Moteur électrique destiné à être utilisé dans des applications relevant du domaine de la technique de la mesure du temps Il existe des moteurs électriques destinés à être utili sés dans le domaine de la technique de la mesure du temps qui présentent un stator comportant des pièces polaires fermées par des plaques ferromagnétiques ra diales,
d'autres dans lesquels un enrobage maintient les pièces polaires en place et enfin des moteurs dont le stator comporte une bobine et des pièces polaires munies d'aimants permanents placés sur le stator de manière à avoir alternativement un pôle sud et un pôle nord en face du rotor du moteur. Aucun de ces moteurs ne présente des circuits magnétiques en pont.
Une telle structure magnétique en pont est constituée par un élément allongé d'induit rotatif traversant une bobine suivant l'axe de celle-ci et muni d'une denture à chaque extrémité et par un stator à aimant permanent muni de pièces polaires découpées, chaque denture de l'élément d'induit formant deux entrefers respectivement avec deux pièces polaires découpées de polarité oppo sée.
Les avantages d'une telle structure en pont résultent principalement du fait que le noyau de l'induit ne trans met que des flux variables dont le signe s'inverse pério diquement : il est alors possible de lui donner une section réduite, d'où réduction de la dimension de la bobine et de ses pertes par résistance.
Par ailleurs, le circuit magnétique en pont se prête particulièrement bien à la réalisation de micromoteurs destinés aux applications horlogères, lesquels doivent être susceptibles d'être alimentés de manière très simple et économique par une source de courant continu asso ciée à un circuit à transistor effectuant le découpage du- dit courant en impulsions de signe constant.
La présente invention se propose de réaliser un mo teur électrique destiné à être utilisé dans des applica tions relevant du domaine de la technique de la mesure du temps, présentant les mêmes avantages, inhérents au circuit magnétique en pont, mais ayant une structure beaucoup plus facile à construire en grande série.
Ce moteur comporte au moins une structure magnétique en pont constituée par un élément allongé d'induit rotatif traversant une bobine suivant l'axe de celle-ci et muni d'une denture à chaque extrémité et un stator à aimant permanent muni de pièces polaires découpées,
chaque denture de l'élément d'induit formant deux entrefers res- pectivement avec deux pièces polaires découpées de pola rités opposées. 11 est caractérisé en ce que lesdites pièces polaires sont constituées par des plaques en matériau
perméable disposées radialement et entre lesquelles sont calés les aimants.
Dans cette structure, chacun des couples de pièces polaires associées aux aimants respectifs forme, avec une portion du rotor, un circuit magnétique en pont, si bien que ladite structure est finalement composée d'une plu ralité de circuits magnétiques en pont qui coopèrent entre eux.
Le dessin annexé illustre schématiqueenmt et à titre d'exemple deux formes d'exécution du moteur selon l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur synchrone lent ; la fig. 2 est une coupe transversale partielle d'un tel moteur ; la fig. 3 est une vue en coupe axiale d'un micro- moteur ; la fig. 4 est une vue en coupe suivant aa' de la fig. 3 ;
la fig. 5 est une vue en plan de la zone à fréquence double du moteur de la fig. 3, et la fig. 6 est une vue en plan de l'un des flasques que comporte le boîtier d'un tel moteur.
A la fig. 1, on a représenté, vu en coupe par un plan contenant son axe de révolution aa', un moteur syn chrone lent dont le rotor comporte un axe non magné tique 1 supporté par deux paliers 2 et 3 montés sur deux flasques 3b - 3c et une pièce tubulaire 6, en fer doux, munie d'une denture 7 de pas P. Cette pièce est centrée sur l'axe par deux pièces 4 et 5.
Le stator est constitué d'une pluralité de paquets de tôles découpées en E, tels que 8 à 16, fig. 2, disposées radialement. Les positions angulaires des paquets de tôles successifs correspondent alternativement, dans l'exemple considéré, à P (paquets 8-9) et à 3 P/2 (pa quets 9-10). Les bobines 17-18 sont logées dans les espa ces annulaires définis par les encoches des paquets de tôles en E.
Un système magnétique permanent, 19. de forme générale annulaire, est constitué par des aimants dis tincts, tels que 19a à 19d, disposés entre ceux des pa quets de tôles qui font entre eux un angle de 3 PÎ2. comme le montre la fig. 2.
Ces aimants ont des pôles disposés comme l'indique la fig. 2. les pôles positifs étant en phase entre eux, c'est-à-dire que tous les paquets de tôles qui constituent les pièces polaires correspondantes ont, pour la posi tion du rotor figurée, leurs extrémités situées en regard de dents du rotor, et les pôles négatifs étant en phase entre eux, mais en opposition de phase avec les pôles positifs, c'est-à-dire que les paquets de tôles qui consti tuent les pièces polaires correspondantes ont,
pour la position du rotor figurée, leurs extrémités situées en regard des intervalles entre des dents du rotor. Ce ré sultat pourrait évidemment être obtenu avec d'autres calages angulaires des paquets de tôles.
Le stator forme un bloc compact solidaire à la par tie cylindrique 3a du boîtier et obtenu par moulage. Les espaces entre paquets de tôles non occupés par les ai mants sont remplis de matière plastique (en 20 par exemple). Le centrage du rotor par rapport au stator est assuré par les épaulements des flasques 3b - 3c sur les quels portent les pièces polaires. Ce mode de construc tion permet d'éviter une rectification des éléments du stator, le découpage des paquets de tôles devant, bien entendu, être effectué avec une précision suffisante.
Un même outillage de découpage des tôles permet ainsi de réaliser, de façon très économique, des moteurs de tailles variées.
Il est possible de réaliser, suivant le mode de cons truction qui vient d'être décrit, des moteurs diphasés ou. plus généralement, polyphasés.
Les fig. 1 et 2 illustrent le cas d'un moteur diphasé. Les trois branches des E qui constituent les paquets de tôles du stator, forment trois ensembles de surfaces actives en regard de trois portions correspondantes de la denture du rotor.
On peut montrer que, pour que le moteur diphasé représenté aux fig. 1 et 2 fonctionne, c'est-à-dire pour qu'une force contre-électromotrice diphasée identique à celle que produirait un champ tournant soit engendrée, il faut et il suffit que la surface active centrale soit dans le rapport N,/ 2 avec chacune des deux surfaces actives extrêmes, et que les deux portions extrêmes de la den ture du rotor soient respectivement décalées de + 135 et -1350 par rapport à la portion centrale.
Le moteur qui vient d'être décrit est un moteur à réluctance variable comportant une pluralité de circuits magnétiques en pont , tel que défini ci-dessus. Dans un circuit magnétique en pont, les deux dentures du rotor jouent le rôle de prises de flux mettant chaque extrémité d'une portion de rotor en communication avec chaque pôle de l'aimant par l'intermédiaire des entre- fers.
Ces derniers constituent ainsi quatre réluctances variables formant respectivement les quatre branches d'un pont, l'aimant et la portion du rotor étant connec tés dans les deux diagonales respectives dudit pont.
Or, si l'on considère l'une des bobines et deux des pièces polaires respectivement positive et négative, cons tituées par les paquets de tôle, on voit que les extrémi tés de la portion de rotor correspondante sont chacune reliées à ces deux pièces polaires. Ce moteur comporte donc bien une pluralité de circuits magnétiques en pont formant une structure radiale.
Comme ces circuits sont identiques et très courts, il est possible d'en prévoir un grand nombre et d'obtenir ainsi un moteur synchrone à grand nombre de pas. donc lent. L'inertie du rotor est très faible.
Pour réaliser la denture du rotor en trois portions décalées comme indiqué ci-dessus, on peut évidemment. pour constituer la pièce 6, assembler en les décalant trois éléments frittés, munis de dentures droites identiques.
Une solution approximative, plus facile à réaliser et satisfaisante en pratique, consiste à former une pièce 6 monobloc et à tailler à la fraise une denture inclinée d'un angle convenable par rapport à l'axe du rotor.
Un autre mode de réalisation particulièrement adapté aux grandes tailles consiste à constituer les dents du rotor par des empilements de plaques de tôles. suivant une technique identique à celle utilisée pour le stator.
Le moteur représenté aux fig. 3 et 4 est un micro- moteur particulièrement conçu pour la marche pas à pas commandés par des impulsions de signe constant, fournies par exemple par un circuit de découpage à transistor de type connu, alimenté par une pile unique.
Son stator est constitué par des plaques découpées en tôle magnétique, telles que 2l-22, que l'on voit de face à la fig. 3, de profit à la fig. 4. Ces plaques, dis posées radialement, sont encastrées dans des flasques 23-24. On voit, à la fig. 6. les encoches, telles que 25. qui reçoivent les extrémités des tôles et définissent ainsi leur position angulaire. Chaque tôle s'appuie sur une portée telle que 26 définie par le moyeu central 24a du flasque correspondant.
Le stator comporte encore, calés entre ces tôles comme le montre la fig. 4, des aimants permanents 27 à 30, avantageusement en matière magnétique plastique moulée. Ces aimants sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal du moteur, sur toute sa longueur et aiman tés de façon que leurs faces en contact avec les tôles aient les polarités indiquées à la fie. 4.
Le rotor est constitué par un axe 31. par exemple en acier, sur lequel sont emmanchées deux pièces 32 et 33 munies, à leur périphérie, de dentures 34 et 35 res- pectivement. A la fig. 4, on a désigné par les numéros de référence 35a et 35b deux des dents de la denture 35, qui en comporte 12 dans l'exemple considéré. où il s'agit d'un moteur à 12 pas par tour. Une entretoise 36 assure la liaison magnétique entre l'axe 31 et les pièces 32 et 33.
Suivant une particularité propre à ce mode d'exécu tion du moteur, une pièce annulaire 37 est solidaire de la pièce 32 et porte elle-même une denture périphéri que 38.
Comme on le voit à la fig. 5, la denture 38 com porte 24 dents, telles que 38a, le pas étant de 151 au lieu de 30t pour les pièces 32 et 33.
Une bobine 39 est enfilée sur l'entretoise 36 au mo ment de l'assemblage. Il est facile de se rendre compte que ce moteur com porte, comme celui des fig. 1 et 2, une pluralité de cir cuits magnétiques en pont formant une structure radiale.
Comme on le voit à la fig. 4. chacune de, huit piè ces polaires du stator est décalée de 1,5 pas par rapport à une pièce polaire adjacente de polarité opposée et. compte tenu de la distribution des dents du rotor, l'une des deux pièces polaires est située en regard d'un inter valle entre deux dents du rotor lorsque l'autre est située en regard d'une dent : autrement dit. on retrouve l'op position de phase mentionnée dans la demande de bre vet susvisée.
On a expliqué, dans ledit brevet. qu'on peut agir sur la phase relative de l'harmonique 2 de la loi de couple du moteur au repos, en vue d'obtenir un optimum, en munissant certaines des pièces polaires du stator d'une denture à fréquence double de celle que comportent les autres pièces polaires.
Dans le mode d'exécution actuellement décrit. on ob tient un résultat analogue en faisant comporter au rotor deux dentures de fréquence N et une denture de fré quence 2 N, cette dernière étant portée par la pièce 37 ; dans l'exemple considéré, N -_- 12.
Par ailleurs, lorsqu'on veut commander un moteur à circuits magnétiques en pont au moyen d'impulsions de signe constant, on peut montrer qu'une certaine dis symétrie doit exister entre les faces terminales des piè ces polaires situées de part et d'autre de la bobine, de façon<B>il</B> donner une prédominance, en ce qui concerne le flux, aux pôles positifs situés d'un côté<B>de</B> la bobine et aux pôles négatifs situés de l'autre côté. Cette dissymé trie apparaît à la fig. 3, dans laquelle on voit que la lon gueur 1, de la branche de gauche de la pièce polaire 21 est inférieure il, la longueur 1., de la branche de droit.
Le moteur de la fig. 3, monté suivant un système d'assemblage de tôles radiales analogue à celui de la fig. 1, présente les mêmes avantages.
I1 a été possible de montrer que la structure du stator, telle qu'elle apparaît à la fig. 4, doit de préférence coin- porter une symétrie de répétition d'ordre 4 ou multiple de 4, l'effet combiné des imprécisions, inévitables et par fois relativement importantes, de centrage des pièces polaires, d'une part, et de distribution angulaire des piè ces polaires autour du rotor, d'autre part, étant alors particulièrement bien compensé, ce qui revêt une impor tance pratique notable pour l'obtention d'un fonctionne ment correct du moteur avec des tolérances de fabrica tion acceptables.