Brevet FR2882868A1 — publié le 20060908

La présente invention concerne un moteur linéaire synchrone comportant un inducteur à aimants permanents et un induit avec une alternance de dents intermédiaires et d'encoches intercalées entre deux dents d'extrémité, ces dents d'extrémité ayant une surface profilée. On sait que les moteurs linéaires à aimants permanents subissent un phénomène appelé "effet réluctant" connu sous le nom de cogging qui est produit par les variations d'entrefer, c'est-à-dire par les variations de l'espace entre l'induit et l'inducteur ce qui provoque des perturbations de l'induction magnétique produite par les aimants permanents sur les dents de l'induit. Dans le document de brevet US-5910691, on divulgue un moteur linéaire avec des dents d'extrémité qui présentent une surface profilée plane pour réduire cet effet réluctant. Sur la figure 1, on a représenté l'induit 1 avec des dents intermédiaires 4, des encoches 5 munies d'enroulements, et des dents d'extrémité 6. On a représenté l'inducteur 2 avec des aimants permanents. L'induit 1 et l'inducteur 2 sont séparés par un entrefer plan 3. En particulier, sur la figure 1 on voit que les dents d'extrémité 6 présentent chacune un pan coupé (biseau) constituant la surface profilée servant à réduire l'effet réluctant. Cette surface profilée fait que l'entrefer 3 augmente le long de l'axe longitudinal de l'inducteur 2 pour réaliser une augmentation ou une diminution dans la force magnétique dans la région des dents d'extrémité. On connaît aussi du document US-6713899, une autre forme de surface profilée pour les dents d'extrémité dont la géométrie est définie par une fonction ne prenant pas en compte le pas polaire des aimants permanents. Le but de l'invention est de proposer une autre géométrie pour la surface profilée qui est fonction du pas polaire des aimants permanents pour obtenir encore une meilleure réduction de l'effet réluctant global subit par le moteur linéaire. A cet effet, l'invention a pour objet un moteur linéaire synchrone comportant de part et d'autre d'un entrefer un inducteur à aimants permanents et un induit avec une alternance de dents intermédiaires et d'encoches intercalées entre deux dents d'extrémité, ces dents d'extrémité ayant une surface profilée, caractérisé en ce que la surface profilée a une géométrie définie par la fonction f(x) suivante: f(x) = (K/cos(x*1r/ p) - K), où K désigne une constante et p désigne un pas polaire des aimants permanents de l'inducteur et en ce que chaque dent d'extrémité présente une première partie de section longitudinale rectiligne formant un entrefer constant avec l'inducteur et une seconde partie de section longitudinale comportant la surface profilée qui a une largeur supérieure à gp/rr)*Arcos(1/(1+e/K)), e désignant une distance d'entrefer entre les aimants de l'inducteur et l'induit et une largeur inférieure à la moitié du pas polaire. Avec cette fonction pour un coefficient K égal à 1, on a obtenu un cogging de 2,5 N dans un moteur linéaire de 200 N ayant un entrefer de 0,8 mm, un pas polaire de 10,2 mm et un pas dentaire de 8,5mm. Le moteur selon l'invention peut présenter les particularités suivantes: la largeur de la première partie de section longitudinale de chaque 15 dent d'extrémité est sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une dent intermédiaire; - la seconde partie de section longitudinale de la dent d'extrémité comportant la surface profilée est une pièce rapportée sur la première partie de section longitudinale; la pièce rapportée a globalement une forme semi-cylindrique; la surface profilée s'étend à partir de la première partie de section longitudinale. Le moteur linéaire selon l'invention est décrit plus en détail ci-après et illustré par les dessins. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple 25 indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 illustre de façon très schématique un moteur linéaire selon l'état de la technique. La figure 2 illustre de façon très schématique un premier mode de réalisation d'un moteur linéaire selon l'invention. La figure 3 montre la forme d'une dent d'extrémité du moteur linéaire illustré figure 2. La figure 4 illustre de façon très schématique un second mode de réalisation d'un moteur linéaire selon l'invention. Sur la figure 2, on a illustré un moteur linéaire 11 constitué d'un induit 12 35 et d'un inducteur 13 disposés en regard l'un de l'autre et séparés par un entrefer plan 14. La direction X indique la direction de déplacement relatif de l'induit 12 par rapport à l'inducteur 13. L'inducteur 13 comprend une pluralité d'aimants permanents 15 orientés selon le plan défini par l'entrefer 14 et répartis régulièrement selon l'axe X en définissant un pas polaire p. Les aimants permanents 15 reposent sur une semelle ferromagnétique 16 de retour de flux. L'induit 12 comprend une alternance de dents 18 et d'encoches 17 qui s'étendent longitudinalement de façon perpendiculaire à l'axe X en direction de l'inducteur 13. Les dents 18 sont réparties régulièrement selon l'axe X en définissant un pas dentaire d. On a représenté par 20 des enroulements de bobine insérés dans les encoches 17. Sur la figure 2, on a représenté un induit 12 muni de douze encoches 17 sous lesquelles s'étendent dix aimants permanents de l'inducteur 13. Aux extrémités de l'induit 12, on a figuré les deux dents d'extrémité 19 qui présentent chacune une surface profilée plus visible sur la figure 3. Sur la figure 3, on a représenté par 30 une première partie de section longitudinale constante d'une dent d'extrémité 19 rectiligne définissant un entrefer 14 constant avec l'inducteur 13 et dont la largeur Idel est sensiblement égale à la moitié de la largeur Idi d'une dent intermédiaire 18. On a représenté par 31 une seconde partie de section longitudinale de la dent d'extrémité comportant la surface profilée 32. Selon l'invention, la surface profilée 32 a une géométrie en 1/cos(x) définie, dans le repère orthonormé XOY, par la fonction f(x)=(K/cos(xtr/ p) - K) ; dans laquelle x est une variable représentative de la distance selon l'axe X, l'origine O du repère XOY est située entre les deux parties 30 et 31 (représentée par un trait en pointillés), l'axe Y est perpendiculaire au plan de l'entrefer 14 et K est une constante. En outre, selon un mode particulier de l'invention, la seconde partie 31 a une largeur lde2 inférieure à la moitié du pas polaire p et supérieure à gp/n)*Arcos(1/(1+e/K)), où e désigne la distance d'entrefer entre l'extrémité des dents et les aimant permanents de l'inducteur. Autrement dit, la valeur de f(x) est supérieure ou égale à la distance d'entrefer e pour une valeur de x égale à Ide2. Avec cette forme géométrique, la variation de la dimension de l'entrefer 35 à l'extrémité de l'induit 12 est progressive en s'éloignant du centre de l'induit et on peut obtenir un optimum pour lequel l'effet réluctant ou cogging est fortement réduit. Pour un moteur linéaire de 200 N avec un entrefer de 0,8mm, un pas polaire de 10,2mm, un pas dentaire de 8,5mm, on a choisi une constante K égale à 1 pour obtenir un optimum de la valeur de cogging de 2,5 Newton. Sur la figure 4, on a représenté par 40 la première partie de section longitudinale constante d'une dent d'extrémité et par 41 la seconde partie de la dent d'extrémité sur laquelle est disposée la surface profilée 42. Cette surface profilée 42 peut être usinée sur la partie 41. En variante, cette seconde partie 41 peut être une pièce rapportée fixée par soudage ou autre à la partie 40. On réalise ainsi un induit modulaire pouvant être constitué d'une juxtaposition de pièces identiques. Comme visible sur la figure 4, la pièce rapportée 41 a une forme semicylindrique qui peut résulter du passage d'un cordon de section semicylindrique dans une filière simplement pour conformer la géométrie de la surface profilée 42. REVENDICATIONS 1/ Moteur linéaire synchrone comportant de part et d'autre d'un entrefer (14) un inducteur (13) à aimants permanents (15) et un induit (12) avec une alternance de dents intermédiaires (18) et d'encoches (17) intercalées entre deux dents d'extrémité (19), ces dents d'extrémité ayant une surface profilée (32;42), caractérisé en ce que la surface profilée a une géométrie définie par la fonction f(x) suivante: f(x) = (K/cos(x*Tr/ p) K), où K désigne une constante et p désigne un pas polaire des aimants permanents (15) de l'inducteur (13) et en ce que chaque dent d'extrémité présente une première partie de section longitudinale (30;40) rectiligne formant un entrefer constant avec l'inducteur (13) et une seconde partie de section longitudinale (31;41) comportant la surface profilée qui a une largeur supérieure à gphr) *Arcos(1/(1+e/K)), e désignant une distance d'entrefer entre les aimants (15) de l'inducteur (13) et l'induit (12) et une largeur inférieure à la moitié du pas polaire. 2/ Moteur selon la revendication 1, dans lequel la première partie de section longitudinale (30;40) a une largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une dent intermédiaire. 3/ Moteur selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la seconde partie de section longitudinale (41) de la dent d'extrémité comportant la surface profilée est une pièce rapportée sur la première partie de section longitudinale. 4/ Moteur selon la revendication 3, dans lequel la pièce rapportée a globalement une forme semi-cylindrique.