Brevet FR2951593A1 — publié le 20110422

Moteur électrique pour réglage de position d'un élément de siège automobile. La présente invention est relative aux moteurs 5 électriques pour réglage de position d'un élément de siège automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un moteur électrique pour réglage de position d'un élément de siège automobile, comprenant : 10 - un stator comprenant des aimants sur une paroi interne d'une culasse, lesdits aimants formant M pôles magnétiques, M étant un entier positif pair, - un rotor comprenant un arbre s'étendant selon un axe de rotation, un noyau magnétique supporté par l'arbre 15 et comprenant N dents entre lesquelles est logé au moins un bobinage, N étant un entier positif, ledit rotor étant mobile en rotation autour de l'axe de rotation par rapport au stator, et lesdites dents étant espacées l'une de l'autre autour de l'axe de rotation d'un angle de dents îd, - un collecteur monté sur l'arbre comprenant N lames conductrices connectées au bobinage, deux lames consécutives autour du collecteur formant en elles un angle de lames al égal à 360/N en degré autour de l'axe de rotation, et des balais montés sur le stator, destinés à être connectés à une alimentation électrique du moteur, et adaptés pour être en contact avec le collecteur pour alimenter le bobinage, deux balais consécutifs autour du collecteur formant un angle de balais îb. De nombreux moteurs électriques de ce type existent, et génèrent tous du bruit. La présente invention a pour but de perfectionner les moteurs électriques, notamment pour diminuer le bruit de tels moteurs. A cet effet, un moteur du type précité est caractérisé en ce que : 20 25 30 35 2 - l'angle de balais ab est un multiple de l'angle de lames al, de telle sorte que ab/al=K, K entier positif, et - les aimants sont espacés l'un de l'autre autour 5 de l'axe de rotation d'un angle neutre îa inférieur à î1/2-ad. Grâce à ces dispositions, le moteur électrique génère peu de bruit lors de son fonctionnement. Dans divers modes de réalisation du moteur selon 10 l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - le nombre de dents N est pair, et (N/2) n'est pas multiple de (M/2) ; - K n'est pas multiple de (M/2), et K n'est pas 15 multiple de (N/2) ; - les aimants du stator ou les dents du noyau magnétique sont inclinées par rapport à la direction X d'un angle de torsion ît sensiblement égal à al/(M/2) ; - le nombre de pôles M est égal à 4, et le nombre 20 de dents N est égal à 10. L'invention se rapporte également à un système comprenant un moteur électrique du type précité et une électronique de commande connectée aux balais du moteur et adaptée pour mesurer un courant consommé i(t) dudit moteur 25 et pour déterminer une position angulaire du rotor du moteur en comptant les maxima et/ou minima de ce courant consommé. Grâce à ces dispositions, un tel système a un rotor qui peut prendre une position angulaire déterminée, sans 30 nécessiter un capteur de position additionnel, sans nécessiter un recalage de position en fonctionnement. Un tel système est également silencieux, et peu couteux. L'invention se rapporte également à un siège de véhicule automobile, comprenant un moteur électrique du 35 type cité ci-dessus, un élément de siège mobile par rapport à une structure du siège et ayant une position, et une 3 électronique de commande connectée audit moteur et adaptée pour déterminer une position angulaire du rotor du moteur en comptant les maxima et/ou minima de ce courant consommé et pour en déduire la position dudit élément de siège. Grâce à ces dispositions, un tel siège comprend un élément de siège réglable en position, de manière silencieuse et sans nécessiter un capteur de position additionnel. Un tel siège réglable est donc peu coûteux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale 15 d'un moteur électrique selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale du moteur de la figure 1, - la figure 3 est une vue de côté du rotor du 20 moteur de la figure 1, - la figure 4 est une vue en perspective du rotor de la figure 3, - la figure 5 est un tracé du courant consommé par le moteur de la figure 1, 25 - la figure 6 est une vue agrandie d'une partie du tracé de la figure 5. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La direction longitudinale mentionnée dans cette 30 description doit s'entendre comme la direction allant dans la direction X désignée sur les figures. Une direction latérale ou transversale mentionnée dans cette description doit s'entendre comme la direction Y ou Z désignée sur les figures. Ces directions ne sont mentionnées que pour aider 35 la lecture et la compréhension de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale dans 4 un plan XY d'un moteur électrique 1 à courant continu selon l'invention. Ce moteur 1 comprend : - un stator 10, habituellement fixé sur une première structure (non représentée), - un rotor 20, mobile en rotation autour de la direction longitudinale X par rapport au stator 10, - un collecteur 30 appartenant au rotor 20, et - des balais 40 montés sur le stator 10. Le stator 10 comprend une culasse 12 enveloppant le moteur et formant une cavité centrale 13 adaptée pour accueillir le rotor 20. La culasse 12 comprend selon la direction X une première culasse 12a et une deuxième culasse 12b. Des aimants 11 sont montés sur une paroi interne de la première culasse 12a. Le stator comprend M aimants, M entier positif pair, chaque aimant formant un pôle magnétique. Les balais 40 sont chacun guidés en translation radiale dans une portion de la deuxième culasse 12b. Des ressorts 14 de compression prenant appui sur la deuxième culasse 12b, exercent une force sur les balais 40 en direction du collecteur 30. Chaque balai 40 est relié par un câble électrique 15 à un connecteur 16 du moteur 1. Le moteur 1 est donc alimenté en courant par ce connecteur 16. Le rotor 20 comprend un arbre 21 s'étendant selon la direction X monté sur le stator 10 par deux roulements 22. L'arbre 21 comprend une extrémité 21a destinée à être reliée à une deuxième structure (non représentée) afin de lui transmettre le mouvement de rotation de l'arbre 21 du moteur. Le rotor 20 comprend un noyau magnétique 23 supporté par l'arbre 21 et comprenant N dents entre lesquelles est logé au moins un bobinage 24, N étant un entier positif. Le collecteur 30 comprend un support 32 annulaire isolant et, sur la périphérie dudit support 32, N lames 31 conductrices connectées au bobinage par des portions finales 24a de fils du bobinage. Le collecteur 30 est monté sur l'arbre 21 par son support 32 en face des balais 40. Les balais 40 viennent en contact sur les lames 31 pour alimenter en courant le bobinage 24 de manière adaptée pour qu'un champ magnétique tournant soit généré au rotor pour 5 faire tourner le rotor 20 dans le stator 10 autour son arbre 21 de direction X. La figure 2 est une vue en coupe transversale dans le plan YZ du moteur 1 de la figure 1. Dans cette vue, on aperçoit un mode de réalisation de l'invention comportant quatre aimants (M=4) 11a, 11b, 11c, et 11d. Chaque aimant a une section transversale en forme d'arc de cercle et s'étend longitudinalement dans la direction X. Ils recouvrent sensiblement complètement la paroi interne de la première culasse 12a (non représentée sur cette figure). Chaque aimant 11a, 11b, 11c, et 11d génère un pôle magnétique P1, P2, P3 et P4, respectivement. Ces pôles ont une direction radiale et sont orientés alternativement dans la direction du rotor 20 ou dans la direction opposée. Dans cette vue, les dents 23a sont réparties angulairement autour de l'arbre 21 du rotor et ont chacune une forme de T comportant : - une première branche 23b s'étendant radialement entre une base en contact avec l'arbre 21 reliant toutes les dents 23a du noyau magnétique 23 et une première extrémité 23d éloignée radialement de la base à proximité des aimants 11, et - une deuxième branche 23c s'étendant orthoradialement depuis ladite première extrémité 23d de chaque côté de la première branche jusqu'à une deuxième extrémité 23e. Les deuxièmes branches 23c des dents sont distantes des aimants 11 d'un entrefer e. Les deuxièmes extrémités 23e proximales de deux dents 23a consécutive autour de l'arbre 21 sont distantes angulairement d'un angle d'écartement îd, dit angle de 6 dents. L'espace entre les deuxièmes extrémités 23e est appelé espace inter-dents 25. Deux dents consécutives autour de l'arbre 21 sont distantes angulairement l'une de l'autre d'un angle égal à l'angle séparant angulairement deux lamelles 31 consécutives autour de l'arbre 21 ; ledit angle étant nommé angle de lamelles îl égal à 360/N en degrés. Le moteur 1 comprend deux balais 40a, 40b. Ces balais 40a, 40b sont distants angulairement l'un de l'autre 10 d'un angle de balais îb. L'angle de balais îb est un multiple de l'angle de lames cc', de telle sorte que ab/ocl=K, K entier positif. Sur la figure 2, K vaut 3. Ainsi, les balais 40 se trouvent simultanément chacun soit en contact avec une seule lame 15 31, soit en contact avec deux lames 31 consécutives. Grâce à cette disposition, la variation d'impédance du bobinage vu par l'alimentation est périodique lorsque le rotor 20 tourne dans le stator 10 et la variation du courant consommé par le moteur 1 est également périodique, avec peu 20 de transitoire. Ceci a pour effet de limiter le bruit du moteur 1 lors de sa rotation. Sur la figure 2, les aimants 11a, 11b, 11c, et 11d sont espacés. Notamment, deux aimants consécutifs sont distant angulairement l'un de l'autre d'un angle neutre îa. 25 L'espace entre ces deux aimants consécutif est nommé espace inter-aimant 17. Les inventeurs ont constatés que le bruit d'un moteur électrique 1 est faible si cet angle neutre îa est inférieur à ocl/2-ad. En effet, si l'on regarde lors de la 30 rotation du rotor 20 les coïncidences entre un les espaces inter-aimants 17 et les espaces inter-dents 25, ces coïncidences seront moins nombreuses si la relation précédente est respectée. Par conséquent, les transitoires dans le fonctionnement du moteur 1 sont moins nombreux et 35 le moteur 1 est moins bruyant. La figure 5 montre un exemple d'évolution du 7 courant consommé i(t) par un moteur électrique 1 au cours du temps t, entre un démarrage (début de la courbe) pendant lequel il y a un appel de courant important, jusqu'à un fonctionnement nominal (zone Z1) dans lequel le courant consommé est sensiblement périodique, avec une valeur moyenne Im entre une valeur minimale Il et une valeur maximale I2r avec AI=I2-I1 ondulation du courant consommé. La figure 6 montre une vue élargie de la zone Z1 de la figure 5. D'autre part, les inventeurs ont constaté que lorsque le nombre de dents N est pair, et que (N/2) n'est pas multiple de (M/2), l'ondulation AI du courant consommé est plus faible et le moteur 1 est moins bruyant. Lorsque K n'est pas multiple de (M/2) et K n'est 15 pas multiple de (N/2), les inventeurs ont constaté que le moteur 1 est également moins bruyant. En outre, selon une variante du mode de réalisation de l'invention, représentée en figure 3 et 4, les aimants 11 du stator 10 peuvent être inclinés par rapport à la 20 direction X d'un angle de torsion î. Les inventeurs ont constatés que lorsque cet angle de torsion ît est sensiblement égal à îI/(M/2), le moteur est également moins bruyant. En outre, on peut obtenir le même effet, si les 25 dents 23a du noyau 23 sont inclinées par rapport à la direction X d'un angle de torsion ît sensiblement égal à î1/ (M/2) . De plus, si le nombre de pôles M est égal à 4 et le nombre de dents égal à 10, ou si le nombre de pôles M est 30 égal à 4 et le nombre de dents égal à 12, les dispositions précédentes semblent particulièrement intéressantes pour obtenir un moteur électrique 1 peu bruyant. Le moteur électrique peut être intégré dans un système qui comporte en outre : 35 - un moteur électrique 1 décrit ci-dessus, - une électronique de commande connectée aux balais du moteur. Cette électronique de commande mesure le courant consommé i(t) par le moteur et détermine la position angulaire du rotor 20 du moteur 1 en comptant les maxima et/ou les minima de ce courant consommé au cours du temps t. Ainsi ce système est silencieux et n'a pas besoin de capteur de position additionnel. Il est donc performant et peu coûteux. Un tel système peut être avantageusement utilisé pour régler la position d'un élément de siège d'un véhicule automobile, tout en générant un minimum de bruit dans l'habitable automobile. 8 REVENDICATIONS1. Moteur électrique pour réglage de position d'un élément de siège automobile, comprenant : - un stator (10) comprenant des aimants (11) sur une paroi interne d'une culasse (12), lesdits aimants formant M pôles magnétiques, M étant un entier positif pair, - un rotor (20) comprenant un arbre (21) s'étendant selon un axe de rotation, un noyau magnétique (23) supporté par l'arbre et comprenant N dents (23a) entre lesquelles est logé au moins un bobinage (24), N étant un entier positif, ledit rotor (20) étant mobile en rotation autour de l'axe de rotation par rapport au stator (10), et lesdites dents (23a) étant espacées l'une de l'autre autour de l'axe de rotation (21) d'un angle de dents îd, - un collecteur (30) monté sur l'arbre (21) comprenant N lames (31) conductrices connectées au bobinage (24), deux lames (31) consécutives autour du collecteur formant entre elles un angle de lames al égal à 360/N en degrés autour de l'axe de rotation, et - des balais (40) montés sur le stator (10), destinés à être connectés à une alimentation électrique du moteur, et adaptés pour être en contact avec le collecteur (30) pour alimenter le bobinage (24), deux balais consécutifs autour du collecteur formant un angle de balais ab, ledit moteur étant caractérisé en ce que : - l'angle de balais ab est un multiple de l'angle 30 de lames al, de telle sorte que ab/al=K, K entier positif, et - les aimants sont espacés l'un de l'autre autour de l'axe de rotation d'un angle neutre aa inférieur à al/2-ad. 35 2. Moteur selon la revendication 1, dans lequel le nombre de dents N est pair, et (N/2) n'est pas multiple de (M/2). 3. Moteur selon la revendication 2, dans lequel K n'est pas multiple de (M/2), et K n'est pas multiple de (N/2). 10 4. Moteur selon l'unes des revendications 1 à 3, dans lequel les aimants (11) du stator ou les dents (23a) du noyau magnétique sont inclinées par rapport à la direction X d'un angle de torsion ît sensiblement égal à î1/(M/2). 15 5. Moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre de pôles M est égal à 4, et le nombre de dents N est égal à 10. 6. Système comprenant un moteur électrique (1) selon 20 l'une des revendications précédentes et une électronique de commande connectée aux balais (40) du moteur et adaptée pour mesurer un courant consommé i(t) dudit moteur et pour déterminer une position angulaire du rotor du moteur en comptant les maxima et/ou minima de ce courant consommé. 25 7. Siège de véhicule automobile, comprenant : - un moteur électrique (1) selon l'une des revendications 1 à 5, - un élément de siège mobile par rapport à une 30 structure du siège et ayant une position, et - une électronique de commande connectée audit moteur (1) et adaptée pour déterminer une position angulaire du rotor du moteur en comptant les maxima et/ou minima de ce courant consommé et pour en déduire la 35 position dudit élément de siège.5