Brevet FR2925240A1 — publié le 20090619

COURONNE D'ORIENTATION MOTORISEE La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des couronnes d'orientation motorisées et des procédés de fabrication de telles couronnes. Plus particulièrement, l'invention concerne une couronne d'orientation motorisée, comprenant deux bagues annulaires montées en rotation l'une par rapport à l'autre selon un axe de rotation de couronne, et un moteur de rotation comprenant une partie bobinée et une partie aimantée. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une couronne d'orientation motorisée de production aisée modulaire ainsi qu'un procédé de fabrication de couronnes selon l'invention. A cette fin, la couronne d'orientation de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisée en ce que : - la partie bobinée comporte plusieurs blocs bobinés fixés sur l'une desdites bagues et chacun de ces blocs bobinés comporte des conducteurs électriques propres formant un bobinage propre à ce bloc bobiné ; - la partie aimantée comporte plusieurs blocs aimantés fixés sur l'autre desdites bagues et chacun de ces blocs aimantés comportant plusieurs aimants propres à ce bloc aimanté, ces blocs aimantés formant un anneau de blocs aimantés. Préférentiellement les blocs aimantés sont disposés à intervalles réguliers les uns des autres. Préférentiellement certains au moins des blocs aimantés sont disposés en vis-à-vis de certains au moins des blocs bobinés. Le fait former le moteur en fixant : sur une première bague des blocs aimantés comportant chacun des aimants propres à chaque bloc aimanté ; et sur une seconde bague des blocs bobinés comportant chacun leur bobinage propre; permet de simplifier la fabrication des couronnes motorisées de grands diamètres généralement supérieurs ou avoisinant 1 mètre puisque les blocs aimantés et bobinés peuvent être standardisés et le nombre de blocs bobinés et leurs emplacements sur les bagues peuvent être adaptés simplement pour définir la puissance de motorisation de la couronne. La motorisation de couronnes d'orientation de grands diamètres supérieurs ou avoisinant 1 mètre est normalement particulièrement complexe car elle nécessite l'adaptation de nombreuses pièces pour la motorisation. A contrario avec la présente invention qui utilise des blocs que l'on fixe sur les bagues, on peut fabriquer aisément une motorisation, et cela facilite également les opérations de maintenance puisque les blocs peuvent être échangés un à un sans nécessité de changer l'ensemble de la motorisation complet (sans avoir à démonter l'ensemble des mécanismes passant par le centre de la couronne). Les blocs aimantés et les blocs bobinés sont tous indépendants les uns des autres. Préférentiellement, on fait en sorte que l'une des bagues soit une bague fixe sur laquelle est assemblée la partie bobinée et que l'autre bague soit une bague mobile sur laquelle est fixée la partie aimantée. Ce mode de réalisation est avantageux car l'alimentation de la partie bobinée s'en trouve simplifiée par rapport à un mode de réalisation où elle serait sur une bague mobile. Dans un mode de réalisation préférentiel la bague sur laquelle est assemblée la partie bobinée est une bague intérieure et la bague sur laquelle est fixée la partie aimantée est une bague extérieure. Dans un mode de réalisation alternatif au précédent, la bague sur laquelle est assemblée la partie bobinée est une bague extérieure et la bague sur laquelle est fixée la partie aimantée est une bague intérieure. Préférentiellement on fait en sorte que les blocs bobinés soient identiques entre eux. Ce mode de réalisation est particulièrement économique puisque des blocs bobinés sont ainsi standardisés et peuvent être utilisés pour motoriser des couronnes de différents diamètres sans avoir à changer de type de blocs bobinés à chaque diamètre de couronne. Préférentiellement on fait en sorte que chaque bloc bobiné soit un bloc bobiné de moteur linéaire, c'est-à-dire un bloc bobiné adapté à générer un champ magnétique glissant à déplacement linéaire. L'utilisation d'un bloc bobiné de moteur linéaire dans une application de motorisation de bague tournante est particulièrement avantageuse car un bloc bobiné de moteur linéaire est peu cher à produire par rapport à un bloc bobiné recourbés dont le rayon de courbure doit être adapté en fonction du rayon de la couronne. 3 Préférentiellement les blocs bobinés ont des formes parallélépipédiques et préférentiellement cuboïdes. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car le bloc bobiné possède une surface plane pouvant être assemblée sur un épaulement d'une bague et une autre surface plane parallèle à la première et pouvant être placée parallèlement à un chemin de déplacement des blocs aimantés. Préférentiellement on fait en sorte que chaque bloc bobiné comprenne un empilage de tôles métalliques magnétiques dans lesquelles sont découpées des encoches laissant passer ledit bobinage propre du bloc bobiné. Ce bobinage propre est adapté à former des pôles générant un champ magnétique glissant. Préférentiellement ce bobinage comporte plusieurs conducteurs. Préférentiellement ledit bobinage propre de chaque bloc bobiné est un bobinage triphasé adapté à former des pôles générant un champ magnétique glissant. Ce mode de réalisation permet de former des blocs bobinés relativement plats et pouvant ainsi être disposés dans un espace restreint entre les deux bagues. Préférentiellement et selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents on fait en sorte que certains au moins des blocs bobinés soient reliés entre eux de manière à ce que des bobinages de blocs bobinés distincts soient électriquement reliées en série. Grâce à ce mode de réalisation la tension d'alimentation du moteur peut être augmentée au-delà de la tension maximale admissible par un seul bobinage. Par exemple si un bobinage à une tension d'alimentation maximale de 300 Volts alors en couplant ce bobinage en série à un autre bobinage identique appartenant à un autre bloc on obtient un ensemble de bobinages pouvant être alimenté avec une tension maximale de 600 Volts. Ce mode de réalisation est avantageux car la couronne motorisée peut être alimentée avec différentes tensions selon le mode de raccordement des bobinages choisi. Préférentiellement et selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents on fait en sorte que certains au moins des blocs bobinés soient reliés entre eux de manière à ce que des bobinages de blocs bobinés distincts soient électriquement reliées en parallèle. Ce mode de liaison électrique parallèle permet d'augmenter le couple moteur par rapport à une liaison série. Préférentiellement et selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents on fait en sorte que les blocs aimantés soient identiques entre eux. Ce mode de réalisation est particulièrement économique puisque des blocs aimantés sont ainsi standardisés et peuvent être utilisés pour motoriser des couronnes de différents diamètres sans avoir à adapter le type de bloc aimanté pour chaque diamètre de couronne. Préférentiellement on fait en sorte que chaque bloc aimanté comporte une plaque rectangulaire et plusieurs aimants en formes de barreaux fixés sur la plaque rectangulaire. Préférentiellement ces barreaux aimantés s'étendent tous dans un même plan perpendiculaire à l'axe d'orientation de la couronne et forment un disque d'aimants préférentiellement disposés à intervalles régulier. 5 Ce mode de réalisation est avantageux car les blocs aimantés à barreaux parallèles peuvent être implantés sur différents diamètres de couronnes sans avoir à adapter les blocs aimantés à chaque dimension de couronne. Selon un mode de réalisation préférentiel on fait en sorte que les barreaux d'un même bloc aimanté soient fixés sur la plaque rectangulaire du bloc aimanté de manière à être parallèles entre eux. Un tel bloc aimanté standard et facile à préfabriquer et à implanter sur une bague à motoriser. Ce type de bloc aimanté est typiquement un bloc aimanté de moteur linéaire. Selon un mode de réalisation alternatif au précédent les barreaux d'un même bloc aimanté sont fixés sur la plaque rectangulaire de manière à être rayonnants par rapport à un point de rayonnement commun aux barreaux d'un même bloc aimanté. Ce mode de réalisation à pour avantage d'améliorer le rendement du moteur puisque les barreaux sont disposés de manière à être perpendiculaires aux tangentes des bagues toutefois, ce mode de réalisation nécessite une adaptation des blocs aimantés aux dimensions des bagues sur lesquelles ils sont implantés. Toujours selon le mode de réalisation précédent on peut faire en sorte que les barreaux des blocs aimantés soient fixés sur les plaques rectangulaires de ces blocs aimantés de manière à être rayonnants par rapport à un point de rayonnement commun aux barreaux des différents blocs aimantés. Ce mode de réalisation favorise le rendement d'un tel moteur mais présente l'inconvénient d'être complexe à produire du fait du positionnement des barreaux sur chaque bloc aimanté qui doit nécessairement être adapté au diamètre de la couronne. Préférentiellement et selon l'un quelconque des modes de réalisation précités on fait en sorte que la couronne comprenne des pièces de roulement intercalées entre les bagues annulaires de manière guider le mouvement de l'une des bagues par rapport à l'autre. Ces pièces de roulement sont des billes, des rouleaux, ou des aiguilles placées en vis-à-vis d'au moins un chemin de roulement formé sur l'une au moins des bagues. Préférentiellement et selon l'un quelconque des modes de réalisation précités on fait en sorte que la couronne comprenne au moins une règle de mesure fixée sur l'une des bagues et une ou plusieurs têtes de lecture, préférentiellement deux, fixées sur l'autre bague, la ou les têtes de lecture étant adaptées pour générer un signal fonction du déplacement de la règle de mesure. Cette règle permet de connaître l'orientation de la bague portant la règle par rapport à la bague sur laquelle est fixée la tête de lecture. Cette règle permet aussi de générer un signal propre à chaque tour d'une bague par rapport à l'autre et aussi de mesurer la vitesse de rotation relative entre ces bagues. Préférentiellement cette règle de mesure est fixée sur la bague mobile et la ou les têtes de lecture sont fixées sur la bague fixe. Préférentiellement la tête de lecture est une tête magnétique sensible à des variations de champs magnétique générées par déplacement de la règle vis-à-vis de la tête. Ce mode de réalisation par lecture magnétique est préférentiellement choisi car il est peu sensible à un 7 encrassement de la règle lorsque la couronne est utilisée dans un environnement agressif. Pour minimiser les perturbations électromagnétiques de la tête de lecture magnétique on fait en sorte d'éloigner cette tête des barreaux magnétique et de placer entre ces barreaux et la tête un blindage électromagnétique. Alternativement la tête de lecture est une tête optique sensible à des variations d'un faisceau lumineux générées par déplacement de la règle vis-à-vis de la tête. Ce mode de réalisation par lecture optique est préférentiellement choisi dans des environnements de fonctionnement de la couronne perturbé électro magnétiquement ou pour une très grande précision. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une couronne d'orientation motorisée d'un premier type et d'une couronne d'orientation motorisée d'un second type distinct du premier, chaque couronne des premier et second types comportant deux bagues annulaires montées en rotation l'une par rapport à l'autre selon un axe de rotation de couronne, et un moteur de rotation comprenant une partie bobinée et une partie aimantée, la couronne d'orientation du premier type ayant un diamètre de bague supérieur d'au moins 20% à un diamètre de bague de la couronne du second type. Ce procédé est caractérisé en ce que pour réaliser chacune des couronnes motorisées des premier et second types - on fait en sorte que la partie bobinée de chaque couronne comporte plusieurs blocs bobinés fixés sur l'une desdites bagues et que chacun de ces blocs bobinés comporte au moins un conducteur électrique propre formant un bobinage propre à ce bloc bobiné ; - on fait en sorte que la partie aimantée de chaque couronne comporte plusieurs blocs aimantés fixés sur l'autre desdites bagues et que chacun de ces blocs aimantés comporte plusieurs aimants propres à ce bloc aimanté, ces blocs aimantés formant un anneau de blocs aimantés ; et on fait en sorte que les blocs bobinés des couronnes d'orientation du premier type soient de structure et dimensions identiques à la structure et aux dimensions des blocs bobinés des couronnes d'orientation du second type. Ce procédé met en évidence la facilité de production de couronnes de différents diamètres grâce à la conception des couronnes de l'invention qui permet une motorisation standardisée adaptable à plusieurs diamètres de couronnes. Préférentiellement et selon le procédé de l'invention, pour réaliser chaque couronne motorisée des premier et second types on fait en sorte que les blocs aimantés des couronnes d'orientation du premier type soient de structure et dimensions identiques à la structure et aux dimensions des blocs aimantés des couronnes d'orientation du second type. Préférentiellement pour la mise du procédé de l'invention on fait en sorte que les blocs bobinés soient des blocs bobinés de moteurs linéaires, c'est-à-dire des blocs bobinés générant un champ magnétique glissant à déplacement linéaire. Ce mode de réalisation est particulièrement économique puisque pour la réalisation de la couronne d'orientation motorisée on utilise des moteurs linéaires, il n'y a donc pas de nécessité d'adapter les blocs 9 bobinés à chaque diamètre de couronne et un même bloc bobiné peut donc être utilisé pour fabriquer des couronnes de différentes tailles. Dans ce mode de réalisation préférentiel de l'invention les blocs bobinés sont des blocs bobinés de moteurs linéaires identiques entre eux. Ainsi les structures et une dimension des blocs bobinés des couronnes des premier et second types sont identiques entre elles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue en perspective d'une couronne selon l'invention assemblée et dotée d'une motorisation ; la figure 2 représente une vue éclatée en perspective selon un premier côté d'une couronne selon l'invention ; la figure 3 représente une vue éclatée en perspective selon un second côté d'une couronne selon l'invention ; la figure 4 représente une vue en coupe d'une couronne selon l'invention à bague extérieure mobile et portant la partie aimantée ; la figure 5 représente une vue en coupe d'une couronne selon un mode alternatif de l'invention avec une bague intérieure mobile et portant la partie aimantée. Les figures 1 à 4 présentent une couronne 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention doté d'une bague annulaire intérieure fixe 2 et d'une bague extérieure 3 mobile par rapport à la bague intérieure 2 selon un axe de rotation des bagues X. Un chemin de roulement est pratiqué sur chacune des bagues intérieure et extérieure 2 et 3 et des pièces de roulement (6) sont intercalées entre les bagues de manière à venir rouler sur chacun des chemins de roulements et ainsi permettre le guidage en rotations des bagues 2, 3 l'une par rapport à l'autre. Un moteur est implanté afin d'entrainer à rotation ces bagues l'une par rapport à l'autre. Ce moteur comporte une partie bobinée 4 qui est assemblée sur la bague fixe intérieure 2 par l'intermédiaire du support 21 et une partie aimantée 5 qui est assemblée sur la bague mobile extérieure 3. La bague 2 est constituée d'une portion support 21 et d'une portion roulement où est formée le chemin de roulement, ces portions sont liées entre elles par vissage. Chacune de ces parties 4, 5 à la forme générale d'un anneau formé de portions discontinues pour la partie 4 et continue pour la partie 5, qui est disposé sur un épaulement correspondant d'une bague. L'assemblage d'une partie bobinée ou aimantée sur sa bague est préférentiellement réalisé par 4 vis qui facilitent la maintenance La partie bobinée comporte plusieurs blocs bobinés 41 qui sont assemblés sur l'épaulement formé sur le support 21 fixé à la bague intérieur 2 de manière être espacés les uns des autres et à former un anneau de blocs bobinés 41 discontinu. Chaque bloc bobiné 41 est un bloc de moteur linéaire, c'est-à-dire un bloc générant un flux magnétique selon un axe linéaire glissant. Pour chaque mode de réalisation de l'invention doté d'un bloc bobiné 11 de moteur linéaire, l'axe de flux magnétique est préférentiellement perpendiculaire a un rayon de couronne. Chaque bloc bobiné a une forme de parallélépipède permettant de conférer une symétrie au bloc nécessaire à l'établissement d'un flux linéaire selon un axe perpendiculaire au rayon de couronne. D'autre part cette forme parallélépipédique est avantageuse car l'assemblage du bloc sur un épaulement de bague se fait par 4 vis d'une face plane A du bloc bobiné sur une face plane complémentaire de l'épaulement. L'autre face B du bloc bobiné 41 qui est parallèle à la face A du bloc se trouve en vis-à-vis d'une face C du bloc aimanté 51 porté par la bague mobile 3 comme cela est particulièrement visible sur la figure 4. Chaque bloc bobiné 41 possède un empilage de tôles métalliques magnétiques dans lesquelles sont découpées des encoches laissant passer un bobinage triphasé propre de manière à former des pôles générant un champ magnétique glissant. Les conducteurs formant ce bobinage possède deux portions de connexion 7, 8 prévues pour alimenter électriquement le bobinage (7) et pour protéger le bobinage (sondes thermiques (8). Les portions de connexion 7, des blocs bobinés sont reliées entre elles soit en série soit en parallèle selon les performances motrices recherchées et la tension d'alimentation disponible. Les blocs aimantés 51 sont constitués d'une plaque rectangulaire 53 sur laquelle sont assemblés des aimants 52 en forme de barreaux parallèles les uns avec les autres. Typiquement un tel bloc aimanté 51 est un bloc aimanté de moteur électrique linéaire. Préférentiellement on fait en sorte que la longueur des barreaux d'aimants 52 soit égale à la largueur des bobinages des blocs bobinés 41 afin d'obtenir un rendement amélioré. La couronne 1 de l'invention comporte également une paire de joints à lèvres 9 disposés de manière à rendre étanche une zone annulaire inter bagues dans laquelle se trouvent les pièces de roulement 6. La figure 5 présente un mode de réalisation de l'invention alternatif de celui présenté aux figures 1 à 4. Ce mode alternatif comporte les mêmes parties aimantée et bobinée que celles des figures 1 à 4 sauf que pour le mode de la figure 5 : - la partie aimantée 5 est montée sur une face de la bague intérieure 2 de couronne qui est la bague mobile ; et - la partie bobinée 4 est montée sur un épaulement pratiqué sur la bague extérieure 3 qui est la bague fixe. Enfin selon l'un quelconque des modes de l'invention, il est possible d'implanter sur un épaulement d'une bague mobile une règle de mesure et d'implanter sur la bague fixe une ou 2 têtes de lecture de déplacement de la règle pour ainsi mesurer les positions et vitesses relatives des bagues 2, 3. Les couronnes selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention sont préférentiellement des couronnes de diamètres supérieurs à 600 mm voir supérieurs à plusieurs mètres. Pour indication, si un bloc bobiné à la capacité de générer une force nominale de 100 N sur le bloc aimanté situé en vis-à-vis et si le rayon moyen de couronne est 13 de 650 mm alors chaque couple bloc bobiné / bloc aimanté permet de générer un couple moteur de 650 N/m. Il suffit alors de définir le nombre de blocs bobinés pour définir le couple moteur total et la puissance motrice totale de la couronne. Il est préférable que les blocs aimantés forment une chaine continue de blocs aimantés afin d'avoir une motricité continue et régulière sur un tour complet de bague. Le moteur ainsi formé est un moteur synchrone. Pour obtenir de forts couples moteurs, il est également possible de multiplier le nombre de moteurs de rotation et d'empiler ces moteurs sur différents épaulements pratiqués sur les bagues interne et externe. Ainsi une même bague mobile pourrait comporter plusieurs pistes parallèles entre elles de blocs aimantés et une même bague fixe pourrait comporter plusieurs pistes parallèles entre elles de blocs bobinés, ces pistes étant disposées pour que chaque piste formée de blocs bobinés soit en vis-à-vis avec d'une piste correspondante formée de blocs aimantés. REVENDICATIONS 1. Couronne d'orientation motorisée (1), comprenant deux bagues annulaires (2, 3) montées en rotation l'une par rapport à l'autre selon un axe de rotation de couronne (X), et un moteur de rotation comprenant une partie bobinée (4) et une partie aimantée (5), caractérisé en ce que : - la partie bobinée (4) comporte plusieurs blocs bobinés (41) fixés sur l'une desdites bagues (2, 3) et chacun de ces blocs bobinés (41) comportant au moins un conducteur électrique propre formant un bobinage propre à ce bloc bobiné (41) ; - la partie aimantée (5) comporte plusieurs blocs aimantés (51) fixés sur l'autre desdites bagues (2, 3) et chacun de ces blocs aimantés (51) comportant plusieurs aimants (52) propres à ce bloc aimanté (51), ces blocs aimantés formant un anneau de blocs aimantés. 2. Couronne d'orientation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des bagues (2, 3) est une bague fixe sur laquelle est assemblée la partie bobinée (4) et l'autre bague (2, 3) est une bague mobile sur laquelle est fixée la partie aimantée (5). 3. Couronne d'orientation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les blocs bobinés (41) sont identiques entre eux. 4. Couronne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque bloc bobiné (41) est un bloc bobiné de moteur linéaire, c'est-à-dire un bloc bobiné adapté à générer un champ magnétique glissant à déplacement linéaire. 15 5. Couronne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque bloc bobiné (41) comprend un empilage de tôles métalliques magnétiques (42) dans lesquelles sont découpées des encoches laissant passer ledit bobinage propre au bloc bobiné. 6. Couronne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit bobinage propre de chaque bloc bobiné est un bobinage triphasé adapté à former des pôles générant un champ magnétique glissant. 7. Couronne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que certains au moins des blocs bobinés (41) sont reliés entre eux de manière à ce que des bobinages de blocs bobinés distincts (41) soient électriquement reliées en série. 8. Couronne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que certains au moins des blocs bobinés (41) sont reliés entre eux de manière à ce que des bobinages de blocs bobinés distincts soient électriquement reliées en parallèle. 9. Couronne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque bloc aimanté (51) comporte une plaque rectangulaire (53) et plusieurs aimants (52) en formes de barreaux fixés sur la plaque rectangulaire (53). 10. Procédé de fabrication d'une couronne d'orientation motorisée (1) d'un premier type et d'une couronne d'orientation motorisée d'un second type distinct du premier, chaque couronne (1) des premier et second types comportant deux bagues annulaires (2, 3)montées en rotation l'une par rapport à l'autre selon un axe de rotation de couronne (X), et un moteur de rotation comprenant une partie bobinée (4) et une partie aimantée (5), la couronne d'orientation du premier type ayant un diamètre de bague supérieur d'au moins 20% à un diamètre de bague de la couronne du second type, caractérisé en ce que pour réaliser chacune des couronnes motorisées (1) des premier et second types - on fait en sorte que la partie bobinée (4) de chaque couronne comporte plusieurs blocs bobinés (41) fixés sur l'une desdites bagues (2, 3) et que chacun de ces blocs bobinés (41) comporte au moins un conducteur électrique propre formant un bobinage propre à ce bloc bobiné (41) ; et - on fait en sorte que la partie aimantée (5) de chaque couronne (2, 3) comporte plusieurs blocs aimantés (51) fixés sur l'autre desdites bagues (2, 3) et que chacun de ces blocs aimantés (51) comporte plusieurs aimants (52) propres à ce bloc aimanté (51), ces blocs aimantés formant un anneau de blocs aimantés.; et - on fait en sorte que les blocs bobinés (41) des couronnes d'orientation (1) du premier type soient de structure et dimensions identiques à la structure et aux dimensions des blocs bobinés (41) des couronnes d'orientation (1) du second type. 11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que pour réaliser chaque couronne motorisée (1) des premier et second types on fait en sorte que les blocs aimantés (51) des couronnes 17d'orientation (1) du premier type soient de structure et dimensions identiques à la structure et aux dimensions des blocs aimantés des couronnes d'orientation du second type.5