séparée d'elle par un entrefer plan, ladite deuxième partie ayant une longueur L = t + x, x étant la longueur du déplacement relatif des deux parties l'une par rapport à l'autre, ladite deuxième partie constituant un circuit magnétique secondaire, caractérisé en ce que, face audit entrefer, ledit circuit magnétique secondaire comprend sur toute sa longueur L, une succession de dents et d'encoches, en ce que ladite première partie comprend, le long dudit entrefer, fixé au circuit magnétique primaire, à l'extrémité des dents et des encoches, une suite de 2 Ne = 2 Nd, aimants de polarité alternée couvrant toute ladite longueur t dudit circuit magnétique primaire, en ce que le nombre ne d'encoches, sur une longueur ú du circuit magnétique secondaire est ne = Ne + P ou bien ne = Ne - P, et en ce que, sur une même longueur ú, le nombre nd de dents est égal à ne. Il est précisé que, dans cette définition de l'invention, et dans tout ce qui suit, il est compté pour une unité une dent complète ou une encoche complète et qu'ainsi, si le circuit magnétique primaire comporte une demi-dent à chacune de ses extrémités, ces deux demi-dents sont comptées à elles deux pour une seule dent. Il en est de même pour les encoches et pour les aimants. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre 2 o de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue schématique montrant un moteur linéaire selon l'invention comportant deux pôles: P = 1. La figure 2 représente à un instant t la valeur du flux le long de l'entrefer du moteur de la figure 1, créé par la coopération des aimants du circuit magnétique primaire avec les dents et encoches du circuit magnétique secondaire. Les figures 3 et 4 sont respectivement équivalentes aux figures 1 et 2, mais après un déplacement relatif d'une distance égale à une encoche du circuit magnétique secondaire. En se reportant à la figure 1, on voit ainsi un moteur linéaire selon l'invention comprenant une première partie 1 et une seconde partie 2 séparées par un entrefer plan 3. La première partie 1 comporte un circuit magnétique primaire 4 de longueur ú comportant des encoches 5 et des dents 6 en nombre égal. Dans l'exemple représenté, le nombre d'encoches Ne = 6, on a donc également six dents: Nd = 6 dont cinq dents entières plus une demi-dent à chaque extrémité du circuit. Il faut en effet considérer un tel moteur linéaire comme un moteur circulaire coupé et mis à plat. Cette disposition, avec une demi-dent à chaque extrémité, est la plus pratique, en particulier pour le bobinage des encoches 5, mais, outre cette disposition, deux autres dispositions sont possibles: une encoche à l'une des extrémités et une dent à l'autre, ou encore une demi-encoche à chaque extrémité. Les encoches 5 sont équipées d'un bobinage polyphasé 7 à 2 P pôles, produisant un champ glissant. Dans le cas de l'exemple, il s'agit d'un bobinage triphasé à deux pôles 2P = 2. Cette première partie 1 est en outre équipée, le long de l'entrefer 3, tout le long de la longueur e du circuit magnétique primaire 4, fixé à celui-ci à I'extrémité des dents et des encoches, une suite de 2 Ne = 2 Nd aimants 8 de polarité alternée comme l'indiquent les flèches. Dans l'exemple décrit, il y a ainsi douze aimants: 2 Ne = 12. Comme dit plus haut, il s'agit de 2 Ne aimants entiers. Dans le cas présent, onze aimants entiers et un aimant coupé en deux, dont une moitié est placée à l'une des extrémités, et l'autre moitié à l'autre extrémité. En face de cette première partie 1, et séparée de l'entrefer plan 3, est disposée la seconde partie 2. Cette seconde partie 2 est un circuit magnétique secondaire qui comprend sur toute sa longueur L, qui est égale à la longueur e de la première partie plus à la course x de déplacement de l'une des parties par rapport à l'autre, une succession de dents 9 et d'encoches 10. Sur une longueur e du circuit magnétique secondaire, il y a ne encoches et nd dents 9 avec ne= nd = Ne + P ou bien ne= nd = Ne - P. Dans le cas de l'exemple décrit, on a vu que Ne = Nd = 6 et que P = 1, ici on a ne= Ne + P = 7. Il y a donc sept dents et sept encoches sur une longueur e du circuit magnétique secondaire 2. Ainsi, grâce aux aimants 8 de polarité alternée et au circuit magnétique secondaire 2 comportant des dents et des encoches, on a, le long de l'entrefer 3, une réluctance variable de telle sorte que l'on obtient (en dehors de tout flux induit par le bobinage 7) un flux qui varie le long de l'entrefer et qui possède 2 P pôles. Les flèches sur le circuit magnétique primaire 4 figurent la valeur et le sens du flux magnétique dans les dents 6. Ce flux est en outre représenté par la courbe de la figure 2. Sur la longueur t du circuit magnétique primaire, on a un nombre de périodes spatiales complètes, ici une période puisque la construction représentée a été faite pour deux pôles (dans la position représentée un pôle complet au centre et un demi-pôle à chaque extrémité). Il s'agit des pôles provenant de la construction de la machine grâce aux aimants et au circuit l0 magnétique secondaire avec dents et encoches. Le bobinage 7 polyphasé doit être réalisé pour avoir le même nombre de pôles donc ici 2 P = 2. La coopération des pôles "glissants" produit par le bobinage polyphasé 7 alimenté en courant alternatif, avec les pôles résultant de la disposition constructive ci-dessus produit une force de déplacement. Dans cette construction, on voit que le circuit magnétique secondaire ne comprend ni aimants, ni bobinage et qu'en outre le flux dans les dents 6 du circuit magnétique primaire (flux produit par les aimants 8) s'inverse chaque fois que l'on s'est déplacé d'une distance égale à une encoche (ou une dent) du circuit magnétique secondaire 2 comme le montre les figures 3 et 4 identiques aux figures 1 et 2, mais dans lesquelles la première partie 1 s'est déplacée d'une longueur égale à une dent 9. On obtient ainsi un moteur linéaire sans que la partie longue (généralement fixe) n'ait, ni aimants, ni bobinage, en ayant cependant un bon effort puisque l'on obtient une inversion alternative du flux dans les dents du circuit magnétique primaire, contrairement au moteur linéaire hybride cité en introduction. REVENDICATION Moteur linéaire comprenant une première partie (1) comportant un circuit magnétique primaire (4) comprenant Ne encoches (5) et Nd dents (6) alternées, avec Ne = Nd, un bobinage électrique polyphasé (7) à 2 P pôles étant placé dans lesdites encoches (5) et produisant, à un instant t, lorsqu'il est alimenté par un courant alternatif sur la longueur. du circuit magnétique couvrant les Ne encoches (5) et Nd dents (6), un champ magnétique ondulé de longueur e de P périodes, une deuxième partie (2), disposée en face de la première (1) et séparée d'elle par un entrefer plan (3), ladite deuxième partie ayant une lo longueur L = X + x, x étant la longueur du déplacement relatif des deux parties l'une par rapport à l'autre, ladite deuxième partie constituant un circuit magnétique secondaire, caractérisé en ce que, face audit entrefer (3), ledit circuit magnétique secondaire (2) comprend sur toute sa longueur L une succession de dents (9) et d'encoches (10), en ce que ladite première partie (1) comprend, le long dudit entrefer (3), fixé au circuit magnétique primaire (4), à l'extrémité des dents (6) et des encoches, une suite de 2 Ne = 2 Nd aimants (8) de polarité alternée couvrant toute ladite longueur e dudit circuit magnétique primaire (4), en ce que le nombre ne d'encoches (10), sur une longueur e du circuit magnétique secondaire (2) est ne = Ne + P ou bien ne = Ne - P, et en ce o que, sur une même longueur e, le nombre nd de dents (9) est égal à ne.