Moteur électrique L'invention a pour objet un moteur à courant alternatif démarrant toujours dans le même sens et comprenant une structure agencée pour établir un champ magnétique d'excitation comportant plusieurs pôles d'excitation espacés circulairement autour d'un axe, un enroulement pour établir des polarités oppo sées alternatives dans les pôles alternés, et un disposi tif pour déphaser les polarités de certains des pôles par rapport à la phase des polarités de certains des autres pôles.
Selon l'invention ce moteur est carac térisé en ce qu'il comporte un rotor à aimant perma nent ayant un certain nombre de paires de pôles nord et de pôles sud permanents, le flux unidirectionnel traversant chaque pôle variant le long du pourtour du rotor d'une valeur minimale d'un côté du pôle à une valeur maximale de l'autre côté du pôle, pour provoquer la rotation uniquement dans ledit sens lors de la magnétisation des pôles d'excitation.
Le dessin représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution du moteur selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe horizontale d'une première forme d'exécution, suivant la ligne 1-1 de la fig. 2 ; la fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1, montrant les axes des organes tournants, ces axes n'étant pas réellement disposés suivant la ligne de coupe<B>;</B> la fig. 3 est une vue en coupe de la plaque formant la partie intérieure du circuit magnétique<B>;</B> la fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la fig. 3 ;
la fig. 5 est une vue en plan de la plaque de dé phasage formée d'une matière non magnétique mais bonne conductrice de l'électricité telle que l'alumi nium ; la fig. 6 est une vue en élévation de la plaque de la fig. 5 ; la fig. 7 est une vue en plan de la plaque formant la partie extérieure du circuit magnétique ; la fig. 8 est une vue en plan du rotor des fig. 1 et 2 montrant comment les pôles des aimants perma nents peuvent être établis sur le pourtour cylindrique lisse du rotor au moyen d'un montage excité en cou rant continu ;
la fig. 9 est une vue semblable à la fig. 8, mais montrant une forme différente du pourtour du rotor et un montage d'aimantation différent; la fig. 10 est une vue en plan d'un rotor suivant une autre forme d'exécution de l'invention<B>;</B> la fig. 11 est une vue en élévation du rotor de la fig. 10, dans le sens des flèches 11-11 ;
la fig. 12 est une coupe verticale suivant la ligne 12-12 de la fig. 10, et la fig.13 est une vue partielle à plus grande échelle d'une partie du rotor de la fig. 10.
Le moteur 10 des fig. 1 et 2 comprend une plaque de montage rectangulaire 11 et un matériau magné tique convenable, par exemple en acier. La plaque de montage 11 comporte un fond plat 12 et deux côtés parallèles verticaux 13, 13. La plaque de montage 11 a par suite la forme d'une gouttière à fond plat.
Des pattes 14, 14 dépassent vers le haut des bords supérieurs des côtés 13 pour fixer la plaque 15 for mant la partie extérieure du circuit magnétique sur les bords supérieurs des deux côtés 13, 13 (fig. 7). La plaque 15, en matière magnétique, par exemple en acier, est d'une façon générale rectangulaire de sorte que quand elle est fixée sur les bords supérieurs des côtés 13, elle forme avec la plaque de montage 11 une enceinte à section transversale rectangulaire. Les ex- trémités 16 du fond 12 de la plaque de montage com portent des encoches pour la fixation du moteur 10 sur un support.
Entre les deux côtés 13, 13 de la plaque de mon tage 11, par exemple à mi-distance, le fond comporte un trou 17 pour l'extrémité inférieure du noyau ma gnétique cylindrique 18 ; ce noyau est de préférence en acier. Autour de ce noyau est disposé un enroule ment d'excitation 19 dont les broches de connexion 20, 20 sont fixées dans la joue 21 d'une bobine en matière isolante. Des conducteurs 22, 22 sont connec tés aux broches 20, 20 pour relier l'enroulement 19 à une source de courant alternatif convenable, par exemple 115 V 60 Hz.
Une plaque 25 (fig. 3 et 4) formant la partie in térieure du circuit magnétique est fixée à l'extrémité supérieure du noyau magnétique 18. La plaque in térieure 25 est de préférence en un matériau magné tique, par exemple en acier, et sa partie centrale 26 est plane avec un trou central 27 traversé par l'ex trémité de diamètre réduit 28 du noyau 18. La partie centrale 26 est fixée au noyau par une bague ou un autre moyen de fixation convenable.
Des becs polaires 29, 30 et 31 dépassent verti calement autour de la partie centrale 26, chaque qua drant de la section centrale 26 comportant trois becs polaires. De préférence, les becs polaires 29, 30 et 31 ne sont pas répartis uniformément autour de la sec tion centrale 26. Par exemple, la distance angulaire entre le troisième bec polaire 31 et le bec polaire sui vant peut être de 40030', la distance entre les becs polaires 29 et 30 d'un groupe de 200 et la distance entre les becs polaires 30 et 31 du groupe de 27o 30'.
Les becs polaires 29, 30 et 31 passent entre les becs polaires 32 et 33 qui dépassent vers l'intérieur dans l'ouverture de la plaque 15 (fig. 7), quand la plaque intérieure 25 est en place de façon que le bec polaire 31 se trouve entre les becs polaires 32 et 33 (fig. 1). De préférence, le bec polaire 31 situé entre chaque paire de becs polaires 32 et 33 est à mi-dis tance de ceux-ci sur le cercle comprenant le bec po laire 29, 30 et 31, et les becs polaires 32, 33 sont es pacés de 30o. Il sera noté que les becs polaires 29, 30, 31, 32 et 33 sont sur un cercle dont le centre est sur l'axe vertical du noyau cylindrique 18.
Comme il a été noté ci-dessus, ces becs polaires sont espacés d'une manière non uniforme pour éviter le blocage par rapport aux pôles du rotor à aimants permanents, dé crit ci-après et avec lequel coopèrent les becs po laires quand l'enroulement 19 est excité. Du fait de l'espacement non uniforme des becs polaires, le rotor a tendance à osciller quand l'enroulement 19 est ali menté parce qu'il est soumis à des forces magnétiques dissymétriques, contrairement à ce qui se produirait dans le cas d'une disposition symétrique des becs po laires 29 à 33.
Il est désirable que le champ magnétique des becs polaires 29 ou 30 soit déphasé par rapport au champ magnétique des becs polaires 31. Ce déphasage est provoqué par une plaque de déphasage représentée dans son ensemble en 35 sur les fig. 5 et 6. La plaque 35 est placée sous la plaque 15 du circuit magnétique, entre les côtés parallèles 13, 13 de la plaque de mon tage 11, comme le montre la fig. 2. Des pattes 36, 36 sont relevées aux extrémités de la plaque 35 de façon à être fermement maintenues par déformation des pattes 14 entre les côtés parallèles 13, 13 sous la plaque 15, sans pouvoir vibrer quand l'enroulement 19 est alimenté en courant alternatif.
Il sera noté sur la fig. 5 que la plaque comporte des ouvertures 37, 38 pour le passage des becs po laires 29 et 30 (fig. 1). Des becs polaires 29 et 30 sont donc soumis à une action de déphasage par rapport aux becs polaires qui passent dans les en coches 39 de la plaque 35. Il sera noté que la plaque intérieure 25 du circuit magnétique comporte huit becs polaires déphasés et quatre becs polaires non déphasés. La plaque 15 comporte huit becs polaires sans déphasage. Il existe ainsi vingt becs polaires dans l'ensemble du stator, ces becs polaires étant ré partis non uniformément le long d'un cercle dont le centre est sur l'axe vertical du noyau magnétique 18.
Ainsi qu'il apparaît en particulier sur les fi-. 2, 3 et 4., un arbre ou tourillon 40 fixé au noyau magné tique 18 dépasse verticalement dans l'axe du noyau à travers le plan du cercle contenant les becs polaires 29 à 33. Un rotor 42 (fig. 1 et 8), fixé sur un moyeu 41, peut tourner sur le tourillon 40, le rotor 42 étant de préférence en matière céramique pour aimants permanents. La formation des pôles magnétiques per manents dans la partie périphérique du rotor 42 est décrite ci-après. Ainsi que le montre la fig. 2, un ensemble grais seur 43 est placé entre l'extrémité inférieure du moyeu 41 et l'extrémité supérieure du noyau magnétique 18.
Ce graisseur comprend une enveloppe annulaire 44 dans laquelle est placée une rondelle 45 en matière absorbante imbibée d'huile lubrifiante. Un pignon 46 formé sur le moyeu 41 entraîne un train d'engrenages 47. Le train d'engrenages 47 com prend un pignon 48 entraîné par le pignon 46 et qui est solidaire d'un pignon 49, ce pignon double tour nant sur un tourillon 50 fixé sur la plaque 15. Le pignon 49 engrène avec un pignon 51 solidaire d'un pignon 52, et tournant sur un tourillon 53 fixé sur la plaque 15. Un pignon de renvoi 54, entraîné par le pignon 52 est fixé sur un arbre 56 tournant à travers la plaque de déphasage 35. Un pignon 57 est fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre 55 pour entraîner un pignon 58 fixé sur un arbre 59 dont l'extrémité in férieure tourne dans un palier 60 fixé sur le fond 12 de la plaque de montage 11.
Un pignon de sortie 61 est fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre 59, à l'ex térieur de la plaque de montage 11. Il sera noté que le train d'engrenages 47 peut être modifié suivant la vitesse de rotation désirée pour le pignon de sortie 61. Un couvercle 62 en matière plastique isolante enferme le train d'engrenages 47 et le rotor 42. Ainsi que le montre la fig. 8, le rotor 42 présente un pourtour cylindrique lisse 65. Un montage d'aiman tation 66 est utilisé pour aimanter de façon perma nente le pourtour lisse 65 du rotor 42 avec les pôles voulus. Ce montage d'aimantation comprend des pièces polaires d'aimantation 67 et 68 en nombre correspondant au nombre de pôles sud et de pôles nord nécessaires sur le pourtour 65 du rotor 42.
Sui vant l'exemple considéré, le montage d'aimantation comprend vingt quatre pièces polaires 67 et 68 pour établir le nombre correspondant de pôles autour du rotor 42.
Un conducteur 70, alimenté en courant continu, est enroulé autour des pièces polaires 67 et 68 sur un parcours sinueux pour produire les polarités magné tiques voulues sur les pièces 67 et 68. Le conducteur 70 est représenté partiellement, le courant sortant per pendiculairement au plan de la figure dans la partie 71 du conducteur et pénétrant à travers le plan de la figure dans la partie 72. Quand le conducteur 70 est alimenté en courant continu de la façon représentée, un pôle nord est établi dans chaque pièce polaire 67 et un pôle sud dans chaque pièce polaire 68. Par suite, un pôle sud 73 est établi sur le pourtour 65 du rotor à côté de la pièce polaire 67, et un pôle nord 74 est établi sur le pourtour 65 à côté de la pièce polaire 68.
Il est désirable que la densité de flux varie d'une extrémité à l'autre de chaque pôle sud 73 et de chaque pôle nord 74 le long du pourtour 65. Dans ce but, les pièces polaires d'aimantation 67 et 68 sont in clinées de la façon indiquée en 75 et 76 à côté du rotor 42. Du fait de l'inclinaison de ces extrémités 75 et 76, la densité du flux d'aimantation varie dans les pôles 73 et 74, de la façon indiquée par les parties hachurées. La densité de flux varie dans un pôle sud 73 d'une valeur minimale en 77 à une valeur maxi male en 78. De même, pour un nord 74, la densité de flux varie d'une valeur minimale en 79 à côté du pôle sud 73, à une valeur maximale 80 à côté du pôle sud 73 suivant.
En plus de la variation de l'in tensité d'aimantation des pôles sud 73 et des pôles nord 74 sur le pourtour 65 du rotor 42, et bien que les paires de pôles soient uniformément réparties sur ce pourtour 65, l'étendue angulaire des pôles 73 et 74 est différente. Par exemple, l'étendue de chaque pôle sud 73 est de 130 20' et l'étendue de chaque pôle nord 74 de 16040' de la façon représentée.
Quand l'enroulement 19 est alimenté en courant alternatif, un champ magnétique alternatif est établi autour du rotor 42 à partir des becs polaires 29, 30, 31, 32 et 33 avec des déphasages. Du fait de la réac tion entre le champ alternatif ainsi déphasé et de la variation unidirectionnelle de la densité de flux à tra vers les pôles sur 73 et les pôles nord 74 du rotor 42, celui-ci tournera toujours dans le même sens indiqué par la flèche 81.
La fig. 9 représente un montage peu différent de celui de la fig. 8. Dans ce cas, le rotor 84 est en ma tière céramique magnétique pouvant recevoir une ai mantation permanente. Ce rotor peut remplacer le rotor 42 pour entraîner le pignon 46. Le rotor 84 comporte des pôles saillants en dents de scie 85.
Un montage d'aimantation 86 est utilisé pour ai manter de façon permanente le rotor 84 avec les pôles voulus sur son pourtour 85. Le montage d'aimanta tion est, d'une façon générale semblable au montage 66 de la fig. 8, et il comprend des pièces polaires 87 et 88 montées sur un anneau 89 en fer doux. Le nombre de pièces polaires 87 et 88 correspond au nombre de pôles d'aimants permanents devant être obtenus sur le pourtour 85 du rotor 84.
Un conducteur 90 passe suivant un parcours si nueux autour des pièces polaires et il est alimenté en courant continu. Le sens du courant dans la partie 91 du conducteur est indiqué d'une façon classique sor tant du plan de la figure, tandis que le courant dans la partie 92 du conducteur pénètre dans le plan de la figure. Quand le courant circule dans le conducteur 90 de la façon présentée, un pôle nord est établi dans chaque pièce polaire 87 et un pôle sud dans chaque pièce polaire 88. Par suite, un pôle sud est établi dans le rotor 84 par chaque pièce polaire 87 est un pôle nord 94 par chaque pièce polaire 88.
Il est désirable que le flux unidirectionnel réel sor tant de chaque pôle sud 93 et de chaque pôle nord 94=varie d'une extrémité à l'autre de chaque pôle le long du pourtour 85 pour que le rotor 84 tourne toujours dans le même sens. Dans ce but, les extrémi tés des pièces polaires d'aimantation 87 et 88 sont inclinées de la façon indiquée en 95 et 96 pour venir en contact sur les surfaces inclinées de façon corres pondante 97 et 98 des pôles 93 et 94. Quand les pôles 93 et 94 ont été formés sur le pourtour 85 du rotor 84, le flux composé ou flux magnétique alternatif du circuit magnétique d'excitation varie d'un minimum indiqué en 99 pour le pôle 93 à un maximum in diqué en 100 à côté du pôle sud 93 suivant.
Quand le rotor 84 présente des pôles sud 93 et des pôles nord 94 de la façon décrite et que le rotor 84 est soumis à l'action du champ magnétique alternatif établi à tra vers les becs polaires 29, 30, 31, 32 et 33 par l'exci tation de l'enroulement 19, le rotor 84 tournera tou jours dans le sens des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche 103.
Les fig. 10, 11, 12 et 13 représentent un autre ro tor pouvant remplacer les rotors 42 et 84. Le rotor 106 comprend une plaque supérieure 107 et une plaque inférieure<B>108</B> en matière magnétique dont les pièces polaires 109 et 110 sont entrecroisées. La plaque 107 est fixée sur un moyeu<B>111</B> qui tourne sur le tourillon 40. Un pignon 11 l' est formé sur le moyeu 111 dont l'extrémité passe dans un rivet tubulaire 112 serti sur la plaque inférieure 108. Un aimant perma nent annulaire 113 est monté entre les plaques 107 et 108 autour du rivet tubulaire 112 avec le pôle nord et le pôle sud sur les faces opposées de la façon in diquée. Par suite, les pièces polaires<B>109</B> sont des pôles nord et les pièces polaires<B>110</B> des pôles sud.
Ainsi qu'il apparait sur les fig. 10 et 13, les pôles 109 et 110 sont groupés par paires, la distance 114 entre les pôles d'une paire étant sensiblement plus petite que la distance 115 entre les paires voisines. De plus, les pôles 109 et 110 sont inclinés de la façon indiquée en 117 et<B>118</B> pour obtenir une disposition en dents de scie sur le pourtour du rotor 110.
Cette disposition en dents de scie des pièces polaires<B>109</B> et <B>110</B> sur le pourtour du rotor<B>106</B> assure la variation de la densité de flux d'une extrémité à l'autre des pôles 109 et<B>110</B> dans le sens circulaire pour la réac tion avec le champ magnétique alternatif établi à tra vers les becs polaires 29, 30, 31, 32 et 33 de la façon déjà décrite. Par suite, à l'excitation de l'enroulement 19 le rotor<B>106</B> tournera toujours dans le sens des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche<B>119.</B>