CH362742A - Moteur synchrone à autodémarrage unidirectionnel - Google Patents

Description

  Moteur synchrone à     autodémarrage        unidirectionnel       La présente invention a     pour    objet un moteur       synchrone    à     autodémarrage    unidirectionnel,     com-          prenant    un     circuit    magnétique     inducteur,        constitué     par     une    culasse annulaire et par des     pièces    polaires  longitudinales     imbriquées    s'étendant alternative  ment à     partir    des deux côtés     de    la culasse,

   un en  roulement     inducteur        annulaire    logé entre les piè  ces     polaires    et la culasse, un rotor comprenant un  organe magnétique annulaire     aimanté    de manière  permanente de façon à     présenter    des pôles Nord  Sud     alternés    à sa périphérie en nombre égal à     celui     des pièces polaires, caractérisé en ce que le rotor  est monté fou sur son arbre, en ce que des moyens  de liaison sont disposés entre le rotor et l'arbre, ces  moyens autorisant une rotation libre d'un     certain          angle    du     rotor    par rapport à l'arbre,

   et en     ce        qu'il          comprend    en     outre    des moyens     élastiques    agencés  de manière à     accumuler        l'énergie    cinétique acquise  par le rotor lorsque     celui-ci    démarre dans le mau  vais sens et à relancer le rotor     dans    le bon     sens,          ces    moyens élastiques     étant        inactifs    lorsque le rotor  démarre dans le bon     sens.     



       L'organe    magnétique     annulaire    du rotor peut  être     réalisé    en une matière     ferromagnétique    du  type ferrite.  



       Ce    moteur     peut        être        alimenté        directement    à par  tir d'une     source    de     courant        alternatif        sinusoïdal.          Il    peut être également     alimenté    à     partir    d'une       source    de     courant    continu par l'intermédiaire d'un       générateur    d'impulsions.  



  Dans tous les cas la vitesse de rotation du mo  teur est     indépendante    de la     charge    et des     chutes    de  tension.  



  Le système de démarrage de ce moteur     syn-          chrone    est d'une     conception    très     simple    et assure       sans        défaillance    la rotation dans le     sens    désiré.    Ce moteur synchrone peut être avantageusement       appliqué    à la     commande        d'essuie-glaces        de    véhicu  les automobiles.

   Il est en effet     possible,    en faisant  varier la     fréquence    des     impulsions    de     commande,     de     régler    la vitesse de rotation du moteur avec     une     très grande souplesse suivant les conditions d'utili  sation.  



  Une autre application     intéressante    de     ce        moteur     concerne le démarrage d'un volant présentant une       inertie    appréciable.  



  On     décrira    ci-après, à titre d'exemple, quelques  formes d'exécution de la présente     invention,    en ré  férence au dessin     annexé    sur lequel:  La     fig.    1 est une coupe     longitudinale    d'un     moteur     synchrone.  



  La     fig.    2 est une vue en bout du rotor prise  de la gauche -sur la     fïg.   <B>1.</B>  



  La     fig.    3 est une     vue        développée        partielle    mon  trant la disposition des pièces     polaires    du stator.  La     fig.    4 est un schéma     électrique        d'une    appli  cation     comprenant    deux moteurs     entramant    des       essuie-glaces.     



  La     fig.    5 est une vue en perspective d'une va  riante du dispositif de démarrage     unidirectionnel.     Les     fig.    6 et 7 sont des vues en bout du rotor  muni de     ce    dispositif, en     cours    de     démarrage        dans     les deux     sens    de rotation     possibles.     



  La     fig.    8 est une     coupe    longitudinale d'un mo  teur conçu     pour        faire        démarrer    un volant pré  sentant une     inertie    appréciable.  



  Sur les     fig.    1 à 3, le     moteur        synchrone        comprend     deux flasques 1, 2 liés entre eux au moyen de vis  et écrous 3. A l'intérieur du     flasque    1 est logé le       stator    4 qui     comprend        un        anneau    extérieur 5, une  culasse     annulaire    6     portant    des     pièces        polaires    6a,  6b et, à l'intérieur de la culasse, 6, un enroulement  inducteur 7.

        Ainsi que le montre la     fig.    3, les     pièces        polaires     <I>6a, 6b</I> ont une     forme    trapézoïdale si bien que les  entrefers 28 et 29 compris entre la pièce     polaire     6b et les deux     pièces    polaires 6a adjacentes sont  inclinés symétriquement par rapport à l'axe     1ongi-          tudinal    du     moteur.     



  Les     pièces    polaires<I>6a</I> et 6b sont disposées     lon-          gitudinalement    et sont     constituées    par des prolon  gements     repliés    à l'équerre et s'étendant à     partir     des deux côtés de la culasse 6.  



  Le rotor 8     comprend    un anneau en ferrite 9  présentant à sa périphérie un nombre paire de  pôles nord-sud alternés. Cet     anneau    9 est     porté    par  un noyau     central    10 traversé par l'arbre 11 du  rotor. Cet arbre 11 est porté par deux     paliers    12,  13     respectivement    fixés sur .les     flasques    1 et 2.  



  L'arbre 11 est traversé par une goupille radiale  14 qui est logée entre deux butées 15, 16     portées     par une face     transversale    du noyau 10.     Le    rotor 8  est monté libre en rotation sur l'arbre 11, le degré  de liberté     étant        déterminé    par l'angle dont peut  tourner la     goupille    14 entre les butées 15 et 16.  



  Sur la     partie    l la de l'arbre 11 est enroulé un       ressort    à boudin 17 dont une extrémité est fixée  sur un plot 18     porté    par le     flasque    1, l'autre extré  mité du ressort 17 étant libre.  



  Le     fonctionnement    de     ce    moteur synchrone est  le suivant  On applique à     l'enroulement        inducteur    7 un cou  rant     alternatif    ou des impulsions     alternativement          positives    et négatives si bien que le champ pro  duit par     cet    enroulement change de     sens    à     chaque          alternance.    Il en résulte que les     pièces    polaires 6a  6b présentent     alternativement    des polarités nord et  sud,

   ce qui entraîne en     conséquence    un décalage  pas à pas des pôles de l'anneau de ferrite 9 à cha  que     alternance.     



  La vitesse de rotation du rotor 8     est    donc fonc  tion de la     fréquence    des     impulsions    ou du     courant     appliqué à     l'enroulement    inducteur 7 et     cette    fré  quence peut     être    rendue aussi faible qu'on le désire.  



  Le démarrage du moteur synchrone a toujours  lieu dans le même sens. En effet, si, au moment  ou l'enroulement inducteur 7 est     alimenté,    le rotor  8     commence    à     tourner    dans le sens désiré, la rota  tion se poursuit     normalement,    la vitesse augmen  tant progressivement jusqu'au synchronisme.  



  Par     contre    si le rotor 8     tend    à démarrer dans  le sens inverse, l'anneau de     ferrite    9     commence    à  tourner par     rapport    à l'arbre 11 alors     immobile    et  ce dans la     limite    du jeu     déterminé    par les butées 15,  16 et la     goupille    14.

       Lorsque    l'une des butées, par  exemple la butée 16, vient en     contact    avec la gou  pille 14, l'anneau de ferrite 9 entraîne     alors    à partir  de     ce    moment l'arbre 11     dans    le sens inverse. Or,  par suite du sens d'enroulement du ressort à bou  din 17,     cette    rotation a pour effet de resserrer     ce          ressort    et par conséquent d'augmenter le     frottement     de ce dernier, frottement qui va en s'accentuant jus  qu'à ce que l'arbre 11 soit immobilisé.

   A ce moment    le ressort 17 a     accumulé    l'énergie cinétique qu'avait  le rotor 8 ,au moment où la butée 16 est venue  en contact avec la goupille 14. A     partir    de     cet          instant,    le ressort 17 restitue l'énergie     qu'il    a accu  mulée .et entraîne le rotor 8 dans le sens inverse  désiré. Cette impulsion mécanique due au     ressort     17 est     suffisante    pour l'obtention du     sens        normal     de rotation.  



  On décrira     maintenant    une application particu  lièrement intéressante du moteur synchrone     décrit     à     l'entraînement    d'essuie-glaces d'un     véhicule    auto  mobile.  



  Sur la     fig.    4 les balais d'essuie-glaces 20, 21 sont  respectivement et individuellement entraînés par  deux moteurs synchrones 22, 23     analogues    à     celui     décrit en     référence    aux figures 1 à 3.  



  L'entraînement des essuie-glaces s'effectue à par  tir des rotors 22b, 23.b des moteurs au moyen d'un  système de transmission classique transformant le  mouvement de rotation continu en mouvement de  rotation     alternatif.    Dans cette     application    les mo  teurs sont alimentés à partir d'une source de courant  continu 30.

   Les     enroulements    inducteurs 22a, 23a  des moteurs 22, 23 sont connectés en parallèle au       collecteur    d'un transistor 24 fonctionnant en géné  rateur     d'impulsions.    A cet effet     un    enroulement de  réaction 25 est couplé par exemple à l'un des en  roulements inducteurs tels que 22a.

       Une    résistance  26 et un condensateur variable 27 en     parallèle    sont       connectés        entre        cet    enroulement de     réaction    25 et le  pôle positif par     ailleurs    relié à l'émetteur du     tran.     sistor.  



  Le fonctionnement est le suivant  Le transistor 24 engendre une série     d'impulsions     qui alimentent en parallèle les     enroulements    induc  teurs 22a, 23a si bien que les moteurs 22 et 23 entraî  nent en synchronisme les balais d'essuie-glaces 20  et 21.  



  Il est     possible,    en faisant varier la capacité du  condensateur 27, de modifier la     fréquence    des im  pulsions engendrées par le transistor 24 et par con  séquent la vitesse de rotation des     moteurs.    On peut       donc,        grâce    à cette disposition, adapter très aisé  ment la vitesse de balayage aux conditions atmo  sphériques extérieures, en renforçant l'intensité de ce  balayage     dans    le cas d'une pluie violente par exem  ple.  



  Le moteur synchrone décrit est     susceptible    égale  ment de nombreuses autres applications: il     peut     être notamment employé pour entraîner une pom  pe dont on peut ainsi faire varier le débit en modi  fiant la     fréquence    des impulsions.  



  On décrira maintenant, en se référant aux     fig.     5 à 7, une variante du dispositif de démarrage uni  directionnel.  



  Sur une     face        transversale    du rotor 8 est fixée  une     douille    31 pourvue de deux échancrures diamé  tralement opposées 32 et 52 dans lesquelles vien  nent respectivement se loger des lames de     ressort     33, 34 fixées à l'une de leurs extrémités sur un      manchon 50 solidaire de l'axe 11 du moteur. Pour       faciliter    la     compréhension,    le manchon 50 n'est     pas     représenté en place sur la     fig.    5.  



  Les lames 33, 34     travaillent    à la flexion perpen  diculairement à l'axe longitudinal du rotor. Les ex  trémités libres 42, 43 des lames de ressort 33 et 34  sont     recourbées    de     manière    à     former    des crochets.  



  Au moment du démarrage, si le rotor     commence     à     tourner    dans le bon sens qui est     celui    indiqué  par la     flèche    f l sur la     fig.    6, les     bords    32a et 52a  des échancrures 32 et 52 viennent     heurter    respec  tivement les lames de ressort 33, 34 qui s'enrou  lent autour de l'axe 11 et n'opposent aucune résis  tance à la rotation qu'ils     transmettent.     



       Lorsque    le rotor a atteint une vitesse suffisante,  les bords 32a et 52a viennent en prise avec les extré  mités recourbées 42 et 43 des lames de     ressort    et  assurent ainsi la transmission du mouvement à  l'arbre 11.  



  Par contre si, au moment du démarrage, le     rotor     8     commence    à tourner dans le mauvais     sens,        qui     est     celui    indiqué par la flèche     f2    sur la     fig.    7, les  bords 32b et 52b des échancrures 32 et 52 vien  nent heurter respectivement les lames de     ressort     33 et 34 et provoquent le déroulement de ces der  nières.     Les    extrémités recourbées 42 et 43     viennent     alors buter     contre    des ergots 35 fixés sur le car  ter du moteur, ces ergots freinant le rotor jusqu'à  l'arrêt ;

   puis, par le fait de     l'élasticité    des     lames     de ressort, le rotor est renvoyé dans l'autre     sens.     



  Sur la     fig.    8, le circuit magnétique     inducteur     du moteur est     constitué        par    deux     demi-circuits    61  et 62 présentant des     pièces    polaires     longitudinales          constituées    par exemple par des doigts en forme       de    triangles     rectangles    opposés.

   Dans le but d'obte  nir un prix de revient très     réduit,    les deux     demi-          circuits    magnétique emboutis et     découpés    61 et 62  sont montés à frottement dur dans un boîtier em  bouti 63, en acier doux, formant carter du moteur et  organe     de    retour du flux inducteur.  



  Un     flasque    porte-palier 64, par exemple en al  liage non magnétique, permet d'adapter le moteur  à des récepteurs très variés. Un ressort 76 est fixé  sur le     flasque    64 par un rivet creux 65. Le     flas-          que    64     présente    également un logement 66 consti  tuant une deuxième fixation pour un     tel        ressort     pour le cas où le     sens    de rotation souhaité serait  inverse de celui déterminé par le rivet 65.  



       Le    rotor, monté complètement libre en rotation  sur l'axe 67, comprend un aimant     permanent    multi  polaire 68 en ferrite, un canon de     centrage    et d'en  trainement 70, par exemple en laiton     décolleté,        ces     deux     pièces    étant     assemblées    sans jeu par injection  d'une pièce 69 en matière plastique, qui assure un  parfait centrage sur l'axe     malgré    les ovalisations  fréquentes des alésages constatées dans les aimants  en ferrite  La pièce 69 pourrait également être     réalisée    en  un alliage non magnétique.

      Le rotor 77     ainsi        constitué    est épaulé     d'une    part  du côté du flasque 64, contre le moyeu d'un roule  ment à     billes    démontable 71 et d'autre part,     contre     un organe de friction tronconique 72 réalisé par       exemple    en cuir embouti ou en matière plastique in  jectée. Cet organe de friction     conique    72 s'engage  contre une surface identique 69a ménagée dans un  flanc de la pièce 69.

   L'organe de friction 72 est     gou-          pillé    sur l'axe 67 du moteur par     une        goupille    74  qui lui laisse     cependant    la     possibilité    d'osciller de       30,1    environ par rapport à     ce    dernier, un évidement  72b ménagé     dans    le moyeu de     l'organe    de friction  72 à cet effet étant suffisamment     large.     



  Un ressort de     compression    73 prend appui, d'une  part, sur ,la     face    frontale 72a de l'organe de fric  tion et, d'autre     part,    sur la face frontale 79a d'un  roulement à billes 79, lequel     porte    l'extrémité 67a  de l'axe 67.

   Ce ressort est taré pour exercer sur  l'organe de     friction        conique    72 un     effort    axial assu  rant la     transmission    du rotor 77 à l'axe 67 d'un  couple     limité    et réglable selon la     tare    du     ressort.    Si  le ressort est réglé par exemple pour     transmettre     un couple de 750     g/cm,    le couple normal du moteur  synchrone sera de 500     g/cm   <I>et</I> son couple de décro  chage de 1 kg/cm.  



  On voit ainsi que le rotor 77 est     épaulé        élasti-          quement    entre les moyeux des deux roulements à       billes    71 et 79.     Il    est     donc        parfaitement        mis    en posi  tion axiale, tandis qu'il est libre de tourner fou sur  l'arbre 67, si son couple moteur dépasse le     couple     d'entraînement de l'organe de friction 72.  



  Au démarrage, le rotor 77 peut osciller grâce au  débattement prévu pour la     goupille        d'entraînement     74. Cela permet au ressort 76 d'amplifier les oscilla  tions dans le sens de rotation choisi, si bien que     le     rotor s'accroche rapidement au synchronisme soit à  500     tours/min.    dans le cas présent.

   Le     couple    de  décrochage étant par     exemple    de 1 kg/cm et le res  sort     agissant    sur l'organe de friction réglé pour un  couple de 750     g/cm,    il est évident que le démarrage  de l'axe 67 solidaire de l'organe de friction 72 pourra  se faire progressivement dans la mesure où le cou  ple d'accélération correspondant à 750     g/em    sera       suffisant    pour entraîner le récepteur.  



  On voit     immédiatement    que le même embrayage  à friction     constitue    un     excellent        limiteur    d'effort en  empêchant le décrochage du moteur synchrone lors  de surcharges instantanées.

Claims (1)

1. REVENDICATION Moteur synchrone à autodémarrage unidirec- tionnel, comprenant un circuit magnétique induc teur, constitué par une culasse annulaire et par des pièces polaires longitudinales imbriquées s'étendant alternativement à partir des deux côtés de la, cu lasse, un enroulement inducteur annulaire logé en tre les pièces polaires et la culasse,

   un rotor coin- prenant un organe magnétique annulaire aimanté de manière permanente de façon à présenter des pôles Nord-Sud alternés à sa périphérie en nombre égal à celui des pièces polaires, caractérisé en ce que le rotor est monté fou sur son arbre, en ce que des moyens de liaison sont disposés entre le rotor et l'arbre, ces moyens autorisant une rotation libre d'un certain angle du .rotor par rapport à l'arbre,

   et en ce qu'il comprend en outre des moyens élasti ques agencés de manière à accumuler l'énergie ci nétique acquise par le rotor lorsque celui-ci dé marre dans de mauvais sens et à relancer le rotor dans le bon sens, ces moyens élastiques étant inac tifs lorsque le rotor démarre dans le bon sens. SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que l'organe magnétique annulaire du rotor est en une matière ferromagnétique du type ferrite. 2.

   Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par un ressort à boudin enroulé sur l'arbre du rotor et dont une extrémité est fixe, et en ce que lesdits moyens de liaison comprennent une goupille soli daire de l'arbre du rotor et deux butées mobiles portées par une face transversale du rotor et enca drant ladite goupille de manière que le rotor puisse tourner librement d'un certain angle autour de l'arbre. 3.

   Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par au moins une lame de ressort, fixée à l'une de ses extrémités sur l'arbre du rotor et qui est desti née à travailler en flexion perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur,

   et en ce que lesdits moyens de liaison comprennent deux butées mobiles portées par une face transversale du rotor et en cadrant ladite lame de ressort de manière que le rotor puisse tourner librement d'un certain angle autour de :

   l'arbre, et au moins une butée fixe dis posée sur le trajet que parcourt l'extrémité libre de la lame du ressort lorsque, le rotor démarrant dans le mauvais sens, l'une des butées mobiles vient en contact avec la lame de ressort et écarte l'extrémité de cette lame de l'axe de rotation, cette butée fixe n'étant pas heurtée par l'extrémité de la lame de ressort lorsque, le rotor démarrant dans le bon sens, l'autre butée mobile vient en contact avec la lame de ressort et rapproche l'extrémité de cette lame de l'axe de rotation. 4.

   Moteur suivant la sous-revendication 3, carac térisé en ce qu'il comprend deux lames de ressort symétriques par rapport à l'axe de rotation, dont l'extrémité libre est recourbée en bec, et une douille coaxiale au rotor et portée par une face transver sale de celui-ci, cette douille présentant deux échan- crures que traversent respectivement les deux la mes de ressort, les bords de ces échancrures cons tituant lesdites butées mobiles. 5.

   Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce qu'un organe de friction solidaire en rotation de l'arbre du moteur est pressé élastiquement contre le rotor de manière que ce dernier entraîne progres sivement un dispositif récepteur mû par cet arbre. 6.

   Moteur suivant la sous-revendication 5, carac térisé en ce que le rotor comprend un canon cen- tral lié à l'organe magnétique annulaire extérieur par une pièce de liaison moulée entre ces deux par ties, cette pièce de liaison présentant un flanc coo pérant avec ledit organe de friction. 7. Moteur suivant la sous-revendication 6, carac térisé en ce que la pièce de liaison est en matière plastique. 8.

   Moteur suivant la sous,revendication 6, ca ractérisé en ce que la pièce de liaison est en al liage non magnétique. 9. Moteur suivant la sous-revendication 6, carac térisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par un ressort dont une extrémité est fixée à un flasque du moteur, ce ressort étant en roulé sur le canon central du rotor. 10.

   Moteur suivant la sous-revendication 5, ca ractérisé en ce que l'organe de friction est claveté sur l'arbre du moteur au moyen d'une goupille, la quelle traverse avec un certain jeu transversal un évidement ménagé dans le moyeu de l'organe de friction, si bien que cette goupille autorise un cer tain débattement angulaire de l'organe de friction sans que l'arbre du moteur soit entraîné.