On connaît de la demande PCT WO/0067364 un moteur comprenant un tube statorique constitué d'un profilé de guidage amagnétique en U de section rectangulaire, par exemple en aluminium. Le tube statorique peut également tre en matériau synthétique, car il ne sert que de support aux poles statoriques magnétiquement indépendants constitués de plaquettes rectangulaires en matériau ferromagnétique, par exemple en acier doux. Ces plaquettes sont retenues par engagement serré dans des paires de rainures opposées formées dans le profilé de manière à tre fixées contre les faces internes des deux ailes opposées parallèles du profilé en U. Les plaquettes sont positionnées par paire, de telle sorte que les deux plaquettes d'une paire sont situées l'une en face de l'autre, symétriquement par rapport à l'axe du profilé. Les paires successives de plaquettes sont équidistantes et espacées l'une de l'autre par une distance définissant le pas du moteur. Dans sa paroi transversale, le tube présente deux rainures supplémentaires destinées au guidage d'un équipage mobile.

L'équipage mobile comprend deux ou trois phases, chacune de ces phases étant constituée, en principe, d'une bobine dont l'axe est perpendiculaire au plan des pôles statoriques, cette bobine entourant un noyau en matériau magnétique constituant l'induit. De chaque côté de la bobine, selon l'axe du tube statorique, sont disposés deux aimants permanents aimantés en sens opposés parallèlement à l'axe de la bobine. Aux deux extrémités de la bobine, sont fixées deux flasques rectangulaires en matériau amagnétique coopérant à la fixation des aimants permanents. Le noyau et les aimants permanents présentent

sensiblement la mme section carrée vue selon l'axe du tube statorique et ils sont alignés selon cet axe. Un équipage mobile biphasé est constitué de deux phases telles que celle décrite précédemment juxtaposées et un équipage mobile triphasé est constitué de trois phases telles que celle décrite précédemment juxtaposées.

On connaît d'autre part, de la demande JP 61-124261, un moteur linéaire cylindrique présentant un élément statorique cylindrique réalisé en matériau magnétique et muni de gorges annulaires séparant des dents sur cet élément statorique.

De tels moteurs présentent une structure relativement compliquée ayant une incidence sur leur coût de fabrication et de faibles performances par rapport à leur encombrement.

Le but de l'invention est de réaliser un moteur permettant de pallier à ces inconvénients et d'améliorer les moteurs connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention se propose de réaliser un moteur ayant une structure simple permettant un montage aisé et des pièces polaires présentant de plus grandes surfaces à encombrement égal permettant l'amélioration des performances.

Le moteur linéaire selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1.

Les revendications dépendantes 2 à 18 définissent des modes de réalisation du moteur linéaire selon l'invention.

L'équipage mobile peut tre alimenté en courant continu et les moyens de commutation du courant peuvent tre montés sur l'équipage mobile.

Le dessin annexé représente à titre d'exemples quelques modes d'exécution du moteur selon l'invention.

La figure 1 est une vue en perspective d'un tube statorique de guidage selon l'invention.

La figure 2 est une vue en perspective d'une phase de l'équipage mobile du moteur selon un premier mode de réalisation.

La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du moteur selon l'invention, une seule phase étant représentée.

Les figures 4A à 4D illustrent le principe de commutation du flux dans une phase.

La figure 5 est une vue en coupe longitudinale du moteur selon un deuxième mode de réalisation.

La figure 6 est une vue en perspective coupée d'un moteur triphasé selon un troisième mode de réalisation.

La figure 7 est une vue en coupe d'une première variante d'un moteur selon le troisième mode de réalisation.

La figure 8 est une vue en coupe d'une deuxième variante d'un moteur selon le troisième mode de réalisation.

Les flèches représentées dans les aimants schématisent la direction et le sens de leur vecteur aimantation.

On se réfère aux figures 1 à 3.

Le moteur représenté comprend un élément statorique 1 constitué d'un profilé de guidage amagnétique de section ici circulaire, fendu sur toute sa longueur et réalisé par exemple en aluminium. Dans ce mode de réalisation, l'élément statorique 1 est désigné par les mots : tube statorique. II pourrait également tre réalisé en matériau synthétique, car il ne sert que de support aux pâles statoriques constitués d'anneaux 2 fendus parallèlement à une de leurs génératrices. Ces portions annulaires 2 sont réalisées en matériau ferromagnétique, par exemple en acier doux. Elles sont, par exemple, collées à l'intérieur du tube statorique 1. Les portions annulaires 2 successives sont espacées l'une de l'autre d'une distance définissant le pas du moteur. Un équipage mobile 10 est guidé dans le tube statorique 1. Ce guidage est assuré d'une part, par des entretoises 3 non magnétiques pouvant tre revtues d'un matériau facilitant le glissement de l'équipage mobile 10 tel que du polytétrafluoroéthylène et disposées entre les portions annulaires 2 et, d'autre part, par les portions annulaires 2. Les diamètres intérieurs des portions annulaires 2 et des entretoises 3 sont sensiblement les mmes si bien que le guidage de l'équipage mobile 10 dans le tube statorique 1 peut tre assuré par des éléments roulant, d'une part, sur les portions annulaires 2 et sur les entretoises 3 et, d'autre part, sur l'équipage mobile 10. On peut, en particulier, envisager un système à recirculation de billes dans l'équipage mobile.

Il est à noter que la fente sert à permettre la transmission du mouvement de l'équipage mobile vers un élément à entraîner. Ainsi, lorsque la transmission du mouvement de l'équipage mobile peut se faire par un élément se trouvant dans l'axe du mouvement une telle fente n'est plus nécessaire. Les portions annulaires précédentes deviennent avantageusement des anneaux complets.

L'équipage mobile 10 a ici une forme cylindrique. Son diamètre extérieur, légèrement inférieur au diamètre intérieur des portions annulaires 2 et des entretoises 3 lui permet de coulisser librement dans le tube statorique 1. L'équipage mobile 10 comprend deux ou trois phases, telles que la phase P1 représentée aux figures 2 et 3, chacune de ces phases étant constituée de deux bobines 11 a et 11 b dont les axes sont parallèles à l'axe du tube statorique 1, ces bobines étant disposées de part et d'autre d'un noyau 12 en matériau magnétique constituant l'induit. Les bobines 11a et 11b sont montées en série et sont bobinées en sens opposé. Ainsi, lorsque les bobines sont alimentées en courant électrique, leurs champs magnétiques se combinent dans le pôle magnétique constitué par l'induit 12. De part et d'autre des bobines 11a et 11b sont disposés deux aimants permanents de forme annulaire 13 et 14 aimantés radialement en sens opposés. Le noyau 12 et les aimants permanents 13 et 14 présentent sensiblement la mme section rectangulaire. Une telle configuration cylindrique du moteur permet, dans un encombrement donné, d'augmenter l'aire des surfaces polaires en regard et, par conséquent, d'augmenter les performances du moteur.

Un équipage mobile biphasé est constitué de deux phases telles que P1 juxtaposées et un équipage mobile triphasé est constitué de trois phases telles que P1 juxtaposées.

Le jeu radial entre les aimants permanents 13 et 14 ou le noyau 12 et les pôles statoriques 2 définit un entrefer e1.

Les figures 4A à 4D illustrent de manière schématique le principe du moteur selon l'invention. A des fins de clarté, les portions annulaires statoriques 2 sont représentées moins longues qu'elles ne le sont en réalité.

Dans la position représentée à la figure 4A, le noyau 12 est situé au niveau d'une portion annulaire statorique 2, les portions annulaires voisines étant situées à des distances telles que les aimants permanents 13 et 14 ne sont pas engagés dans les portions annulaires voisines. Les champs magnétiques des deux aimants permanents 13 et 14 ont tendance à se refermer à travers la portion annulaire statorique dans laquelle est engagé le noyau 12 et à travers ce noyau 12. Ces deux champs étant égaux et opposés, le flux magnétique dans le noyau 12 est nul.

Si l'on déplace l'équipage mobile 10 vers la droite pour se trouver dans la position représentée à la figure 4B, on constate que dans cette position le champ magnétique principal dans le noyau 12 provient de l'aimant permanent 13 proche du pôle statorique 2. Ce champ magnétique traverse la bobine 11a dans un premier sens indiqué par les petites flèches recourbées.

En continuant de déplacer l'équipage mobile 10 vers la droite, on parvient à la position représentée à la figure 4C, dans laquelle l'ensemble constitué par les deux bobines 11 a et 11b est situé exactement à mi- distance entre deux poles statoriques 2, l'aimant permanent 13 se trouvant engagé dans une portion annulaire statorique et l'aimant 14 engagé dans la portion annulaire statorique voisine. Dans cette position, les bobines 11a et 11b sont traversées par un mme champ magnétique en intensité et en sens. Les bobines étant bobinées en sens inverse et montées en série, le flux global traversant l'ensemble des deux bobines est de nouveau nul.

En continuant de déplacer l'équipage mobile vers la droite on arrive dans une position représentée à la figure 4D, qui est la position symétrique de la position représentée à la figure 4B. Dans cette position le champ

magnétique principal provient cette fois-ci de l'aimant 14 qui circule selon la direction indiquée par les petites flèches courbes. Ce champ traverse la bobine 11b dans le mme sens que représenté à la figure 4B. La bobine 11b étant enroulée dans un sens opposé à la bobine 11 a, le flux qui traverse la bobine 11 b est opposé au flux qui a traversé la bobine 11 a à la position 4B.

Les variations de flux dans une bobine donnant naissance à une force électromotrice, le déplacement de l'équipage mobile 10 dans le tube statorique 1 permet donc d'obtenir une force électromotrice alternative.

Pour obtenir un fonctionnement en moteur, on procède à l'inversion du courant électrique dans une bobine au moment où la force électromotrice induite s'annule et change de sens, c'est à dire au moment où le flux dans cette bobine est maximum ou minimum.

Le champ de l'aimant 14 à la figure 4B et celui de l'aimant 13 à la figure 4D produit un flux indésirable dans le noyau 12 qui constitue une perte magnétique. La distance entre le pôle extérieur de l'aimant 14 à la figure 4B et la pièce polaire statoriques 2 par laquelle passe le champ magnétique principal est toutefois relativement grande, de telle sorte que la perte est très faible, contrairement à ce qui se passe dans la structure selon le brevet EP 0 667'991. Le fait d'utiliser des pièces polaires biseautées sur les artes en vis-à-vis permet de limiter encore les pertes magnétiques.

La juxtaposition de deux ou trois équipages mobiles telle que représentée à la figure 2, permet de réaliser un moteur biphasé, respectivement triphasé. L'équipage mobile comprend des phases P1, P2 et P3 alimentées en courant électrique par des moyens qui seront décrits plus bas dans cette demande.

Les ensembles constituant les phases P1, P2 et P3 et comprenant les bobines 11a et 11b sont respectivement décalés de 1/3 de pas et 2/3 de pas relativement au pas statorique défini par la distance entre deux pôles statoriques successifs. La distance entre deux ensembles de bobines voisins est donc égale à 4/3 de pas. Dans le cas d'un moteur biphasé, les ensembles constitués par les bobines 11a et 11b seraient décalés respectivement de 1/4 de pas relativement au pas statorique. Il est bien entendu que ces décalages sont donnés à un nombre entier de pas près, et qu'il est possible d'y ajouter ou soustraire un demi-pas, par simple inversion du courant électrique dans les bobines concernées. On obtient alors des équipages mobiles dont la distance entre deux ensembles de bobines consécutifs est égale à 5/6 de pas ou 7/6 de pas.

Comme dans le brevet EP 0 667 991 chaque phase peut tre équipée d'une paire de contacts frotteurs se déplaçant sur des pistes d'alimentation électrique imprimées en cuivre sur un support isolant monté dans le tube statorique 1, par exemple au niveau de sa fente. Ces pistes sont alimentées en courant électrique continu et la commutation peut tre assurée par la forme en créneaux imbriqués des deux pistes, comme représenté et décrit dans le brevet EP 0161 677. II est également possible d'alimenter les bobines par des rails conducteurs rectilignes continus et d'assurer la commutation au moyen d'un dispositif de commutation monté dans chacune des phases de l'équipage mobile, comme décrit dans le brevet EP 0 667 991 et comme ceci est connu de l'état de l'art. Des circuits électroniques spécialisés permettent aisément une telle commande, à partir de l'état de capteurs à effet Hall directement montés sur l'équipage mobile, par exemple le circuit intégré MC33033 de Motorola.

La structure du tube statorique permet d'effectuer des courbes par cintrage du tube 1. Les jeux entre le diamètre intérieur des entretoises 3 et des portions annulaires 2 et le diamètre extérieur de l'équipage mobile doivent tre adaptés afin de permettre la prise de courbes.

Un deuxième mode de réalisation diffère du premier en ce que la position des aimants permanents et des induits est inversée. En effet, comme représenté à la figure 5, un aimant 16 ayant une forme annulaire et une aimantation radiale est intercalé entre les bobines 11 a et 11b d'une mme phase. Les induits 17 et 18 sont disposés de part et d'autre de l'ensemble constitué des deux bobines 11 a et 11 b. Dans cette configuration, les aimants permanents 16 peuvent tous tre aimantés dans le mme sens. De plus, les bobines 11 a et 11b appartenant à une mme phase doivent tre bobinées dans le mme sens. A la figure 5, on remarque que la bobine 11a est dans une des portions annulaires 2. Elle est traversée, par conséquent, par un champ magnétique que l'on suppose arbitrairement tourner dans le sens horaire. Lorsqu'on déplace l'équipage mobile 10 vers la gauche, c'est maintenant la bobine 11b qui est dans la portion annulaire 2 et elle est traversée par un champ magnétique tournant dans le sens anti-horaire. On en conclut donc qu'il faut que les bobines 11 a et 11b montées en série soient bobinées dans le mme sens pour qu'il y ait une inversion du flux magnétique dans la phase entre les deux positions de l'équipage mobile 10 décrites précédemment. Cette architecture d'équipage mobile nécessite moins d'aimants que les autres modes de réalisation décrits précédemment. De plus, il permet d'utiliser des aimants ayant tous la mme aimantation.

On peut aussi envisager d'utiliser des aimants dont le sens d'aimantation est inversé d'une phase à une phase consécutive. Dans ce cas, il faut inverser le sens du courant d'alimentation des bobines entre ces phases consécutives.

Les trois ensembles constituant les phases P1, P2 et P3 peuvent tre montés sur un cylindre ferromagnétique commun ou tre montés sur des cylindres ferromagnétiques séparés par des éléments 19 en matériau amagnétique. Ces éléments 19 peuvent par exemple consister en des rotules permettant l'articulation des phases entre elles afin d'améliorer la prise de courbe de l'équipage mobile.

Une telle structure cylindrique est particulièrement intéressante en ce qui concerne la réalisation et le montage de l'équipage mobile. Chaque ensemble constituant une phase peut comprendre un cylindre 20 en matériau ferromagnétique autour duquel on vient glisser les aimants, les induits et les bobines. Pour ce faire, tous ces éléments ont une forme annulaire de section rectangulaire. Ces éléments peuvent tre collés ou montés serrés sur le cylindre 20.

Bien que les moteurs décrits comportent des équipages mobiles et des tubes statoriques à sections circulaires, on peut envisager pour ceux-ci des formes différentes à plusieurs foyers comme par exemple elliptiques et, en particulier, des équipages mobiles et des tubes statoriques à sections rectangulaires ou carrées.

La figure 6 représente un moteur triphasé selon un troisième mode de réalisation. Ce moteur présente un stator comportant des pôles statoriques constitués par de simples éléments 2'rectangulaires plans en acier doux. L'équipage mobile 10', à la différence des modes de réalisation précédents, est constitué d'un parallélépipède sur lequel sont fixés des aimants 13', 14'et des noyaux en matériau magnétique 12'et autour duquel sont enroulées des bobines 11'a et 11'b.

Le moteur représenté à la figure 7 constitue une première variante du mode de réalisation précédent. II présente des pôles statoriques 2'a, 2'b plans disposés en vis-à-vis de part et d'autre de la direction de déplacement de l'équipage mobile. Une seule phase de ce moteur est représentée dans deux positions de conjonction C1 et C2. Les aimants 16'a et 16'b sont parallélépipédiques et présentent une surface d'entrefer dont la dimension selon la direction perpendiculaire au plan de la figure est sensiblement égale à celle des pôles statoriques. La position C1 correspond à un flux de l'aimant central 16'a, 16'b traversant la bobine 11'a, tandis que la position C2 correspond à un flux traversant, en sens inverse la bobine 11'b.

La configuration de l'équipage mobile est ici représentée symétrique par rapport à un plan médian situé à égale distance des deux plans portant les séries de pôles statoriques 2'a et 2'b. Rien n'oblige à une telle symétrie, qui correspond cependant à un mode de réalisation préféré.

On comprend qu'il est possible de concevoir une infinité de variantes répondant à la caractérisation de l'équipage mobile et comprises entre une structure de révolution circulaire avec aimants toriques et une structure à pôles rectangulaires et aimants séparés. Ainsi la figure 7 peut tout aussi bien tre présentée comme la vue en coupe d'un équipage mobile dont la section perpendiculaire à l'axe du mouvement présente un profil en étoile ou en fraction d'étoile comportant plusieurs branches symétriques ou asymétriques. Dans ce cas, les plans supportant les pôles sont sécants selon des droites parallèles à l'axe du déplacement.

Enfin, la figure 7 peut tout aussi bien tre présentée comme la vue en coupe développée d'un équipage mobile destiné à se déplacer devant des pôles magnétiques statoriques 2'a, 2'b situés dans un mme plan.

On retrouve alors une configuration se rapprochant de celle de la figure

6, mais dans laquelle chaque pôle statorique 2'aurait été séparé en deux pôles 2'a, 2'b magnétiquement indépendants. Les induits 17'et 18'ont alors une forme en U dans un plan perpendiculaire à l'axe du déplacement.

Une telle configuration présente un avantage. Elle permet de ménager une bande de roulement centrale sur le plan supportant les pôles magnétiques statoriques. Elle présente également l'avantage de pouvoir exploiter sur un seul plan statorique la deuxième variante décrite ci- après.

Le moteur représenté à la figure 8 constitue une deuxième variante du mode de réalisation précédent. Il présente deux séries de pôles parallèles situés en vis-à-vis et décalés d'un demi pas les uns par rapport aux autres. Les pôles peuvent encore tre disposés sur des plans sécants, ou encore sur un seul plan s'il s'agit d'une vue développée, comme évoqué précédemment.

Ainsi, les bobines 11'a, 11'b d'une mme phase sont toujours toutes deux traversées par un flux maximum lors d'une position de conjonction C3 et lors d'une position de conjonction suivante C4. Le flux dans l'une des bobines change de sens d'une conjonction à la suivante. L'intért est alors d'avoir un flux purement alternatif dans le circuit magnétique, ce qui permet, par rapport à l'ensemble des autres modes décrits précédemment, une réduction des dimensions des sections sans conduire à la saturation.

Enfin, il est bien connu de l'homme du métier que des pôles magnétiquement indépendants peuvent tre obtenus si la matière ferromagnétique qui les réunit présente une section suffisamment faible pour tre très largement saturée en présence d'un champ magnétique.

Une portion saturée se comporte en effet magnétiquement comme de l'air vis-à-vis de variations supplémentaires de flux. Les pôles statoriques peuvent donc ici tre réalisés par encochage dans une mme bande de matériau ferromagnétique doux. Ils restent alors mécaniquement liés les uns aux autres par des isthmes suffisamment étroits pour tre saturés, et malgré cette liaison ils peuvent tre assimilés à des pôles magnétiquement indépendants.

Il est également connu de l'homme du métier qu'un moteur linéaire triphasé présente une variation très significative de l'amplitude de l'effort moteur disponible selon la position de l'équipage mobile par rapport aux pôles statoriques. Cependant une réduction significative de l'ondulation d'effort moteur est obtenue par couplage mécanique de deux équipages mobiles décalés l'un par rapport à l'autre d'un quart de pas. Ainsi, les maxima d'effort de l'un correspondent aux minima de l'autre et inversement, d'où un lissage de l'effort.

Une telle disposition revient à prendre un équipage mobile constitué de six phases décalées chacune d'un sixième de pas, les phases 1 et 4,2 et 5,3 et 6 étant respectivement branchées en série, ou encore en parallèle.

Il est à noter que l'adjectif « mobile » qualifiant l'équipage 10 dans toute la description précédente est à comprendre comme « mobile par rapport à l'élément statorique 1 », l'élément statorique 1 pouvant tre mobile par rapport un autre référentiel tel que le référentiel terrestre et l'équipage 10 pouvant tre fixe par rapport à ce référentiel.