Brevet FR2981224A1 — publié le 20130412

La présente invention concerne un moteur à induction, destiné à être placé à l'intérieur d'un actionneur tubulaire pour applications domotiques, permettant notamment de dérouler et/ou enrouler toiles, stores, écrans, ou volets roulants, et un procédé d'assemblage de ce moteur. Les moteurs à induction comprennent classiquement un stator comprenant un alésage à l'intérieur duquel est disposé un rotor. Le stator comprend des dents réparties régulièrement sur sa paroi interne et séparées par des encoches. Les dents supportent des bobines, qui s'étendent dans les encoches. Les bobines permettent l'établissement d'un champ magnétique tournant provoquant la rotation du rotor. L'ensemble des bobines forme le bobinage. Il est souhaitable que les moteurs destinés à être logés dans des actionneurs pour applications domotiques émettent le moins de bruit possible pour le confort des utilisateurs. Le bruit a pour origine les vibrations à l'intérieur du moteur. Les vibrations sont généralement engrendrées par les jeux existants entre les composants du moteur et notamment l'excentricité du rotor dans l'alésage statorique. Par ailleurs, une partie du bobinage forme classiquement saillie au-delà des extrémités du stator. Ces saillies sont appelées têtes de bobinage ou chignons. Leur détérioration, pendant ou après assemblage, notamment du fait de l'appui axial d'un composant sur le stator, peut provoquer le dysfonctionnement du moteur. Aussi est il important de protéger les chignons pour la fiabilité du moteur. Il est connu de protéger les chignons avec par exemple un organe de protection qui prévient leur contact avec l'arbre rotorique. Mais la présence de cet organe de protection tend à éloigner les paliers servant à assurer la rotation du rotor. Elle peut donc accroître l'excentricité. D'autres contraintes d'assemblages peuvent également conduire à maintenir les paliers de part et d'autre des organes de protection. Aussi la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces 30 inconvénients en proposant un moteur à induction permettant un recentrage immédiat du rotor dans l'alésage statorique afin de limiter l'intensité du bruit émis en fonctionnement. A cet effet, la présente invention a pour objet un moteur à induction, capable d'être logé dans le corps creux d'un actionneur 35 sensiblement longitudinal pour l'enroulement/déroulement de toiles, écrans, stores ou volets roulants, caractérisé en ce que le moteur comprend : (i) un stator, (ii) un ensemble rotorique, (iii) un bol, capable de protéger un chignon formé à une extrémité du stator, le bol comprenant une jupe intérieure, (iv) des moyens de support de l'ensemble rotorique autorisant la rotation de l'ensemble rotorique par rapport au stator, les moyens de support comprenant un palier disposé à l'intérieur de la jupe intérieure, le palier comprenant une zone de double appui axial et radial contre le stator. Ainsi, le moteur à induction selon l'invention permet grâce à un double appui axial et radial direct entre le palier et le rotor de diminuer la chaîne de côtes entre ces éléments, donc les jeux et vibrations associées. Il en résulte une intensité sonore moindre en fonctionnement, pour un meilleur confort des utilisateurs. Notamment, la chaîne de côtes entre le stator et le rotor comprend uniquement la côte du palier, sans autre élément intermédiaire, le palier assurant à lui-seul le contact tournant direct entre le stator et le rotor. Selon une autre caractéristique du moteur selon l'invention, le palier comprend une paroi extérieure et la zone de double appui est formée par l'extrémité de la paroi extérieure du palier et une face d'une nervure annulaire située sur la paroi extérieure. Selon une autre caractéristique du moteur selon l'invention, la nervure annulaire forme un premier épaulement conformé pour venir en appui axial contre le stator et délimite une portée conformée pour venir en appui radial contre le stator. Selon encore une autre caractéristique du moteur selon l'invention, 25 les moyens de support comprennent un roulement disposé à l'intérieur du palier. Le roulement permet de diminuer davantage le bruit par rapport à l'utilisation d'un palier seul pour assurer la rotation du rotor par rapport au stator. Dans ce cas la chaîne de côtes entre le stator et le rotor comprend les 30 côtes du palier et du roulement, sans autre élément intermédiaire. De manière avantageuse, le palier comprend une paroi intérieure avec un épaulement orienté du côté opposé au stator, le roulement venant en appui contre l'épaulement. Cela permet un montage du roulement de l'extérieur vers l'intérieur, 35 c'est-à-dire en direction du stator. Avantageusement, le moteur comprend des moyens de contrainte du roulement en direction de l'épaulement. Il peut s'agir d'un entraîneur monté serré sur l'arbre rotorique et en appui contre le roulement ou bien d'une bague solidaire de l'arbre sur laquelle prend appui un ressort précontraint venant plaquer le roulement contre l'épaulement. L'objectif de ces moyens de contrainte est de supprimer les jeux du roulement et de garantir le maintien des paliers contre le stator. Selon un mode de réalisation, les moyens de contrainte comprennent un organe d'appui solidaire d'un arbre rotorique et des moyens 10 de rappel tendant à plaquer le roulement contre l'épaulement. Selon une forme d'exécution, l'ensemble rotorique comprend un rotor s'étendant au moins partiellement à l'intérieur du palier. Avantageusement, le moteur comprend un élément électriquement isolant interposé entre le palier et la jupe intérieure. 15 Cela prévient les risques de contact électrique entre le chignon et un élément électriquement conducteur, de nature à provoquer un court-circuit à l'origine d'une panne du moteur. Selon une autre caractéristique du moteur selon l'invention, le palier comprend une paroi extérieure recouverte par l'élément électriquement 20 isolant, et comprenant un deuxième épaulement et un troisième épaulement opposés, contre lesquels vient en appui l'élément électriquement isolant, en vue de le bloquer axialement par rapport au palier. Selon un mode de réalisation, l'élément électriquement isolant est surmoulé sur le palier. 25 Selon une autre caractéristique du moteur selon l'invention, le moteur comprend un deuxième palier similaire et les deux paliers sont disposés symétriquement dans le moteur. De manière avantageuse, le bol est apte à centrer le stator dans le corps creux de l'actionneur sensiblement longitudinal. 30 Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci concerne un procédé d'assemblage d'un moteur à induction ayant les caractéristiques précitées, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - disposer un bol à chaque extrémité du stator de manière à protéger les chignons des étapes ultérieures d'assemblage, 35 - insérer dans la jupe intérieure de l'un des bols un palier jusqu'à ce que le palier parvienne en appui axial et radial contre le stator, - mettre en place à l'intérieur du palier et d'un alésage central du stator, un ensemble rotorique. Avantageusement, l'insertion du palier dans la jupe intérieure du bol s'effectue en direction du stator. Le procédé d'assemblage du moteur selon l'invention peut comprendre une étape supplémentaire consistant à : - insérer dans la jupe intérieure de l'autre bol un palier similaire au précédent, jusqu'à ce que ce palier parvienne en appui axial et radial contre le stator. Le procédé d'assemblage du moteur selon l'invention peut être tel que l'étape d'insertion du palier comprend une étape de déformation de la jupe intérieure du bol. Ces caractéristiques et d'autres de la présente invention, ainsi que leurs avantages, ressortiront clairement de la description qui suit d'un mode de 15 réalisation d'un moteur à induction selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 montre un moteur à induction selon un mode particulier de réalisation de l'invention, 20 - La figure 2 montre un détail de la figure 1, - Les figures 3 et 4 sont des vues en perspective d'un bol équipant un moteur à induction selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 5 est une vue en coupe d'un bol équipant un moteur à 25 induction selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 6 est une vue en perspective d'un palier équipant un moteur à induction selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 7 est une vue de profil d'un palier destiné à équiper un moteur à induction selon un mode de réalisation de l'invention, 30 - La figure 8 est un détail de la figure 7, - La figure 9 est une vue en coupe selon la ligne I - I de la figure 7, - La figure 10 est une vue de profil d'un ensemble comprenant un palier et un élément isolant destiné à équiper un moteur à 35 induction selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 11 est une vue de dessus de l'ensemble comprenant un palier et un élément isolant destiné à équiper un moteur à induction selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 12 est une vue en coupe selon la ligne II - II de la figure 11, - La figure 13 est un détail de la figure 12. La figure 1 montre un moteur 1 à induction selon un mode particulier de réalisation de l'invention. Le moteur 1 peut être à double sens de rotation. Il comprend notamment un stator 2 et un ensemble rotorique. L'ensemble rotorique comporte un rotor 3, par exemple à cage d'écureuil. Le rotor 3 est solidaire d'un arbre 4. Le moteur 1 est destiné à être inséré dans le corps creux d'un actionneur (non représenté) sensiblement longitudinal. Cet actionneur est destiné à être fixé à un bâtiment, horizontalement, et à servir à des applications domotiques, par exemple l'enroulement/déroulement de toiles, d'écrans, de stores ou de volets roulants. Ainsi, le moteur 1 est de forme sensiblement tubulaire. Autrement dit, la longueur du stator 2 est généralement plus importante que son diamètre extérieur. Le stator 2 peut comprendre un paquet de tôles formant un alésage central 6. Le rotor 3 est disposé à l'intérieur de l'alésage central 6. Le stator 2 est centré dans le corps creux de l'actionneur longitudinal. Le stator 2 comprend, sur la circonférence de son alésage central 25 6, une pluralité de rainures (non visibles) s'étendant axialement et débouchant à chaque extrémité 7 du stator 2. Ces rainures sont également appelées encoches statoriques. Les encoches statoriques délimitent entre elles des dents (non visibles) autour desquelles sont enroulées des bobines. L'ensemble des 30 bobines forme le bobinage. Une partie du bobinage s'étend généralement au-delà des extrémités 7 du stator 2, et forme des excroissances ou saillies appelées chignons. Ainsi, le stator 2 présente à chaque extrémité 7 un chignon (non représenté). Afin d'éviter le dysfonctionnement du moteur 1, les chignons 35 doivent être protégés et isolés. Le moteur 1 comprend des moyens de protection de chaque chignon. Dans l'exemple des figures 1 à 5, les moyens de protection comprennent un bol 9 formant boîtier de protection. Le bol 9 présente une base 11 depuis laquelle s'étendent une jupe extérieure 12 et une jupe intérieure 13. La jupe extérieure 12 et la jupe intérieure 13 délimitent entre elles un espace 14, dans lequel s'étend chaque chignon. Le moteur 1 présenté à la figure 1 comprend deux bols 9, à chaque extrémité 7 du stator 2. Les deux bols 9 sont similaires, et sont disposés symétriquement de part et d'autre du stator 2. Les bols 9 peuvent être réalisés en matière isolante souple ou rigide déformable. En particulier, la jupe intérieure 13 est déformable sous l'action d'un effort radial centrifuge. La jupe extérieure 12 comprend une portée 16. La portée 16 est conformée pour venir en appui contre la paroi intérieure du corps creux de l'actionneur longitdunal dans lequel est destiné à être inséré le moteur 1. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 3 à 5, la jupe extérieure 12 présente une forme cylindrique. A l'opposé de la base 11, la jupe extérieure 12 présente un contour 18 destiné à venir en appui contre une des extrémités 7 du stator 2. Selon le mode de réalisation des figures 3 à 5, le contour 18 comprend une pluralité de pattes 19. Les pattes 19 s'étendent dans le prolongement de la jupe extérieure 12. Chaque patte 19 est conformée pour être logée dans un évidement (non visible) ménagé sur la circonférence extérieure du stator 2. Ainsi, les pattes 19 préviennent tout mouvement relatif radial entre le stator 2 et chaque bol 9. De plus, la jupe extérieure 12 est conformée pour épouser la forme de la paroi intérieure du corps creux de l'actionneur longitudinal. Ainsi, grâce à la jupe extérieure 12, les bols 9 permettent de centrer le stator 2 dans l'actionneur longitudinal. Chaque jupe intérieure 13 permet de protéger un chignon pendant et après l'assemblage du moteur 1. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 3 à 5, la jupe intérieure 13 présente une forme tronconique. L'intérieur de la jupe intérieure 13 est destiné à recevoir des moyens de support de l'arbre 4. Les moyens de support peuvent comprendre un palier 21 et un roulement 22 (par exemple à billes) qui seront décrits plus en détail ci-après. La jupe intérieure 13 est capable de se déformer lorsque les 35 moyens de support sont mis en place. Lors de l'assemblage du bol 9 contre le stator 2, la jupe intérieure 13 est dans une position de repos : elle n'est pas déformée, car les moyens de support sont absents. Par conséquent, l'espace 14 présente une ouverture maximale. L'ouverture maximale de l'espace 14 facilite la mise en place de chaque bol 9 sans risque de blesser le chignon. Comme illustré aux figures 3 à 5, la jupe intérieure 13 est fendue 5 d'une pluralité d'entailles 24. Deux entailles 24 successives délimitent entre elles une languette 25. Les languettes 25 présentent une extrémité liée à la base 11 et une extrémité libre. Elles sont aptes à se déformer lorsque les moyens de support de l'ensemble rotorique sont insérés dans la jupe intérieure 13. Les extrémités 10 libres des languettes 25 délimitent un contour de diamètre inférieur au diamètre de l'alésage central 6. Le diamètre de ce contour est aussi inférieur au plus grand diamètre extérieur du palier 21. Le moteur 1 peut comprendre des cales 26 représentées sur la figure 2, disposées à chaque extrémité 7 statorique et destinées à servir 15 d'isolation électrique au stator. Ces cales 26 ne doivent pas être déplacées ou dégradées lors du montage (demande des normes UL et européennes). Le nombre de languettes 25 peut être égal au nombre d'encoches statoriques et au nombre de dents du stator 2. Le cas échéant, chaque languette 25 est disposée dans la prolongation de l'une des dents du stator 2. 20 Le risque qu'une partie du chignon traverse une des entailles 24 et soit abîmé est ainsi amoindri. Alternativement, pour un même résultat, la jupe intérieure 13 est fabriquée à partir de plastique à mémoire de forme. Elle est ainsi capable de se déformer lorsque les moyens de support sont mis en place, protégeant ainsi les 25 chignons tout en venant en appui sur le palier 21. Le moteur 1 représenté sur la figure 1 comprend deux paliers 21 similaires, et deux roulements 22. Les paliers 21 et les roulements 22 sont placés symétriquement de part et d'autre du stator 2. Les paliers 21 sont par exemple fariqués en métal fritté ou en métal usiné. 30 Lors de l'insertion du bol 9 par-dessus les chignons, le diamètre de l'extrémité libre de la jupe intérieure 13 étant inférieur au diamètre de l'alésage central 6, le risque de déplacer axialement les cales 26 ou de blesser les chignons est très faible voire inexistant. Chaque palier 21 est ensuite disposé à l'intérieur de l'une des jupes 35 intérieures 13. Lorsque le palier 21 est en place dans la jupe intérieure 13 correspondante, celle-ci présente une déformation essentiellement radiale. L'espace 14 est alors restreint, mais les cales 26 et le chignon ont été protégés au cours de la mise en place des moyens de support. En effet les extrémités libres des languettes 25 viennent repousser radialement les cales 26 et les chignons, sans les déplacer axialement. De plus, grâce à cette configuration, les moyens de support peuvent être placés au plus près du stator 2 pour un meilleur guidage. Comme cela est visible sur les figures 6 à 9, chaque palier 21 peut être de forme sensiblement cylindrique. Chaque palier 21 comprend une paroi extérieure 27 et une paroi intérieure 28. La paroi extérieure 27 comprend une nervure annulaire 30. La nervure annulaire 30 est agencée pour former un premier épaulement 31. Le premier épaulement 31 est destiné à venir en appui direct contre l'une des extrémités 7 du stator 2. La nervure annulaire 30 est également agencée pour former une 15 portée 32. La portée 32 est destinée à venir en appui direct contre une paroi intérieure de l'alésage central 6. Ainsi, chaque palier 21 est en appui direct axial d'une part, et en appui direct radial d'autre part, contre le stator 2. Ces appuis directs réduisent la chaîne de cotes entre le rotor 3 et le stator 2. Ils permettent donc un meilleur 20 centrage du rotor 3 dans l'alésage central 6. Cela limite les problèmes de bruit dus à l'excentricité du rotor 3 et du stator 2. La paroi intérieure 28 comprend un épaulement 34. Chaque roulement 22 est destiné à venir à proximité ou en appui contre l'épaulement 34 correspondant. En principe, un jeu est laissé au montage entre le roulement 25 et l'épaulement pour ne pas risquer de dégrader le roulement lors de la mise en place sous contrainte ainsi que lors d'une chute éventuelle de l'actionneur. L'épaulement 34 est orienté vers l'extérieur, c'est-à-dire opposé au stator 2, de sorte que le montage des roulements 22 s'effectue après celui des paliers 21. L'épaulement 34 marque la démarcation d'un premier tronçon 36 et 30 d'un deuxième tronçon 37 de palier 21. Le diamètre intérieur du premier tronçon 36 est supérieur au diamètre intérieur du deuxième tronçon 37, de sorte que le rotor 3 s'étend partiellement dans le premier tronçon 36 de chaque palier 21. Ces différentes démarcations permettent de garantir la rigidité du palier 21 tout en accommodant l'extrémité du rotor 3. 35 Le moteur 1 peut comprendre un élément 39 électriquement isolant, visible par exemple sur les figures 10 à 13. L'élément 39 électriquement isolant est destiné à recouvrir la paroi extérieure 27 de chaque palier 21 afin de prévenir un contact électrique de nature à provoquer un court-circuit entre un chignon et un élément électriquement conducteur du moteur 1. Une sécurité électrique peut être réalisée par l'élément 39. Comme cela est représenté sur la figure 12, la paroi extérieure 27 du palier 21 peut comprendre un deuxième épaulement 41, également formé par la nervure annulaire 30, et un troisième épaulement 42, formé par une collerette 43. L'élément 39 électriquement isolant est conformé pour coopérer avec le deuxième épaulement 41 et le troisième épaulement 42. Le deuxième épaulement 41 et le troisième épaulement 42 permettent de positionner et maintenir axialement en position l'élément 39 électriquement isolant. L'élément 39 électriquement isolant peut être surmoulé. Il recouvre avantageusement la nervure annulaire 30 et la collerette 43, comme cela est visible sur les figures 10 à 13. Afin de bloquer les roulements 22 à l'intérieur de chaque palier 21, le moteur 1 peut comprendre un organe 44 d'appui solidaire d'une extrémité de l'arbre 4 rotorique, et des moyens de rappel, par exemple un ressort 45 précontraint, prenant appui contre l'organe 44 et tendant à repousser le roulement 22 vers l'épaulement 34. A une autre extrémité de l'arbre 4 rotorique, un entraîneur 46, destiné à coopérer avec un réducteur (non représenté), peut être monté serré sur l'arbre 4, en appui éventuel sur le roulement 22 correspondant. L'assemblage du moteur 1 à induction est décrit ci-après. Il s'agit d'abord de mettre en place les bols 9 contre chaque extrémité 7 du stator 2 afin de protéger les chignons en les logeant dans l'espace 14 délimité entre la jupe extérieure 12 et la jupe intérieure 13 de chaque bol 9. A ce stade, les jupes intérieures 13 ne sont pas déformées. L'espace 14 présente donc une ouverture maximale qui permet d'y insérer les chignons sans danger. Il s'agit ensuite de mettre en place les moyens de support de l'ensemble rotorique, à un côté du stator 2. Il s'agit donc d'insérer un palier 21 dans le bol 9 correspondant, avantageusement en l'appuyant directement contre le stator 2. La mise en place du palier 21 provoque la déformation progressive de la jupe intérieure 13 dans laquelle il est inséré. Le chignon au contact de la jupe intérieure 13 est délicatement repoussé mais reste protégé du palier 21. Le palier 21 est inséré jusqu'à ce que le premier épaulement 31 et la portée 32 viennent en appui contre le stator 2. Cette étape consiste également, dans la forme de réalisation présentée sur la figure 1, à insérer un roulement 22 dans le palier 21, et à chasser ce roulement 22 vers l'épaulement 34. Il est à noter que le palier 21 et le roulement 22 sont insérés de l'extérieur vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction du stator 2. Il reste à contraindre ce roulement 22 pour le maintenir plaqué dans la direction de l'épaulement 34, mettre en place sur le rotor 3 les moyens de support destinés à être disposés de l'autre côté du stator 2, puis insérer le rotor 3 sur lequel on vient de placer un palier 21 dans l'autre bol 9 et l'alésage central 6 du stator 2. Au cours de cette insertion, le palier 21 préalablement disposé sur le rotor 3 repousse les languettes 25 de la jupe intérieure 13 de cet autre bol 9. Ce palier 21 vient, comme le précédent, en appui direct axial et radial contre le stator 2. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent possibles, notament du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.