Brevet FR2973431A1 — publié le 20121005

SYSTEME D'ENTRAÎNEMENT EN ROTATION D'UN TAMBOUR D'ENROULEMENT D'UN RIDEAU SOUPLE DE PORTE DE MANUTENTION La présente invention concerne un système d'entraînement en rotation d'un tambour d'enroulement d'un rideau de porte de manutention. De manière classique, une porte de manutention comprend un tambour d'enroulement sur lequel est fixé un tablier ou rideau souple. Un moteur électrique entraîne le tambour en rotation pour ouvrir ou fermer la porte. Un couple de démarrage supérieur au couple nominal du moteur est nécessaire pour effectuer les phases de démarrage, c'est-à-dire commencer la levée du rideau, pour vaincre les effets de l'inertie. Or, les caractéristiques des moteurs électriques classiques ne sont pas suffisantes pour, lors des phases de démarrage, obtenir un couple assez élevé permettant de lever le rideau. Il est connu d'employer un réducteur pour réduire la vitesse de rotation du moteur. Ainsi, le couple disponible en sortie du réducteur est plus important que le couple fourni par le moteur, ce qui permet d'effectuer les phases de démarrage. Dans les systèmes d'entraînement de l'art antérieur, il est courant d'utiliser notamment un engrenage conique, un train épicycloïdal ou un système de transmission par poulie et courroie pour augmenter le couple disponible. Ces réducteurs augmentent significativement le coût des systèmes d'entraînement. De plus, la mise en oeuvre de tels réducteurs augmente les risques de défaillance du système d'entraînement et nécessite donc d'accroître la maintenance. D'autre part, les réducteurs diminuent le rendement global du système d'entraînement puisque le rendement d'un engrenage conique est de l'ordre de 0,7 à 0,8 et le rendement d'un système de transmission par poulie et courroie est de l'ordre de 0,95. D'autre part, l'encombrement d'un moteur électrique classique utilisé pour les systèmes d'entraînement de l'art antérieur est relativement élevé car le rotor et le stator sont logés dans un carter métallique qui est prévu pour évacuer la chaleur générée lors du fonctionnement du moteur. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau système d'entraînement en rotation d'un rideau de porte de manutention présentant un rendement relativement élevé, dont la construction est simplifiée, la fiabilité améliorée et le coût de fabrication réduit. A cet effet, l'invention concerne un système d'entraînement en rotation d'un tambour d'enroulement d'un rideau souple de porte de manutention. Les extrémités du tambour sont supportées chacune par une console qui repose sur un montant formant 2 glissière pour le rideau. Selon l'invention, le système d'entraînement comprend au moins un moteur électrique dont le stator est intégré à l'une des consoles et dont le rotor est en prise directe avec le tambour. Grâce à l'invention, l'entraînement du tambour est direct, autrement dit, le rotor du moteur électrique est directement en prise avec le tambour, sans l'intermédiaire d'un réducteur. Le rendement ainsi que la fiabilité du système d'entraînement conforme à l'invention sont donc améliorés. De plus, le stator est intégré à une des consoles, ce qui améliore la compacité du système d'entraînement et diminue les coûts de fabrication. En effet, le moteur n'est pas logé dans un carter et la chaleur dégagée par le moteur est évacuée par la console et d'autres éléments métalliques de la porte qui sont adjacents à la console. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel système d'entraînement peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Un rapport ayant, comme numérateur, une longueur du rotor mesurée le long d'un axe de rotation du moteur électrique, et comme dénominateur, un diamètre du rotor, est inférieur à 0,5, de préférence inférieur à 0,3. - Un couple nominal du moteur est compris entre 10 Nm et 70 Nm, de préférence de l'ordre de 35 Nm. - Le moteur électrique est de type asynchrone avec un stator notamment de type bobiné et un rotor notamment de type bobiné à bagues ou à conducteurs en court-circuit. - Le nombre de pôles du stator est compris entre 12 et 48, de préférence de l'ordre de 32. - Le moteur est soit de type synchrone, avec un stator notamment bobiné et un rotor notamment à aimants permanents, soit de type à courant continu, avec un rotor et un stator notamment bobinés ou à aimants permanents. - Le diamètre du rotor est compris entre 100 mm et 300 mm, de préférence de l'ordre de 200 m. - Une longueur d'un corps du rotor, mesurée le long d'un axe de rotation du moteur, est comprise entre 50 mm et 100 mm, de préférence de l'ordre de 75 mm. - Le moteur électrique est disposé dans un logement centré sur l'axe de rotation du moteur électrique ; un fond du logement, tourné du côté du tambour, est délimité par une paroi de la console ; un capot amovible est prévu à l'opposé du fond pour fermer le logement. L'invention concerne également une méthode de commande d'un tel système d'entraînement, dans laquelle, lors du début de la levée du rideau, on augmente la fréquence du courant d'alimentation du moteur électrique par rapport à la fréquence nominale du courant d'alimentation du moteur électrique, utilisée pour les phases de fonctionnement en régime établi. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un système d'entraînement en rotation d'un tambour de porte de manutention et d'une méthode de commande d'un tel système, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une porte de manutention dont le rideau est déplacé en service par un système d'entraînement conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté du détail Il à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de face en éclaté du détail Il, montrant le système d'entraînement ; et - la figure 4 est une vue en perspective en éclaté du détail Il, montrant le système d'entraînement. La figure 1 montre une porte de manutention P qui borde une ouverture rectangulaire 13 qui traverse une façade 8 d'un bâtiment représenté partiellement. La porte P comprend deux montants 6 verticaux dont les extrémités inférieures 61 reposent sur un une dalle 9 horizontale et dont les extrémités supérieures 62 sont assemblées chacune à une console 5A ou 5B. Dans la présente description, les termes « supérieur » et « inférieur » font référence à l'orientation de la porte P à la figure 1, qui correspond à l'orientation réelle, où les consoles 5A et 5B sont en haut et la dalle 9 est en bas. Les consoles 5A et 5B sont reliées entre elles par un caisson 4 horizontal qui délimite un volume intérieur sensiblement cylindrique à section circulaire et d'axe longitudinal A. Un tambour 3 qui s'étend selon l'axe longitudinal A est logé à l'intérieur du caisson 4. Un tablier ou rideau 2 est fixé le long du tambour 3 qui forme un arbre d'enroulement pour ce tablier ou rideau. Le rideau 2 comprend plusieurs lattes 22 horizontales reliées entre elles par des traverses 21 rigides. Les lattes 22 sont articulées avec les traverses 21. En variante, le rideau 2 est formé d'une seule pièce souple, éventuellement lattée. Un système d'entraînement 1 est prévu pour entraîner en rotation le tambour 3 autour de l'axe longitudinal A. Le système d'entraînement 1 comprend un moteur électrique 7 asynchrone logé à l'intérieur de la console 5A située à gauche à la figure 1. Lorsque le système d'entraînement 1 entraîne en rotation le tambour 3 autour de l'axe longitudinal A, le rideau 2 s'enroule ou se déroule, autour du tambour 3, en fonction du sens de rotation du moteur 7. Les extrémités latérales 23 du rideau 2 coulissent alors dans des glissières formées dans les montants 6. Le rideau 2 se déplace ainsi entre une position d'ouverture, où le rideau 2 est enroulé autour du tambour 3 et où l'ouverture 13 est dégagée, et une position de fermeture, où le rideau 2 ferme l'ouverture 13. Le rideau 2 est qualifié de « souple » car il est conçu pour pouvoir s'enrouler autour du tambour 3. Une interface de commande 10 installée à proximité de la porte P permet à l'utilisateur de manoeuvrer la montée et la descente du rideau 2. Une prise d'alimentation électrique 73, destinée à être reliée à l'interface de commande 10, est logée à l'intérieur de l'extrémité supérieure 62 du montant 6. En variante, la prise électrique 73 est une boite à bornes. La suite de la description concerne la console 5A située à gauche à la figure 1 et visible aux figures 2 à 4. Comme le montre la figure 4, la console 5A définit un logement cylindrique 52 centré sur l'axe longitudinal A. Le logement 52 est délimité par une paroi latérale 522 et par un fond 524, tourné vers le caisson 4 et perpendiculaire à l'axe longitudinal A. Un stator 71 du moteur 7 est disposé à l'intérieur du logement 52 de la console 5A. Le stator est de type bobiné. Les dimensions des consoles 5A et 5B sont choisies en fonction de celles du rideau 2 et de son encombrement lorsqu'il est enroulé autour du tambour 3. Les dimensions des consoles d'une porte de manutention de l'art antérieur sont suffisantes pour pouvoir loger le moteur 7 de l'invention dans l'encombrement radial de ces consoles 5A et 5B. En d'autres termes, les dimensions des consoles 5A et 5B perpendiculairement à l'axe A ne sont pas très supérieures aux dimensions correspondantes des consoles connues. Le stator 71 est constitué de plusieurs empilements 710 de tôles rectangulaires, fixés le long de la paroi latérale 522 du logement 52. Chaque empilement 710 constitue un pôle du stator 71. Un bobinage 711 est réalisé autour des empilements 710. La prise d'alimentation 73 alimente en énergie électrique le bobinage 711. Le stator 71 est fixe par rapport à la console 5A. Le stator 71 comprend environ 24 pôles. En fonction des dimensions du moteur électrique 7 et de la porte P, le nombre de pôles du moteur 7 varie entre 12 et 48. De préférence, le nombre de pôles est de l'ordre de 32. Un capot 51 amovible, circulaire et perpendiculaire à l'axe longitudinal A, est prévu à l'opposé du fond 524, pour fermer le logement 52. Des trous 510 et 530 sont percés respectivement dans le capot 51 et dans la console 5A et sont prévus pour recevoir chacun une vis 12 d'immobilisation du capot 51 sur la console 5A. Le fond 524 de la console 5A comprend un alésage centré sur l'axe longitudinal A dont les dimensions sont adaptées pour recevoir un roulement à billes 11A. De même, un alésage non débouchant qui n'est pas visible sur les figures est réalisé dans l'épaisseur du capot 51 et a des dimensions qui sont prévues pour recevoir un autre roulement à billes 11B. Un rotor 72 du moteur électrique 7 comprend un corps 721 et un arbre central 720, d'axe longitudinal A, qui dépasse axialement du corps 721. Le corps 721 est la partie du rotor 72 qui interagit avec le stator 71, par exemple des conducteurs en cours circuit, également appelés cage d'écureuil, ou un bobinage. Les roulements à billes 11A et 11B sont enfilés autour des extrémités axiales 722 et 724 de l'arbre central 720, de part et d'autre du corps 721, et viennent en butée contre des épaulements ménagés sur l'arbre central 720. Les roulements à billes 11A et 11B assurent le guidage en rotation du rotor 72 par rapport au stator 71 et à la console 5A. L'extrémité axiale 722 de l'arbre 720, tournée du côté du caisson 4, présente une section transversale hexagonale et l'extrémité axiale 31 du tambour 3, tournée vers la le système d'entraînement 1, comprend un trou 32 de section transversale hexagonale complémentaire, prévu pour recevoir l'extrémité 722 de l'arbre 720. Ainsi, l'arbre 720 est solidaire en rotation du tambour 3. En variante, la section de l'extrémité 722 peut être prévue en forme de polygone quelconque, par exemple carrée. Dans une autre variante, la section de l'extrémité 722 est circulaire et dans ce cas on prévoit des moyens de blocage en rotation, par exemple une clavette ou une goupille. On note L, une longueur axiale du corps 721 du rotor 72, mesurée le long de l'axe longitudinal A. On note D, le diamètre du corps 721 du rotor 72. Le diamètre D est légèrement inférieur au diamètre intérieur du stator 71. Le moteur électrique 7 se distingue des moteurs classiques par ses proportions particulières. En effet, la longueur L est relativement faible par rapport au diamètre D. Un rapport L/D ayant, comme numérateur, la longueur L et, comme dénominateur, le diamètre D, est inférieur à 0,5, de préférence inférieur à 0,3. Ces proportions permettent au moteur 7 de fournir un couple nominal relativement élevé, compris entre 10 Nm et 70 Nm, de préférence de l'ordre de 35 Nm. La longueur L est comprise entre 50 mm et 100 mm, de préférence de l'ordre de 75 mm. Le diamètre D est compris entre 100 mm et 300 mm, de préférence de l'ordre de 200 mm. Les dimensions et les proportions du moteur électrique 7 lui permettent, lors des phases de démarrage, autrement dit, lors du début de la levée du rideau 2, de fournir un couple suffisant pour soulever le rideau 2, malgré les effets de l'inertie. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un réducteur mécanique, tel qu'un engrenage ou un système à poulie et courroie pour augmenter le couple disponible sur l'arbre 720 du rotor 72. Le stator 71 étant directement intégré dans la console 5, sans carter intermédiaire, la chaleur du moteur 7 est évacuée par la console 5 et, par conduction thermique, par le montant 6, le caisson 4 et le tambour 3. Les éléments précités présentent ensemble une surface relativement importante en contact avec l'air, ce qui permet un bon refroidissement du moteur 7. Le moteur 7 étant directement en prise avec le tambour 3, la maintenance du système d'entraînement 1 est moins complexe et sa fiabilité est améliorée par rapport aux systèmes d'entraînement de l'art antérieur. La suite de la description concerne une méthode de commande du système d'entraînement 1, prévue pour augmenter le couple disponible sur l'arbre 720 du rotor 72. La fréquence du courant d'alimentation en énergie électrique du stator 71 est modulée en fonction des phases de fonctionnement de la porte P. Lors des phases de démarrage, la fréquence du courant d'alimentation du stator 71 est augmentée, ce qui permet au moteur 7 de fournir un couple plus élevé que lors du fonctionnement en régime établi, où un courant nominal est délivré. En complément, on peut équiper la porte P d'un dispositif anti-chute, tel qu'un contrepoids, un obstacle mécanique ou un dispositif selon FR-A-948- 724. Dans un autre mode de réalisation, chacune des consoles 5A et 5B est équipée d'un moteur 7, les deux moteurs étant synchronisés. Ainsi, les deux extrémités 31 du tambour 3 sont toutes les deux entraînées en rotation. En variante, le moteur 7 est un moteur synchrone ou à courant continu. Dans ce cas, il est nécessaire de mettre en oeuvre un dispositif pour l'alimentation du moteur, qui contrôle la fréquence ou le courant d'alimentation, tandis que pour un moteur asynchrone ce n'est pas forcément nécessaire. Pour un moteur synchrone, on peut mettre en oeuvre un moteur brushless, avec un stator bobiné et un rotor à aimants permanents. Pour un moteur à courant continu, on peut choisir un stator et un rotor bobinés ou à aimants permanents. Dans une autre variante, le moteur 7 est logé dans la console 5A située à droite à la figure 1. Les variantes décrites ci-dessus peuvent être combinées entre elles, totalement ou partiellement, dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1.- Système d'entraînement (1) en rotation d'un tambour (3) d'enroulement d'un rideau (2) souple de porte de manutention (P), les extrémités (31) du tambour (3) étant supportées chacune par une console (5A, 5B) qui repose sur un montant (6) formant glissière pour le rideau (2), caractérisé en ce que le système d'entraînement (1) comprend au moins un moteur électrique (7) dont le stator (71) est intégré à l'une des consoles (5A) et dont le rotor (72) est en prise directe avec le tambour (3). 2. Système d'entraînement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que un rapport (UD) ayant : - comme numérateur, une longueur (L) du rotor (72) mesurée le long d'un axe (A) de rotation du moteur électrique (7), et comme dénominateur, un diamètre (D) du rotor (72), est inférieur à 0,5, de préférence inférieur à 0,3. 3.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un couple nominal du moteur électrique (7) est compris entre 10 Nm et 70 Nm, de préférence de l'ordre de 35 Nm. 4.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est de type asynchrone avec un stator (71) notamment de type bobiné et un rotor (72) notamment de type bobiné à bagues ou à conducteurs en court-circuit. 5.- Système d'entraînement (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre de pôles du stator (71) est compris entre 12 et 48, de préférence de l'ordre de 32. 30 6.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur (7) est soit de type synchrone, avec un stator notamment bobiné et un rotor notamment à aimants permanents, soit de type à courant continu, avec un rotor et un stator notamment bobinés ou à aimants permanents. 25 7.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre (D) du rotor (72) est compris entre 100 mm et 300 mm, de préférence de l'ordre de 200 mm. 8.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une longueur (L) d'un corps (721) du rotor (72), mesurée le long d'un axe (A) de rotation du moteur électrique (7), est comprise entre 50 mm et 100 mm, de préférence de l'ordre de 75 mm. 9.- Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est disposé dans un logement (52) centré sur l'axe (A) de rotation du moteur électrique (7), en ce qu'un fond (524) du logement (52), tourné du côté du tambour (3), est délimité par une paroi de la console (5A) et en ce qu'un capot (51) amovible est prévu à l'opposé du fond (524) pour fermer le logement (52). 10.- Méthode de commande d'un système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors du début de la levée du rideau (2), on augmente la fréquence du courant d'alimentation du moteur électrique (7) par rapport à la fréquence nominale du courant d'alimentation du moteur électrique (7), utilisée pour les phases de fonctionnement en régime établi.