Brevet FR2803700A3 — publié le 20010713

FR 2803700 A3 20010713 FR 0000345 A 20000112 VENTILATEUR A MOTEUR A COURANT CONTINU SANS BALAIS ALIMENTE PAR UNE SOURCE D'ÉNERGIE EN COURANT ALTERNATIF ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION . Domaine de l'Invention La présente invention concerne un ventilateur ' moteur à courant continu (CC) sans balais qui peut être alimenté par une source d'énergie en courant alternatif (CA). Description de l'Art Antérieur Avec les progrès de la technologie, les ventilateurs à moteur à courant continu sans balais actuels peuvent être fabriqués en grande série, à très petite dimension, un faible poids et une forme compacte, avec une qualité stable. Bien que très utilisés, ils ne conviennent toujours pas pour une utilisation domestique, puisqu'ils ne peuvent pas être alimentés par des sources d'énergie en courant alternatif qui existent dans des habitations ordinaires. RÉSUME DE L'INVENTION Un objet principal de la présente invention de procurer un ventilateur à moteur à courant continu sans balais qui n'est pas limité à une alimentation en courant continu, de sorte qu'on peut utiliser largement et commodément ce moteur à courant continu sans balais de très petite dimension. Un ventilateur à moteur à courant continu sans balais conforme à la présente invention comprend un circuit de conversion, pour convertir un courant alternatif, pour connexion avec un élément de détection et un circuit d'excitation. Ainsi, le circuit d'excitation permet de conduire le courant de l'enroulement du moteur alternativement avec une polarité positive/négative, ce qui engendre un champ magnétique alternatif qui coopère avec un aimant permanent du rotor et provoque la rotation du moteur. D'autres objets, avantages spécifiques et aspects nouveaux de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description détaillée ci- après et des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation d'un moteur à courant continu sans balais conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe du moteur de la figure 1. La figure 3 est un schéma de principe d'un circuit pour le moteur de la figure 1. La figure 4 est un schéma du circuit pour le moteur illustrant en détail un circuit de conversion. La figure 5 est une vue en perspective éclatée deuxième mode de réalisation du moteur à courant continu sans balais conforme à la présente invention. La figure 6 est une vue en coupe du ventilateur ' moteur de la figure 5. La figure 7 représente un deuxième mode de réalisation du circuit de conversion conforme à la présente invention. La figure 8a est un graphique de forme d'onde de tension au point A de la figure 7. La figure 8b est un graphique de forme d'onde de tension au point B de la figure 7. La figure 8c est un graphique de forme d'onde de tension au point C la figure 7. La figure 9 représente un troisième mode de réalisation du circuit de conversion conforme à la présente invention. La figure 10 représente un quatrième mode de réalisation du circuit conversion conforme à la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES PREFERES DE REALISATION On se reporte à la figure 1. Un premier mode de réalisation d'un moteur a courant continu sans balais conforme à la présente invention comprend d'une manière générale un rotor 1, un stator 2, un manchon d'arbre 3, panneau de circuit d'excitation 4 et une plaque fixe 5. rotor 1 comprend un aimant permanent annulaire 11 comportant plus d'un groupe de pôle nord et de pôle sud. L'aimant permanent 11 est disposé autour du stator 2 pour une fonction d'induction. rotor 1 comprend un arbre 12 qui est monté de façon tournante dans un palier 31 prévu dans le manchon d'arbre 3. Le rotor 1 peut comprendre des ailettes pour former une roue. En variante, l'arbre 12 peut comprendre une roue fixée à son extrémité. L'arbre 12 comporte, dans son autre extremité, gorge annulaire 13 pour recevoir un élément de retenue 6 (par exemple une agrafe en C), afin de retenir l'arbre 12 en place. Le stator 2 comprend des plaques polaires 21 avec un enroulement 22 bobiné autour de saillies polaires (non repérées). Le stator 2 comporte un trou central 23 dans lequel passe le manchon d'arbre 3. Ainsi, le stator 2 est accouplé au manchon 3. L'enroulement 22 du stator 2 est électriquement connecté à un circuit d'excitation sur le panneau de circuit d'excitation 4 et donc commandé par ce circuit. Le manchon d'arbre 3 traverse le trou 23 du stator 2, un trou 41 du panneau de circuit d'excitation 4, et il s'engage dans un moyeu 51 prévu sur la plaque fixe 5. Le palier 31 est monté dans le manchon d'arbre pour supporter de façon tournante l'arbre 12 du rotor 1. Le manchon d'arbre 3 et le moyeu 51 de la plaque fixe 5 peuvent être formés unitairement si on le désire. En plus du trou 41 pour le montage du manchon d'arbre 3, le panneau de circuit d'excitation 4 comprend des éléments électriques 42 nécessaires pour constituer un circuit d'excitation. Le panneau de circuit d'excitation 4 comprend en outre un élément de détection 43 pour détecter la polarité de l'aimant permanent 11 afin de produire un signal d'impulsion, ce qui permet au circuit d'excitation de fournir un courant alternatif de polarité positive/négative à l'enroulement 22 du stator 2, pour engendrer des champs magnétiques alternatifs d'entraînement du rotor 1. En plus du moyeu 51 pour le montage du manchon d'arbre 3, la plaque fixe 5 comprend des éléments électriques 52 nécessaires pour constituer un circuit de conversion. La plaque fixe 5 comporte ligne d'alimentation en énergie 53 qui sert d'entrée pour le circuit de conversion. La ligne d'alimentation 53 peut être électriquement connectée à une source d'alimentation en courant alternatif d'habitation. Une sortie du circuit de conversion est électriquement connectée au circuit d'excitation du panneau de circuit d'excitation 4. De préférence, la plaque fixe 5 est solidaire du carter du ventilateur ou du moteur. On se reporte à la figure 2 qui est une vue en coupe l'ensemble du premier mode de réalisation conforme à la présente invention. Le manchon d'arbre 3 traverse le stator 2 et le panneau de circuit d'excitation 4 et il s'engage sur la plaque fixe 5. Le palier 31 est monté l'intérieur du manchon d'arbre 3. L'alésage du palier 31 reçoit l'arbre 12 est retenu place par l'élément de retenue 6 enclenché dans la gorge annulaire 13 l'arbre 12. Le rotor 1 et le stator 2 sont ainsi mutuellement assemblés. L'aimant permanent 11 du rotor 1 est disposé autour du stator 2 de sorte que le rotor 1 peut tourner par rapport au stator comme résultat de l'induction magnétique. L'arbre 12 peut être accouplé à une roue 14, de sorte que la roue 14 peut tourner en même temps que le rotor 1. En variante, le rotor 1 peut comporter des ailettes pour former une roue, comme déjà indiqué. Les figures 3 et 4 sont un schéma de principe et un schéma détaillé d'un circuit conforme à la présente invention, respectivement. Le circuit comprend un circuit de conversion 54., un élément de détection 43 et un circuit d'excitation 44. le circuit de conversion 54 comprend un élément redresseur 541, un élément d'abaissement de tension 542 et un élément filtrage 543. courant alternatif est redressé par l'élément redresseur 541 puis sa tension est réduite par l'élément d'abaissement de tension 542. Les formes d'onde de tension sont filtrées et régulées par l'élément de filtrage 543 pour former une source d'alimentation en courant continu de plus basse tension. source d'alimentation en courant continu est électriquement connectée à l'élément de détection 43 et au circuit d'excitation 44. Le circuit d'excitation 44 coopère avec l'élément de détection 43 qui détecte le changement de polarité de l'aimant permanent 11 du rotor 1, afin de fournir un courant alternativement conduit avec une polarité positive/négative à l'enroulement 22. Un champ magnétique alternatif est ainsi engendré pour faire tourner le rotor 1. En outre, le circuit de conversion 54 et le circuit d'excitation 44 peuvent être réalisés dans une puce de circuit intégré, séparément ensemble, de manière à minimiser encore la dimension totale du moteur a courant continu sans balais et à permettre ainsi un assemblage et une fabrication plus faciles et plus simples. La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation du moteur courant continu sans balais de l'invention. Le stator (maintenant désigné le repère 7) est différent de celui du premier mode de réalisation et le panneau de circuit d'excitation 4 est supprimé. Comme illustré sur la figure 5, le stator 7 comprend des plaques polaires 71 et un enroulement 72, l'enroulement 72 étant un enroulement unique axialement bobiné entre les plaques polaires supérieure et inférieure 71. L'enroulement 22 du stator 2 dans le premier mode de réalisation est radialement bobiné autour des saillies polaires des plaques polaires 21. Ainsi, le stator 7 du deuxième mode de realisation peut être fabriqué plus facilement. De plus, le panneau de circuit d'excitation 4 est supprimé, et l'élément de détection 43 et le circuit d'excitation 44 sont montés sur la plaque fixe 5. La plaque fixe 5 peut être solidaire du carter du ventilateur ou du moteur. figure 6 illustre un troisième mode de réalisation du moteur à courant continu sans balais conforme à l'invention. Lorsqu'un moteur courant continu sans balais nécessite une sortie de couple plus élevé, moteur peut comprendre plus d'un stator 7 montés sur le manchon d'arbre 3 en série et plus d'un élément de détection pour effectuer la détection. On obtient ainsi un moteur à courant continu sans balais ayant un plus grand couple de sortie, comme illustré sur la figure 6. La figure 7 représente un deuxième mode de réalisation du circuit de conversion 54 conforme à la présente invention, dans lequel une diode est connectée à la source d'énergie en courant alternatif, en série, pour former l'élément redresseur 541 afin d'effectuer le redressement de demi onde du courant alternatif. Un élément d'abaissement de tension , constitué d'un ensemble de résistances qui sont connectées en parallèle, est ensuite connecté en série pour abaisser la tension, et un élément de filtre 543 constitué d'au moins un condensateur de filtrage est connecté parallèle, de manière à produire une tension en courant continu pour commande du ventilateur à moteur à courant continu sans balais. La figure 8a est un graphique de forme d'onde de tension à point A la figure 7, la figure 8b est un graphique de forme d'onde tension a un point B sur la figure 7, et la figure 8c est un graphique de forme d'onde de tension à un point C sur la figure 7. La forme d'onde de tension de la source d'énergie en courant alternatif au point A est représentée la figure 8a. Après redressement par l'élément redresseur (la diode) 541, forme d'onde de tension au point B est représentée la figure 8b. Après filtrage, et régulation par l'élément de filtre 543, la forme d'onde de tension au point C est représentée sur la figure 8c. Comme on peut le voir les figures 8a à 8c, la source d'énergie en courant alternatif, après passage à travers le circuit de conversion 54, est convertie en source d'énergie en courant continu fiable pour l'entraînement du ventilateur à moteur à courant continu sans balais. La figure 9 illustre un troisième mode de réalisation du circuit de conversion 54 conforme à la présente invention. L'élément d'abaissement de tension 542 du circuit de conversion 54 dans ce mode de réalisation est sous la forme d'un transformateur. La source d'énergie en courant alternatif après abaissement de tension est redressée par l'élément redresseur 541 et ensuite elle est finalement filtrée et régulée par le condensateur de filtrage pour réguler la forme d'onde de tension. 4n obtient ainsi une source d'énergie en courant continu fiable pour entraîner le ventilateur à moteur à courant continu sans balais. La figure 10 illustre un quatrième mode de réalisation circuit de conversion 54 conforme à la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'élément de filtre 543 du circuit de conversion 54 consiste en un ensemble condensateurs connectés en parallèle pour filtrer le courant alternatif. L'élément de filtre 543 est connecté en série avec un élément d'abaissement de tension 542 consistant en un ensemble de résistances connectées parallèle pour abaisser la tension. Enfin, on utilise une diode Zener 544 pour réguler la tension et obtenir une source d'énergie en courant continu stable pour entraîner le ventilateur à moteur à courant continu sans balais. Conformément à la description ci-dessus, le moteur à courant continu sans balais conforme à la présente invention peut être directement alimenté courant alternatif pour permettre une application plus large et résoudre problème de la source d'énergie pour les moteurs à courant continu sans balais usuels. Bien que l'invention ait été expliquée avec référence à son mode préféré de réalisation comme indiqué plus haut, il est entendu que de nombreuses autres modifications et variations peuvent être apportées sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention. II est donc entendu que les revendications annexées couvrent ces modifications et variations qui entrent dans le vrai cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ventilateur à moteur à courant continu sans balais alimenté par une source d'énergie en courant alternatif, le ventilateur à moteur à courant continu sans balais comprenant un rotor (1) incluant un arbre (12) et un aimant de rotor (11) qui a au moins un groupe de pôle nord et de pôle sud un stator (2) incluant une pluralité de plaques polaires (21) et un enroulement (22), le stator comportant un trou central (23) pour emmanchement sur un manchon d'arbre (3) ; un manchon d'arbre (3), palier (31) monté à l'intérieur pour supporter de façon tournante un arbre 12), le manchon d'arbre passant dans le trou central du stator ; un panneau de circuit d'excitation (4) incluant un élément de détection (43) et une pluralité d'éléments électriques (42) pour constituer un circuit d'excitation (44) ; et une plaque fixe (5) portant une pluralité d'éléments électriques (52) pour constituer un circuit de conversion (54) et incluant une ligne d'alimentation (53) prévue pour être 'lectriquement connectée à la source d'énergie en courant alternatif ; le courant alternatif étant converti en une source d'énergie en courant continu après redressement, filtrage et régulation par le circuit de conversion (54), la source d'énergie courant continu alimentant le circuit d'excitation (44) et coopérant avec l'élément de détection (43) qui détecte un changement de polarité de l'aimant permanent (11) afin de fournir alternativement un courant conduit de polarité positive/négative à l'enroulement (22) du stator (2), engendre un champ magnétique alternatif d'entraînement du rotor 2. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel l'arbre (12) du rotor (1) comporte une gorge annulaire (13) définie dans une de ses extrémités, et comprenant en outre un élément retenue (b) engagé dans la gorge annulaire pour retenir l'arbre du rotor en place, le rotor étant supporté de façon tournante par l'arbre qui est reçu dans un palier (31). 3. Ventilateur selon la revendication 2, dans lequel l'arbre (12) du rotor (1) comprend une roue formée son autre extrémité sans gorge annulaire, de sorte que la roue tourne avec rotor. 4. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel le rotor (1) comprend une pluralité d'ailettes pour former une roue. 5. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel la plaque fixe (5) comprend un moyeu (51) pour fixation du manchon d'arbre (3). 6. Ventilateur selon la revendication 5, dans lequel le moyeu (51) de la plaque fixe (5) et le manchon d'arbre (3) sont solidairement formés en une seule pièce. 7. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel le ventilateur à moteur comprend un carter qui est solidaire de la plaque fixe (5) en une seule pièce. 8. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel plus de deux ensembles de stators (2) sont montés autour du manchon d'arbre (3) et connectés en série. 9. Ventilateur selon la revendication 8, dans lequel le circuit d'excitation (44) comprend plus d'un dit élément de détection (43). 10. Ventilateur à moteur à courant continu sans balais alimenté par une source d'énergie en courant alternatif, le ventilateur à moteur à courant continu sans balais comprenant un rotor (1) incluant un arbre (12) et un aimant de rotor (11) ayant au moins un groupe de pôle nord et de pôle sud ; un stator (7) incluant une pluralité de plaques polaires (71) et un enroulement (72), le stator comportant un trou central (73) pour emmanchement sur un manchon d'arbre ; un manchon d'arbre un palier (31) monté à l'intérieur pour supporter de façon tournante un arbre (12), le manchon d'arbre passant dans le trou central du stator ; un élément de détection (43) pour détecter un changement de polarité de l'aimant permanent rotor et envoyer un signal d'impulsion en réponse à cette détection ; un circuit d'excitation (44) comportant une sortie connectée à l'enroulement du stator, le circuit d'excitation recevant le signal d'impulsion de l'élément de détection et fournissant alternativement un courant conduit polarité positive/négative à l'enroulement, ce qui engendre un champ magnétique alternatif d'entraînement du rotor ; et un circuit de conversion (54) incluant une entrée prévue pour être 'lectriquement connectée à la source d'énergie en courant alternatif, le courant alternatif étant converti en une source d'énergie courant continu après redressement de demi-onde ou d'onde complète le circuit de conversion et ensuite filtré par le circuit de conversion produire une source d'énergie en courant continu qui est électriquement connectée à l'élément de détection et au circuit d'excitation. 11. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel l'arbre (12) du rotor comporte une gorge annulaire (13) définie dans une ses extrémités, comprenant en outre un élément de retenue (6) engagé dans la gorge annulaire pour retenir l'arbre du rotor en place, le rotor étant supporté de façon tournante par l'arbre qui est reçu dans un palier (3 12. Ventilateur selon la revendication 11, dans lequel l'arbre (12) du rotor comprend une roue formée sur son autre extremité sans gorge annulaire, de sorte que la roue tourne avec le rotor. 13. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel le rotor (1) comporte une pluralité d'ailettes pour former une roue. 14. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel plus de deux ensembles de stators (7) sont montés autour du manchon d'arbre (3) et connectés en série. 15. Ventilateur selon la revendication 14, dans lequel le circuit d'excitation (44) comprend plus d'un dit élément de détection (43). 16. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel le circuit d'excitation (44) est conçu pour être placé dans une puce circuit intégré. 17. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel le circuit de conversion (54) est conçu pour être placé dans une puce circuit intégré. 18. Ventilateur selon la revendication 10, dans lequel le circuit d'excitation (44) et le circuit de conversion (54) sont conçus ensemble pour être sous la forme d'une puce de circuit intégré. 19. Ventilateur à moteur à courant continu sans balais alimenté par une source d'énergie en courant alternatif, le ventilateur à moteur à courant continu sans balais comprenant un circuit de conversion (54) incluant un élément redresseur (541), un élément d'abaissement de tension (542) et un élément de filtrage (543), l'élément redresseur redresse la source d'énergie courant alternatif, l'élément d'abaissement de tension abaisse la tension de source d'énergie courant alternatif, et l'élément de filtrage filtre et régule la forme d'onde tension de la source d'énergie en courant alternatif, afin de produire une source d'énergie en courant continu stable pour entrainer le ventilateur à moteur à courant continu sans balais. 20. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel le circuit de conversion (54) comprend en outre un élément de régulation de tension (544). 21. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément de régulation de tension (544) est une diode Zener. 22. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément redresseur (541) du circuit de conversion (54) comprend au moins une diode. 23. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément d'abaissement de tension (542) du circuit de conversion (54) est une résistance. 24. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément d'abaissement de tension (542) du circuit de conversion (54) comprend au moins deux résistances connectées en parallèle. 25. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément d'abaissement de tension (542) du circuit de conversion (54) est un transformateur. 26. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément de filtrage (543) du circuit de conversion (54) est un condensateur. 27. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel l'élément de filtrage (543) du circuit de conversion (54) comprend au moins deux condensateurs connectés en parallèle. 28. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel le circuit d'excitation (44) est conçu pour être placé dans une puce circuit intégré. 29. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel la boucle de conversion est conçue pour être placée dans une puce de circuit intégré. 30. Ventilateur selon la revendication 19, dans lequel le circuit d'excitation (44) et le circuit de conversion (54) sont conçus ensemble pour être sous la forme d'une puce de circuit intégré.