Brevet FR2895591A1 — publié le 20070629

Moteur à vibrations La présente invention concerne un moteur à vibrations. En général, un moteur à vibrations engendre des vibrations lorsque son rotor est mis en rotation alors qu'il présente une configuration excentrique, et un tel moteur à vibrations est souvent fabriqué de manière à présenter une petite taille afin d'être utilisé dans un téléphone mobile, un appareil destiné à la localisation de personnes, etc. Les figures 1 et 2 illustrent un moteur à vibrations du type "pièce de monnaie" ; la figure 1 est une vue en plan de la portion moulée du rotor formée comme un corps unique avec le rotor, et positionnée sur la partie supérieure interne du moteur à vibrations, et la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un moteur à vibrations du type "pièce de monnaie", suivant la ligne de coupe I-I' de la figure 1. Comme illustré dans les figures 1 et 2, un arbre 105 est introduit à travers le centre supérieur d'une platine 109, et un aimant 108 présentant une forme en haricot, qui entoure la périphérie extérieure de l'arbre et qui est espacé de l'arbre 105, est installé sur la surface supérieure de la platine 109. A l'intérieur de l'espace englobé par l'aimant 108, des balais 111 qui présentent chacun une portion cintrée sont placés en contact avec une carte de commutateur 103 située au- dessus de ceux-ci. La carte de commutateur 103 est montée sur la surface dorsale du rotor 102. Le rotor 102 est positionné au-dessus de l'aimant 108 et est supporté par un palier 106 de manière à être capable de tourner autour de l'arbre 105. Sur la surface supérieure du rotor 102, sur laquelle est positionnée la carte de commutateur 103, sont prévus des bobinages enroulés 107 formés séparément, avec un poids 113 installé entre ceux-ci pour conférer au rotor une excentricité. Ce qui suit est une description du fonctionnement du moteur à vibrations traditionnel du type "pièce de monnaie". Lorsqu'une puissance est fournie depuis une source extérieure vers le moteur à vibrations, un courant électrique s'écoule à travers les balais 111 et la carte de commutateur 103 vers les bobinages enroulés 107 qui sont agencés dans le rotor excentrique 102. En raison de l'interaction entre l'aimant 108 et le champ magnétique formé par le boîtier 101, le rotor 102, qui est rendu excentrique par le poids 113, tourne autour de l'arbre 105 par l'intermédiaire du palier interposé 106, ce qui induit des vibrations. Cependant, comme illustré dans la figure 1, comme le poids 113 est positionné sur la partie supérieure du rotor dans un moteur à vibrations traditionnel du type pièce de monnaie , les tailles des bobinages 107 ne peuvent pas être augmentées, et l'on ne peut donc pas non plus augmenter les vibrations du moteur. Egalement, comme l'aimant 108 est agencé uniquement sur la platine 109, l'intensité des lignes de force magnétique qui traversent les bobinages 107 n'est pas suffisamment élevée, de sorte que l'on ne peut pas augmenter les vibrations du moteur. Un certain aspect de l'invention est de proposer un moteur à vibrations qui soit capable d'augmenter les vibrations d'un moteur et de réduire la consommation électrique pendant son fonctionnement. Un autre aspect de l'invention est de proposer un moteur à vibrations ayant un rotor que l'on peut aisément fabriquer. Un aspect de l'invention propose un moteur à vibrations qui inclut une base et un boîtier qui forment un espace interne, un arbre monté en rotation dans la base et dans le boîtier, un rotor engagé sur l'arbre et configuré pour tourner, qui inclut une pluralité de bobinages enroulés et un commutateur connecté aux bobinages enroulés, un poids agencé le long de la périphérie du rotor, un balai qui est en contact avec le commutateur et qui est positionné sur la base, ainsi qu'un aimant supérieur et un aimant inférieur qui font face vers le rotor et qui sont fixés respectivement au boîtier et à la base. Des modes de réalisation du moteur à vibrations selon un aspect de l'invention peuvent inclure une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Par exemple, le nombre des bobinages enroulés peut être égal à trois, avec chaque bobinage enroulé agencé sur le rotor à des intervalles d'environ 120 . L'angle au centre de l'un des bobinages enroulés peut être de 120 , alors que les angles au centre des autres bobinages enroulés peuvent être d'environ 90 à 120 . De plus, le poids peut présenter un angle au centre inférieur à 180 , et il peut être réalisé en tungstène ou en alliage de tungstène. L'arbre peut être monté dans le boîtier et la base au moyen d'un palier, et une rondelle coulissante peut être positionnée entre l'extrémité de l'arbre et la base. De même, un induit peut être positionné entre l'aimant inférieur et la base. L'induit peut être relié au boîtier, et le boîtier peut être réalisé en un matériau magnétique. De plus, le rotor peut en outre comprendre une carte rigide, et le commutateur, l'arbre, les bobinages enroulés, et le poids peuvent être formé comme un corps unique avec la carte rigide par moulage par injection sur insert. Des aspects et des avantages additionnels de la présente invention seront énoncés en partie dans la description qui va suivre, et seront en partie évidents à la lecture de cette description, ou bien pourront être encore acquis lors de la mise en pratique de l'invention. La figure 1 est une vue en plan du rotor d'un moteur à vibrations traditionnel ; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un moteur à vibrations traditionnel ; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un moteur à vibrations selon un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 4 est une vue en plan d'un rotor selon un mode de réalisation de l'invention. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après plus en détail en se référant aux dessins qui l'accompagnent. Dans la description qui se réfère aux dessins ci joints, on a attribué les mêmes numéros de référence aux composants qui sont les mêmes ou qui se correspondent, indépendamment du numéro des figures, et on va omettre des explications redondantes. En se référant à la figure 3, un moteur à vibrations selon un mode de réalisation de l'invention inclut une base 13 et un boîtier 11 qui forment un espace interne, un arbre 15 monté en rotation dans la base 13 et le boîtier 11, un rotor 37 qui est supporté par l'arbre 15 et qui induit des vibrations, un poids 43 agencé le long de la périphérie du rotor 37, des balais 25 qui sont en contact avec le commutateur 27 et qui sont positionnés sur la base 13, ainsi qu'un aimant supérieur 31 et un aimant inférieur 33 qui font face vers le rotor 37 et qui sont fixés au boîtier 11 et à la base 13, respectivement. Le rotor 37 inclut des bobinages enroulés 41 et le poids 43, lequel peut être fixé sur une carte rigide 47 au moyen d'un composant moulé 45. Dans le moteur à vibrations selon ce mode de réalisation, le poids 43 est agencé le long de la périphérie du rotor 37, ce qui rend possible d'augmenter les tailles des bobinages pour augmenter les vibrations. De même, en utilisant un aimant supérieur et un aimant inférieur, l'intensité du champ magnétique peut être augmentée, non seulement pour réduire le courant électrique fourni aux bobinages, mais également pour réduire la consommation électrique totale. En outre, l'arbre 15, le commutateur 27, les bobinages enroulés 41, et le poids 43 peuvent être attachés sur la carte rigide 47 sous forme d'un corps unique par moulage par injection sur insert, ce qui augmente la productivité et améliore la durée de vie du rotor 37. Le moteur à vibrations selon ce mode de réalisation sera maintenant décrit en détail ci-dessous pour chaque composant. Le boîtier 11 et la base 13 sont joints l'un à l'autre pour former l'espace interne du moteur à vibrations. Une extrémité de l'arbre 15 est introduite dans le centre du boîtier 11 au moyen d'un palier supérieur 17, alors que l'autre extrémité de l'arbre 15 est introduite dans le centre de la base 13 au moyen d'un palier inférieur 19. De même, l'aimant supérieur 31 est attaché à l'intérieur du boîtier 11, alors que l'aimant inférieur 33 est attaché sur la surface supérieure de la base 13. De plus, le boîtier 11 peut être réalisé en un matériau magnétique, qui peut être le même matériau que celui de l'induit 34. C'est-à-dire que si l'induit 34 est réalisé en nickel, ou analogue, qui présente une haute perméabilité magnétique, le boîtier 11 pourra être également réalisé en nickel. L'arbre 15 est monté en rotation dans le boîtier 11 et la base 13 au moyen du palier supérieur 17 et du palier inférieur 19. Une extrémité de l'arbre 15 et en contact avec la base 13 au moyen d'une rondelle coulissante 29. La rondelle coulissante 29 réduit la friction engendrée entre l'extrémité de l'arbre 15 et la base 13, pour permettre une rotation en douceur de l'arbre 15. Le rotor 37 est engagé sur le milieu de l'arbre 15, et celui-ci tourne comme s'il s'agissait d'un corps unique avec l'arbre 15. Le rotor 37 peut être fixé sur l'arbre 15 en utilisant un adhésif, mais pour augmenter la productivité et améliorer la durée de vie du rotor 37, l'arbre 15, le commutateur 27, les bobinages enroulés 41, et le poids 43 peuvent être formés comme un corps unique en utilisant le moulage par injection sur insert. Une rondelle 21 peut être engagée sur l'arbre 15 pour empêcher que le rotor 37 se détache en raison de la rotation. Le palier supérieur 17 est interposé entre le boîtier 11 et l'arbre 15, et le palier inférieur 19 est interposé 'entre la base 13 et l'arbre 15, pour permettre une rotation de l'arbre 15 plus en douceur. Divers types de palier peuvent être utilisés pour le palier supérieur 17 ou le palier inférieur 19, comme un palier à fluide, un palier hydrodynamique, un palier sans huile, etc. Quand le palier supérieur 17 est un palier à fluide, on pourra attacher un ruban métallique 35 au centre et en haut du boîtier 11 pour empêcher la dispersion du fluide. L'arbre 15 est équipé de balais 25 qui sont connectés au commutateur 27 du rotor 37. Les balais 25 sont fixés sur la base 13, et la connexion avec le commutateur 27 permet à un courant électrique fourni depuis une source extérieure de s'écouler vers le commutateur 27. Le commutateur 27 tourne conjointement avec le rotor 37, tout en maintenant un contact avec les balais 25 pour fournir un courant électrique aux bobinages enroulés 41. Le rotor 37 est engagé sur l'arbre 1.5 et mis en rotation pour induire des vibrations. Le rotor 37 est composé de la carte rigide 47, des bobinages enroulés 41, du poids 43, et du composant moulé 45. La carte rigide 47 a la forme d'une plaque circulaire, et les bobinages enroulés 41 et le poids 43 sont attachés par le composant moulé 45 sur la surface supérieure de la carte rigide 47. 20 Le poids 43, comme illustré dans les figures 3 et 4, est attaché de manière excentrique sur la périphérie du rotor 37, pour générer des vibrations en raison de l'excentricité quand le rotor 37 est mis en rotation. Il peut être préférable que l'angle au centre du poids 43 soit égal à 180 ou moins, parce que lorsque l'angle au centre dépasse 180 , 25 l'excentricité est réduite d'une valeur qui correspond aux portions qui dépassent cet angle. Les angles au centre des bobinages enroulés 41", dans les portions dans lesquelles le poids 43 est agencé, comme illustré dans la figure 4, peuvent être plus petits que 1200, parce que les tailles des bobinages 41 peuvent être diminuées en correspondance de la 30 portion occupée par le poids 43. Le poids 43 peut être fixé sur la carte rigide 47 par le composant moulé 45 formé par moulage par injection sur insert. Pour augmenter l'excentricité, le poids 43 peut être réalisé en un 35 matériau présentant une haute densité spécifique, comme en osmium15 (densité spécifique 22,5), en platine (densité spécifique 21,45), en tungstène (densité spécifique 19,3), en or (densité spécifique 19,29), etc. Le composant moulé 45 peut être formé par moulage par injection sur insert, et il peut fixer les bobinages enroulés 41 et le poids 43 sur la carte rigide 47. Le composant moulé 45 peut être réalisé en un matériau isolant, pour faire office d'isolation entre les bobinages enroulés 41. Des résines plastiques, comme une résine thermodurcissable, peuvent être utilisées pour le composant moulé 45 qui présente des propriétés isolantes. Par exemple, le composant moulé 45 peut être réalisé en résine époxy, en résine ester cyanate, en résine bismaléimide, en résine polyimide, ou en résine éther de polyphénylène contenant un groupe fonctionnel, prises isolément, ou sous forme de composites de deux ou plusieurs résines. On peut prévoir trois bobinages enroulés 41 à intervalles de 120 depuis le centre du rotor 37, comme illustré dans la figure 4. Le nombre de bobinages enroulés 41 peut être égal à 3n (n étant un nombre naturel), parce que lorsque le moteur à vibrations est un moteur triphasé, le nombre de bobinages enroulés 41 est aussi un multiple de 3. Bien que le nombre de bobinages enroulés 41 est égal à 3 dans ce mode de réalisation, on comprendra que le nombre pourra être également égal à 6, 9, etc. Parmi les trois bobinages enroulés 41, le bobinage enroulé 41' situé dans la partie à l'opposé du poids 43 pourra présenter un angle au centre (13) égal à 120 , alors que les deux bobinages enroulés 41" adjacents au poids 43 pourront avoir des angles au centre (a) de 120 ou moins. La raison pour laquelle les bobinages enroulés 41" adjacents au poids 43 présentent des angles au centre de 120 ou moins est de prévoir un espace suffisant sur la carte rigide 47 pour positionner le poids 43. Alors que la figure 4 illustre deux bobinages enroulés 41" ayant des angles au centre de 120 ou moins, l'invention n'y est pas limitée, et on pourra conférer un angle au centre de 120 ou moins à un seul bobinage enroulé, alors que les deux autres bobinages enroulés présenteront des angles au centre de 120 . L'aimant est composé de l'aimant supérieur 31 et de l'aimant inférieur 33. L'aimant supérieur 31 est fixé sur la surface intérieure du boîtier 11, alors que l'aimant inférieur 33 est fixé sur la surface supérieure de la base 13. L'aimant supérieur 31 et l'aimant inférieur 33 ont le même axe central. L'aimant supérieur 31 et l'aimant inférieur 33 peuvent être constitués par des aimants permanents, comme en ferrite ou en néodyme, etc., sous la forme d'un haricot, les pôles étant formés de telle façon qu'il se produit une attraction l'un vers l'autre. C'est-à-dire que l'aimant supérieur 31 et l'aimant inférieur 33 sont aimantés de façon à présenter des pôles N et des pôles S en alternance le long de leur circonférence, et ils sont chacun aimanté de manière à présenter des pôles différents qui se font mutuellement face. Les lignes de force magnétique qui partent de l'aimant supérieur 31 entrent dans l'aimant inférieur 33, en traversant l'induit 34 et le côté du boîtier 11, puis retournent à l'aimant supérieur 31 pour former des trajets magnétiques fermés. Ainsi, dans ce mode de réalisation, deux aimant sont formés, à savoir l'aimant supérieur 31 et l'aimant inférieur 33, de sorte que l'amplitude des lignes de force magnétique traversant les bobinages enroulés 41 est augmentée, avec pour résultat des vibrations plus fortes. De même, pour obtenir les mêmes vibrations, l'augmentation de l'amplitude des lignes de force magnétique permet de réduire la consommation électrique des bobinages enroulés 41. L'induit 34 est interposé entre l'aimant inférieur 33 et la base 13, et il est configuré de telle manière que les lignes de force magnétique provenant de l'aimant supérieur 31 et de l'aimant inférieur 33 sont concentrées sur les bobinages enroulés 41. Le côté de l'induit 34, comme illustré dans la figure 3, est en contact avec le boîtier 11. Ainsi, les lignes de force magnétique concentrées sur l'induit 34 peuvent être dirigées vers l'aimant supérieur 31 le long du côté du boîtier 11. Le fonctionnement du moteur à vibrations selon ce mode de réalisation va être décrit ci-dessous. Comme illustré dans la figure 3, quand un courant électrique est fourni aux balais 25 et au commutateur 27, le courant électrique est fourni aux bobinages enroulés 41 connectés au commutateur 27, grâce à quoi un champ électrique est généré autour des bobinages enroulés 41. De même, il existe des champs magnétiques générés par l'aimant supérieur 31 et l'aimant inférieur 33. Ces champs électriques et ces champs magnétiques engendrent une force électromagnétique selon la règle des "trois doigts" de Fleming, grâce à quoi le rotor 37 est capable de tourner. Comme le poids 43 est positionné de façon excentrique par rapport au centre de rotation du rotor 37, la rotation du rotor 37 induit des vibrations. Les vibrations ainsi engendrées sont transférées via l'arbre 15, sur lequel est monté le rotor 37, au boîtier 11 et à la base 13, de sorte que les vibrations sont propagées à l'extérieur. En accord avec un aspect de l'invention énoncée ci-dessus, on propose un moteur à vibrations capable d'augmenter les vibrations du moteur et de réduire la consommation électrique pendant le fonctionnement. Un autre aspect de l'invention propose un moteur à vibrations ayant un rotor que l'on peut fabriquer aisément. Alors que la présente invention a été décrite en se référant à des modes de réalisation particuliers, les hommes de métier comprendront qu'ils pourront apporter divers changements et diverses modifications sans s'éloigner de la portée de la présente invention, notamment dans le domaine des équivalents. Revendications 1. Moteur à vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend : une base (13) et un boîtier (11) formant un espace interne ; un arbre (15) monté en rotation dans la base (13) et le boîtier (11) ; un rotor (37) engagé sur l'arbre (15) et configuré pour tourner, le rotor (37) comprenant une pluralité de bobinages enroulés (41) et un commutateur (27) connecté aux bobinages enroulés (41) ; un poids (43) agencé le long de la périphérie du rotor (37) ; un balai (25) en contact avec le commutateur (27) et positionné sur la base (13) ; et un aimant supérieur (31) et un aimant inférieur (33) qui font face chacun vers le rotor (37) et qui sont fixés respectivement au boîtier (11) et à la base (13). 2. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de bobinages enroulés (41) est égal à trois, et en ce que les bobinages enroulés (41) sont agencés sur le rotor (37) à des intervalles d'environ 120 . 3. Moteur à vibrations selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un angle au centre de l'un des bobinages enroulés (41) est d'environ 120 , et les angles au centre des autres bobinages enroulés sont d'environ 90 à 120 . 4. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poids présente un angle au centre inférieur à 180 . 5. Moteur à vibrations selon la revendication 4, caractérisé en ce que le 30 poids est réalisé en tungstène ou en alliage de tungstène. 6. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (15) est monté dans le boîtier (11) et dans la base (13) au moyen d'un palier (17, 19). 25 7. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une rondelle coulissante (29) est positionnée entre une extrémité de l'arbre (15) et la base (13). 8. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un induit (34) est positionné entre l'aimant inférieur (33) et la base (13). 9. Moteur à vibrations selon la revendication 8, caractérisé en ce que 10 l'induit (34) est relié au boîtier (11), et le boîtier (11) est réalisé en un matériau magnétique. 10. Moteur à vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (37) comprend en outre une carte rigide (47), et en ce que le 15 commutateur (27), l'arbre (15), les bobinages enroulés (41), et le poids (43) sont formés comme un corps unique avec la carte rigide (47) par moulage par injection sur insert.5