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Aimant permanent bipolaire annulaire pour moteurs à courant continu à induit tripolaire.
L'invention concerne un aimant permanent bipolaire annulaire, en particulier en hexaferrite de baryum, pour des mo- teurs courant continu à induit tripolaire.
Il est connu d'aimanter radialement ou diamétralement de tels aimants annulaires. Les Figs.l et 2 représentent schéma- tiquement des coupes d'un moteur courant continu dont l'aimant annulaire 1 en hexaferrite de baryum est aimanté radlalement (fig.l) ou diamétralement (fig.2). Une plaque de court-circuit' en fer doux est représentée par 3 et l'induit du moteur est repré- senté schématiquement par 4.
L'entrefer entre l'aimant permanent
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1 respectivement 2 et l'induit 4 est représenté par 5. Les lignes de force magnétiques 6, respectivement 7, traversent radialement l'aimant 1 dans le moteur représenté sur la tig.1 et diamétralement l'aimant 2 dans le moteur représenté sur la fig.2.
Un probité que posent les moteurs courant continuen parti- culier les petits moteurs pour tourne-disques ou appareils à alimentation par piles est le collage de l'induit traversé par du courant dans des positions préférées, déterminées par le champ magnétique, ce qui provoque une rotation irréglulière du moteur.
Un couple additionnel est nécessaire pour faire démarrer un tel moteur. Ce couple doit vaincre les forces qui maintiennent l'in- duit: dans ne position préférée. Une fois le moteur en marche,les positions de collage n'exercent plus d'influence, sauf la marche irrégulière.
Il est connu que les moteurs courant continu à aimanta- tion diamétrale de l'aimant annulaire ne présentant pas de posi- tions de collage. La variation d'induction autour de l'aimant fermanent y est purement sinusoïdale. Au contraire, les moteurs dont l'aimant est aimanté radialement , présentent de très nettes positions de collage. D'autre part, une aimantation radiale permet d'engendrer, toutes autres dimensions égales du moteur, un flux d'induit dépassant de plus de 50% le flux d'induit obte- nable par aimantation diamétrale. L'aimantation diamétrale conduit donc à des moteurs sans positions de collage, à flux d'induit notablement plus petit, donc à couple plus petit, tandis que l'aimantation radiale conduit à des moteurs dont le flux d'induit dépasse de 50% celui obtenu par aimantation diamétrale.
L'invention permet d'obtenir un moteur sans positions de collage ou ne présentant que des positions de collage peu nettes tout en ayant un grand flux d'induit par le fait que l'aimant permanent est muni, sur toute la périphérie, d'une aimantation dont : la composante radiale de l'induction n'est constituée, du moins en majeure partie, que par une onde fondamentale sinusoïdale et
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le troisième harmonique de cette onde.
L'invention est basée sur l'idée que pour un moteur sans positions de collage, l'induction superficielle 3,par exemple sur la surface intérieure de l'aimant annulaire,peut être expri- mée en fonction de l'angle # approximativement par la formule suivante
B (4) = C Br (1,14 sin + 0,23 sin 34) Dans cette expression , Br est l'induction rémanente du matériau de l'aimant et C est une constante tributaire des dimensions du moteur.
Afin d'obtenir un flux d'induit aussi grand que possi- ble, conformément à l'invention, le rapport de l'amplitude de l'onde porteuse à celle du troisième harmonique, doit être d'au moins 2 : 1, de préférence cependant d'environ 5 1.
Un moteur à aimant annulaire., aimanté conformément à. l'invention, n'a pratiquement pas de positions de collai-. et en- gendre un flux d'induit compris approximativement entre le frex d'induit d'un aimant annulaire à aimantation radiale et le flux d'induit d'un aimant annulaire à aimantation diamétrale.Comparati- vement à un moteur à aimant permanent à aimantation diamétrale, ne comportant pas de position de collage on obtient avec un aimant annulaire aimanté conformément à l'invention une augmentation du flux d'induit d'environ 20 à 25%.
Lorsque, dans un aimant annulaire aimanté conformément à l'invention, l'induction magnétique est mesurée sur la surface périphérique intérieure, par exemple à l'aide d'une sonde de Halle, on trouve une variation telle que représentée par la courbe 1 en gros traits sur la fig.4. Cette courbe a est constituée par une onde fondamentale b, sinusoïdale, et le troisième harmonique c de cette onde.
Une aimantation telle que représentée par la courbe A peut être réalisée de plusieurs manières sur un aimant annulaire.
Un procédé d'aimantation d'un aimant permanent conforme
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à l'invention présente la particularité que l'aimant permanent annulaire est en même temps soumis à un champ magnétique homogène diamétral et à deux champs magnétiques circulaires qui sont en- gendrés, en particulier par deux conducteurs traversés par des courants de sens opposés et qui , dans un plan perpendiculaire au champ homogène et passant par l'axe de l'aimant annulaire sont dirigés tant diamétralement que parallèlement par rapport à cet axe.
Il peut être avantageux de disposer, pendant l'aimanta- tion, un noyau en fer doux dans l'aimant annulaire permanent.
La description qui suit avec référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif , fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que des dessins faisant, bien enten- du, partie de l'invention. la Fig.3 représente un montage permettant d'aimanter un aimant conforme à l'invention.
Un aimant annulaire 8, en hexaferrite de baryum( est soumis à un champ magnétique homogène diamétral 9 provenant de deux bobines annulaires 10a et 10b, disposées l'une derrière l'autre et traversées par un courant de même sens. Les bobinas annulaires 10 ne sont représentées que schématiquement,car une telle disposition est connue. Au champ magnétique diamétral homo- gène 9 sont superposés deux champs magnétiquesc circulaires 11 et 12 qui sont engendrés par deux conducteurs 13 et 14 longeant extérieurement l'aimant permanent 8, parallèlement à l'axe de celui-ci, et traversés par des courants de sens opposés. De pré- férence, les bobines 10 et les conducteurs 13 et 14 sont montés en série et sont constitués avantageusement par un seul tronçon de fil.
Par superposition des champs magnétiques 9,11 et 12,on introduit dans l'aimant annulaire 8 une aimantation résultante dont les variations des lignes de force sont comprises entre les
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variations obtenues dans le cas d'une aimantation radiale et de celles obtenues dans le cas d'une aimantation diamétrale lorsque les bobines d'aimantation sont connectées de la manière venant d'être décrite et qu'elles sont traversées par une impulsion de .courant résultant par exemple de la décharge d'un condensateur.
L'aimantation obtenue de cette manière présente à la périphérie de l'aimant une variation d'induction correspondant, du moins approximativement, à la courbe A de la fig.4. Pour rappro- cher encore la variation d'induction de la forme idéale, on peut éventuellement insérer, pendant l'aimantation,un noyau de fer doux dans l'aimant annulaire permanent 8.
L'aimant annulaire ne doit pas nécessairement être en une seule pièce; il peut être constitué par un certain nombre de segments annulaires assemblés.