Moteur synchrone à autodémarrage Dans nombre d'applications électriques on a affaire à des appareils qui doivent être entraînés à une vitesse parfaitement constante. Tel est le cas, par exemple, des innombrables appareils utilisés en hor logerie technique, dans lesquels les moteurs sont des bases de temps, ou des tourne-disques., des mécanismes d'entraînement d'une bande ou d'un fil magnétique dans les appareils d'enregistrement et de reproduction des sons, et de bien d'autres dispositifs de ce genre.
Il importe, par conséquent, que les mo teurs électriques qui commandent ces appareils tour nent à une vitesse constante.
On connaît déjà plusieurs solutions pour main tenir constante la vitesse d'un moteur électrique, qu'il soit alimenté en courant continu ou en cou rant alternatif.
Mais la plupart des solutions connues ne sont pas applicables aux petits moteurs électri ques, à cause des complications constructives et de l'encombrement souvent excessif qu'elles entraînent. D'autre part, l'emploi de moteurs synchrones, qui assureraient de manière satisfaisante une rotation constante, a le désavantage d'exiger des dispositifs auxiliaires pour le démarrage du moteur, ce qui a comme conséquence un accroissement du prix de re vient et de l'encombrement du moteur.
Afin d'éli miner ces dispositifs auxiliaires, on a déjà proposé un moteur asynchrone-synchronisé alimenté par un courant biphasé ou triphasé, à variation de réluc tance d'induit. Dans ce moteur le rotor est constitué par un cylindre métallique portant des saillies en forme de pôles. Lors du démarrage du moteur, le cy lindre métallique forme un rotor en court-circuit et est entrainé en rotation sous l'action du champ tour nant engendré par l'inducteur.
Au synchronisme, les saillies du rotor agissent comme des pôles magnéti- ques, de sorte que le rotor tourne à la vitesse de synchronisme. Ce moteur toutefois présente l'incon vénient d'un entrefer de très grandes dimensions ce qui entraîne un encombrement excessif, un faible facteur de puissance et un très bas rendement.
La présente invention a pour but de fournir un moteur synchrone à autodémarrage qui soit exempt des inconvénients susmentionnés. Ce moteur com prend un rotor muni d'au moins -une bague conduc trice fonctionnant lors du démarrage comme un in duit en court-circuit d'un moteur asynchrone et d'au moins un organe aimanté, destiné à assurer l'entraî nement du rotor à la vitesse de synchronisme,
le ro tor étant logé dans un stator agencé de manière à produire un champ tournant. Ce moteur est caracté risé en ce que ledit organe aimanté est constitué par une bague formant un aimant permanent, faite en matière à pertes par courants de Foucault et par hystérésis presque nulles et montée sur un moyeu en matière non magnétique sur lequel est montée co- axialement ladite bague conductrice.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du moteur selon l'in vention.
La fig. 1 montre une vue en plan d'un mo teur alimenté par un courant monophasé.
Les fig. la et lb montrent respectivement une vue en élévation avec coupe partielle et une vue de face du rotor du moteur de la fig. 1.
Les fig. <I>2a</I> et<I>2b</I> montrent respectivement une vue en élévation avec coupe partielle et une vue de face d'une variante du rotor du moteur de la fig. 1. Les fig. 3a, 3b et 3c sont des vues en élévation, avec coupes partielles de trois variantes du rotor des fig. <I>2a</I> et<I>2b.</I>
Les fig. 4a et 4b montrent respectivement une vue en élévation avec coupe partielle et une vue de face d'une autre variante du rotor du moteur de la fig. 1.
Les fig. <I>5a</I> et 5b sont des figures semblables aux fig. <I>4a</I> et<I>4b,</I> montrant une autre variante du rotor du moteur de la fig. 1.
Les fig. 6a et 6b sont des figures semblables aux fig. <I>4a</I> et<I>4b,</I> montrant une autre variante du rotor du moteur de la fig. 1.
En se rapportant à la fig. 1, on voit que le mo teur représenté est constitué par un noyau statorique 1 en forme de C, formé de tôles magnétiques minces assemblées par des boulons 5. Sur un côté du noyau 1 est monté l'enroulement inducteur, constitué par une bobine 2, qui est alimentée par un courant mono phasé.
Le noyau statorique 1 est pourvu de deux pai res de pièces polaires 3, 3' et 4, 4' respectivement, deux à deux opposées entre lesquelles est monté, et peut tourner, un rotor 7. Sur deux pièces polaires diamétralement opposées appartenant à deux pôles différents, c'est-à-dire sur les pièces polaires 3' et 4 dans le cas de la fig. 1, sont montés des anneaux 6 et 6' respectivement, en métal bon conducteur, mais non magnétique, par exemple en cuivre ou en laiton.
Cette disposition, déjà connue, permet de créer un champ tournant entre les pièces polaires du noyau statorique, pour entraîner le rotor 7. En effet,
le flux magnétique alternatif engendré dans le noyau stato- rique 1 par la bobine 2 produit dans ces anneaux 6 et 6' des courants induits décalés de 90o par rap port au courant d'alimentation et ces courants pro duisent à leur tour un flux magnétique alternatif dé calé de 90,1 par rapport au flux magnétique induc teur, de sorte qu'entre les deux paires de pièces polaires opposées 4 et 3',
3 et 4' on obtient deux flux magnétiques alternatifs, décalés de 900 dans le temps et dans l'espace, qui forment par conséquent, ainsi que l'on sait, un champ tournant.
Le rotor 7, qui sera décrit plus en détail ci-après, est construit de manière à pouvoir fonctionner com me un rotor en court-circuit lors du démarrage du moteur et comme un rotor d'un moteur synchrone lorsqu'il atteint la vitesse de synchronisme.
En se rapportant aux fig. 1a et lb, le rotor est constitué par un support cylindrique 8, en forme de poulie, présentant un moyeu 9 destiné au montage sur un arbre non représenté. Dans le support 8 sont ménagés des trous 11, qui servent à alléger la cons truction. Le support cylindrique 8 est de préférence formé d'un métal léger, par exemple en aluminium, mais il pourrait être formé tout aussi bien d'une ma tière non métallique, telle qu'une matière synthétique moulée, présentant une résistance mécanique suffi sante.
Sur la face extérieure du support 8 est forcée une bague conductrice 10, par exemple en cuivre ou en fer doux, maintenue contre les épaulements 8' et 8" du support 8. Un aimant permanent en forme d'un anneau 12 est fixé sur le bord du support-8, au moyen d'un adhésif convenable.
De ce qui précède il ressort que le rotor 7 com prend deux induits qui, au point de vue électrique, fonctionnent de manières différentes. Le premier in duit, constitué par une bague conductrice 10, fonc tionne comme un rotor en court-circuit d'un moteur asynchrone et l'autre induit, formé par l'aimant per manent 12, fonctionne comme le rotor à polarités alternées d'un moteur synchrone. Au moment du démarrage du moteur, le champ tournant créé par l'inducteur entraîne en rotation, de la manière con nue, la bague métallique 10.
Au fur et à mesure que la vitesse du rotor 7 augmente, les courants induits dans la bague conductrice 10 diminuent. Au syn chronisme, les courants induits dans la bague 10 sont nuls et c'est alors l'aimant permanent 12 qui est entramé en rotation par le champ tournant. Il y a lieu de remarquer que la vitesse de synchronisme, c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'aimant permanent entre en fonction, dépend uniquement de la fréquence du courant d'alimentation et du nombre de paires de pôles de l'aimant permanent 12.
Si, comme dans le cas de la fig. lb l'aimant permanent n'a qu'une seule paire de pôles, et si la fréquence du courant d'alimentation est de 50 Hz, la vitesse de synchro nisme sera de 3000 t/min. Il est évident, toutefois, que l'anneau aimanté 12 peut avoir un nombre de paires de pôles supérieur, de sorte que la vitesse de synchronisme peut être réduite en proportion.
Les fig. 2a, 2b et 3a, 3b et 3c montrent des va riantes du rotor décrit. Dans l'exemple de la fig. 2a, sur la face extérieure du support 8 sont forcées des bagues conductrices 10, par exemple, en cuivre ou en fer doux (trois dans le cas de la fig. 2a), accolées l'une à l'autre et maintenues contre un épaulement 8' du support 8.
Un aimant permanent en forme d'an neau 12 est également forcé sur le support 8, con tre les bagues 10, et, afin de maintenir fermement l'ensemble des bagues conductrices et de l'aimant permanent, le bord 8" du support est refoulé sur l'ensemble, après le montage ainsi qu'il est claire ment indiqué à la fig. 2a.
Les trois bagues métalli ques 10 peuvent être séparées entre elles par une mince couche de vernis isolant, mais en général la couche d'oxyde qui se forme sur les faces de ces bagues suffit à produire un isolement électrique sa tisfaisant, afin de réduire les courants parasites dans les bagues.
Dans l'exemple de la fig. 3a, le rotor 7 comprend deux aimants permanents en forme d'anneau, 12 et 12a respectivement, intercalés entre les bagues con ductrices 10. Les deux anneaux 12 et 12a peuvent être montés de manière que leurs pôles de même nom soient alignés sur une même génératrice du ro tor, ou bien de manière que leurs pôles de même nom soient décalés entre eux. Dans le cas de la fig. 3b l'aimant permanent 12 est fixé sur le bord du support 8, au moyen d'un adhésif convenable comme dans le cas de la fig. 1a.
Dans l'exemple de la fig. 3c, l'aimant permanent 12 est forcé sur une bague conductrice 10a, dont le dia mètre extérieur est inférieur à celui des bagues con ductrices 10, la bague 10a étant forcée à son tour sur le support 8- Les fig. 4a et 4b montrent une autre variante du rotor du moteur représenté. Ici l'aimant permanent 12 est formé d'un anneau qui est forcé sur les ba gues conductrices 10. Ainsi qu'il est indiqué à la fig. 4b, l'aimant permanent présente deux paires de pôles N - S.
Dans les exemples selon les fig. <I>2a, 3b, 3c</I> dé crits ci-dessus, la partie du rotor qui fonctionne com me un induit asynchrone, est constituée de bagues métalliques accolées, séparées par une mince couche isolante. Dans des cas particuliers, afin d'améliorer le facteur de puissance du moteur, on peut consti tuer cette partie par un paquet de tôles magnétiques minces. Les fig. 6a et 6b montrent le rotor de cette forme d'exécution. Sur le support 8 est forcé un pa quet feuilleté 13, dont les tôles sont assemblées au moyen de boulons 14 en cuivre ou en aluminium.
Sur le même support est ensuite monté l'aimant per manent 12, en forme de bague, qui peut avoir une seule paire ou plusieurs paires de pôles, ainsi qu'il a été dit plus haut.
Les fig. 5a et 5b montrent une variante du rotor dans laquelle un moyeu en matière non magnétique 22 présente un rebord 23 contre lequel est collée une bague aimantée 26 qui est ainsi séparée magnétique- ment d'un empilage de bagues de fer doux 24 alter nant avec des bagues d'acier trempé 25 réparties dans cet exemple à raison d'une sur trois.
Dans tous ces exemples, les bagues magnétiques sont faites en matière à courbe d'hystérésis étroite et à courants de Foucault presque nuls, puis aimantées. Ces bagues magnétiques peuvent être par exemple en ferrite à très bonne perméabilité, par exemple en Ferroxdure (marque déposée).
Il convient enfin de remarquer que, bien que les exemples précédents se rapportent à un moteur syn chrone à autodémarrage alimenté par un courant monophasé, le même rotor pourrait tout aussi bien être monté dans un stator biphasé, triphasé ou, en général, polyphasé.