Brevet FR2766987A1 — publié le 19990205

ARBRE D'UN AXE ENTRA NÉ PAR MOTEUR Les axes entraînés par moteur ont de nombreuses applications dans l'industrie et la technique. Ils sont constitués d'un arbre logé dans un carter. L'entraînement s'effectue dans de nombreux cas par l'intermédiaire de moteurs électriques. L'arbre est logé dans le manchon en général avec des paliers à roulements ou avec des paliers à air. Les axes connus ont l'inconvénient que la vitesse de rotation est limitée en raison des forces centrifuges qui apparaissent, notamment à des vitesses élevées. Ces forces centrifuges nuisent à la précision de rotation de l'arbre et peuvent mettre en danger la fixation d'un rotor monté sur l'arbre. Au total, les axes habituels ont des puissances limitées. Ces inconvénients sont évités par le procédé de la présente invention. La présente invention a pour objet un arbre d'un axe entrainé par un moteur comportant un rotor monté sur cet arbre caractérisé par le fait que l'arbre est en un matériau plastique renforcé, le rotor étant enveloppé dans le matériau de l'arbre. De préférence, le rotor est enveloppé par enroulement de la matière plastique renforcée. Le rotor comporte alors avantageusement sur sa surface extérieure des rainures dans lesquelles l'enroulement pénètre. La matière plastique renforcée est de préférence une matière plastique renforcée par des fibres. On décrit en détail à l'aide de la figure annexée une forme de réalisation préférée d'un arbre selon l'invention. Sur la figure 1, les références sont les suivantes: 1) arbre (avec roue à facettes, 25 surfaces réfléchissantes sur la circonférence) matériau composite ou renforcé par des fibres (CFK) 2) support 3) fenêtre optique pour l'entrée et la sortie d'un faisceau 4) douille de guidage 5) moteur électrique (stator) moteur à courant continu commuté de façon électronique 6) moteur électrique (rotor ou aimant permanent) 7) axe 8) couvercle de fermeture 9) jeu du palier (palier aérodynamique radial) ) jeu du palier (palier aérodynamique axial dit de butée) L'arbre 1 tourne sur le jeu radial 9 autour de l'axe 7. Pour le montage sur palier axial 10, les facettes latérales de la roue à facettes sont utilisées. La roue à facettes est constituée de 25 surfaces sur la circonférence (analogues à des surfaces de clé). Celles- ci sont munies d'une couche réfléchissante et servent à dévier un faisceau laser. Chaque facette sert à éclairer une cellule de l'image. Le stator 5 et le rotor 6 forment ensemble un moteur à courant continu qui est commuté par l'intermédiaire de circuits intégrés à effet Hall. L'arbre 1 et le rotor 6 forment une unité compacte. L'arbre est fabriqué en un matériau renforcé par des fibres (CFK), dans lequel des fibres de carbone sont enroulées selon la forme de l'arbre et noyées dans une matière plastique. Ces matériaux plastiques renforcés sont connus. Le rotor 6 est enveloppé par le matériau de base de l'arbre (CFK). Les fibres du matériau de base sont enroulées avec une certaine tension autour de l'aimant doux. L'armature formée par ce bandage en fibres permet d'utiliser des vitesses périphériques de 150 m/s au niveau du diamètre extérieur de l'aimant avec une largeur annulaire supérieure à 2 mm. Ce bandage permet d'utiliser des aimants plus grands et donc des moteurs plus puissants que ne le permettent des armatures en acier. La roue à facettes est, en alternance, enroulée avec des fibres réparties et imprégnées de liant (par exemple une résine synthétique) jusqu'à atteindre le diamètre final. L'invention donne le résultat suivant: L'arbre 1 a une vitesse de 150 000 1/min, logé dans un palier à air dynamique. Cet arbre se comporte avec le plus de précision possible à 150 000 1/min. Le vacillement récurrent de l'axe est inférieur à trois (3) secondes d'angle, le vacillement non récurrent est inférieur à une (1) seconde d'angle. Par rapport à une conception habituelle en acier, on a les avantages suivants: Grâce à la faible masse et à la grande solidité des matériaux renforcés par des fibres, l'arbre peut atteindre une vitesse double pour les mêmes dimensions (c'est-à-dire pour une même charge statique de base). L'influence de la force centrifuge est faible, le jeu est donc constant et la rigidité nécessaire est garantie (et donc la précision de roulement aussi). Grâce à la faible masse, à la grande solidité des matériaux renforcés par des fibres, à la souplesse de la conception et à la propriété du matériau non- magnétisable, le rotor 2 (du moteur à courant continu ou du moteur asynchrone), relativement souple pour des vitesses de rotation maximales, peut être très bien intégré. Ce rotor ne peut donc pas être déformé par la force centrifuge. La précision de rotation est donc maintenue. Du fait que des matériaux renforcés par des fibres ne sont pas magnétisables, l'armature du rotor formée à partir de ce matériau ne produit pas de perte par courant de Foucault. En raison de sa composition, il est possible d'utiliser avec d'excellents résultats le matériau renforcé par des fibres conjointement à de l'acier et à de la céramique dans des paliers à air dynamiques. Les propriétés de glissement de ce matériau sont excellentes. REVENDICATIONS 1. Arbre (1) d'un axe entraîné par un moteur, comportant un rotor (6) monté sur cet arbre (1), caractérisé par le fait que l'arbre (1) est en un matériau renforcé (matériau composite), le rotor (6) étant enveloppé dans le matériau de l'arbre. 2. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (6) est enveloppé par enroulement du matériau plastique renforcé. 3. Arbre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rotor (6) comporte sur sa circonférence extérieure des rainures dans lesquelles l'enroulement pénètre. 4. Arbre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau renforcé est un matériau renforcé par des fibres (CFK).