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Title:
MONOPHASE MOTOR WITH MAGNETIZED ROTOR HAVING N/2 PAIRS OF POLES PER FACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1985/000707
Kind Code:
A1
Abstract:
The structure of the motor is as follows: a rotor (1) has on each of both its faces N/2 pairs of poles having alternatingly opposite signs; the poles of one face are directly facing those of the other face and with the same sign; two stators, an upper stator (b), and a lower stator (a); each stator is comprised of coplanar polar pieces and tangled one (2b, 2a) into the other (3b, 3a) and separated by a sinuous air gap (4); each polar piece has N/2 poles spaced by an angular interval which is double of that existing between the poles of each face of the rotor; the magnetic connection between the stators is provided by the core (6) of a coil (7). Said structure ensures an optimum efficiency. The operation mode of the motor may be adapted to stepping, bipolar or unipolar, or continuous synchronous modes.

Inventors:
GROSJEAN MICHEL (CH)
Application Number:
PCT/CH1984/000113
Publication Date:
February 14, 1985
Filing Date:
July 11, 1984
Export Citation:
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Assignee:
GROSJEAN MICHEL (CH)
International Classes:
G04C13/11; G04C15/00; H02K21/24; H02K37/12; (IPC1-7): H02K37/12; G04C13/11; G04C15/00
Foreign References:
FR74145E1960-11-07
DE2938771A11981-04-02
US4167661A1979-09-11
FR2088973A51972-01-07
FR1238445A1960-08-12
GB1537048A1978-12-29
GB1586056A1981-03-18
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Claims:
R E V E N D I C A T I O N S :
1. Moteur monophasé à rotor aimanté présentant N/2 paires de pôles par face, caractérisé en ce que les dits pôles sont, pour chaque face, alternativement de signe opposé et espacés d'un intervalle angulaire égal, les pôles d'une face étant directement en regard de ceux de l'autre face et de même signe, le dit rotor étant disposé entre deux stators, l'un, supérieur, et l'autre, inférieur, les dits stators étant constitués chacun de deux pièces polaires , coplanaires, imbriquées, l'une, intérieu¬ re, dans l'autre, extérieure, et séparées par un entrefer sinueux, les pôles de chacune de ces pièces polaires étant au nombre de N/2 et espa ces d'un intervalle angulaire double de celui existant entre les pôles ad¬ jacents de chaque face du rotor, chaque pièce polaire du stator supé¬ rieur étant reliée magnétiquement à la pièce polaire du stator inférieur, dont les pôles sont directement en regard, la liaison magnétique étant telle que les deux pièces polaires intérieures sont reliées à une première extrémité d'un noyau, dont l'autre extrémité est reliée aux deux pièces polaires extérieures, au moins une bobine étant enroulée autour du no¬ yau.
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est formé en deux parties présentant chacune N axes de magnétisation de direction alternativement opposée, les dits axes étant parallèles à l'axe de rotation du rotor et séparés par un intervalle angulaire égal, les deux parties du rotor étant séparées par un disque ferromagnétique doux, les pôles de la face externe d'une partie étant directement en re gard de ceux de la face externe de l'autre partie et de même signe.
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pôles d'une face externe du rotor et les pôles directement en regard du stator sont décalés identiquement par rapport aux pôles de l'autre face externe du rotor et aux pôles de l'autre stator.
4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison magnétique entre les deux pièces polaires de chaque stator à l'aide d'un seul noyau est supprimée pour être remplacée par une liaison magnétique à l'aide de deux noyaux, les deux pièces polaires coplanaires de l'un des stators étant reliées par un premier deux pièces polaires coplanaires de l'autre stator étant reliées par un second noyau, au moins une bobine étant enroulée autour de chacun des noyaux .
5. Moteur selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que l'un des stators est supprimé.
6. Moteur selon la revendication 5 , caractérisé en ce qu'il comprend un disque ferromagnétique doux fixe, de façon que le rotor soit disposé entre le dit disque et le stator restant.
7. Moteur selon la revendication 6 , caractérisé en ce que les pôles d'une face externe du rotor sont décalés par rapport à ceux de son au¬ tre face externe.
8. Moteur selon la revendication 5 , caractérisé en ce que le rotor ne présente N/2 paires de pôles que sur la face en regard du stator res¬ tant.
9. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour être utilisé en mode pas à pas bipolaire.
10. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour être utilisé en mode pas à pas unipolai re.
11. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour être utilisé en mode continu synchrone.
12. Moteur selon la revendication 9 , caractérisé en ce que ces moyens consistent en l'utilisation des pièces polaires pour créer un couple de po¬ sitionnement de période 2ιr/N et en l'asymétrie des pièces polaires pour créer le déphasage entre le couple de positionnement et le couple mutuel.
13. Moteur selon la revendication 9 , caractérisé en ce que ces moyens consistent en l'utilisation d'un système auxiliaire pour créer le couple de positionnement de période 2τr/N et le déphasage entre le couple de posi¬ tionnement et le couple mutuel. FEUILLE DE REMPLACEMENT .
14. Moteur selon la revendication 10 , caractérisé en ce que ces mo¬ yens consistent en l'utilisation d'un système auxiliaire pour créer le cou¬ ple de positionnement de période 4ττ/N et le déphasage entre le couple de positionnement et le couple mutuel, les pièces polaires étant dimension nées de telle sorte qu'elles ne créent qu'un couple de positionnement né¬ gligeable .
15. Moteur selon la revendication 11 et l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les dits moyens sont dimeπsionnés de façon à ne laisser subsister qu'un très faible couple de positionnement et un dé¬ phasage entre ce couple de positionnement et le couple mutuel assurant lr autodémarrage du moteur.
16. Moteur selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que ces moyens consistent en ce que le disque ferromagnétique doux fixe présen¬ te N parties évidées, disposées à distance égale de l'axe de rotation du rotor et espacées d'un intervalle angulaire égal, les dites parties évidées étant décalées par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux du stator.
17. Moteur selon les revendications 6 et 10, caractérisé en ce que ces moyens consistent en ce que le dique ferromagnétique doux fixe présente N/2 parties évidées, disposées à distance égale de l'axe de rotation du rotor et espacées d'un intervalle angulaire égal, les dites parties évidées étant décalées par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux du stator .
18. Moteur selon les revendications 7 et 9, caractérisé en ce que ces moyens consistent en ce que le disque ferromagnétique doux fixe présen te N parties évidées, disposées à distance égale de l'axe de rotation du rotor et espacées d'un intervalle angulaire égal, les dites parties évidées étant symétriques par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux du stator.
19. Moteur selon les revendications 7 et 10 , caractérisé en ce que ces moyens consistent en ce que le disque ferromagnétique doux fixe présen¬ te N/2 parties évidées , disposées à distance égale de l'axe de rotation du rotor et espacées d'un intervalle angulaire égal, les dites parties évidées étant symétriques par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux du rotor.
20. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pièces polaires des stators sont positionnées dans leurs plans par quatre piedsvis et en hauteur, par des epaulements de deux piedsvis et par deux entretoises. FEUILLE DE REMPLACEMENT OMPI.
Description:
MOTEUR MONOPHASE A ROTOR AIMANTE PRESENTANT N/2 PAIRES DE POLES PAR FACE

Cette invention se rapporte au moteur monophasé à rotor aimanté, présentant sur chacune de ses deux faces N/2 paires de pôles .

Suivant l'aimantation du rotor, il est possible de définir plusieurs types de moteurs.

Un premier type est celui pour lequel le rotor présente N paires de pôles , les paires en question pouvant être définies par des axes de magnétisation qui sont parallèles à l'axe de rotation du rotor, de telle sorte que le rotor présente N pôles sur chacune de ses deux faces.

Un deuxième type est celui pour lequel le rotor présente sur cha¬ cune de ses deux faces N/2 paires de pôles, les paires en question pou¬ vant être définies par des courbes de magnétisation qui sont contenues dans des plans parallèles à l'axe de rotation du rotor, de façon que le rotor présente N pôles sur chacune de ses deux faces .

Le moteur de la présente invention se rapporte essentiellement à ce deuxième type.

L'invention a pour but la conception d'un moteur électrique de rendement optimum dans un encombrement donné , utilisant des matériaux existants et fabricable par des procédés industriels.

Un autre but de l'invention est la conception d'un moteur dont la

gamme des puissances puisse être très étendue, sans modification de la conception du moteur.

Un autre but de la présente invention est la conception d'un mo- teur dont le nombre de pas par tour puisse être très étendu, sans modi¬ fication de la conception du moteur.

Le domaine d'application du moteur de la présente invention est donc très vaste.

On peut mentionner: l'instrumentation médicale, y compris les systèmes implémentables dans le corps humain, les systèmes d'entraînement pour l'industrie aéronautique et spatiale, la bureautique, la robotique, l'appareillage photographique, les garde-temps, etc.

Plus généralement, le moteur selon la présente invention fonction¬ nant en mode pas à pas est adapté à tous les systèmes utilisant la tech¬ nique digitale, et plus particulièrement à tous ceux où les critères d'en- combrement, de rendement et de puissance sont déterminants.

L'invention a pour objet un moteur monophasé qui se caractérise par la structure décrite dans la revendication 1, qui présente des va¬ riantes décrites dans les revendications 2 à 8 , qui peut être adapté aux modes de fonctionnement mentionnés dans les revendications 9 à 11, en mettant en oeuvre les moyens mentionnés dans les revendications 12 à 15 ou encore 16 à 19, et qui peut être monté de la façon indiquée dans la revendication 20.

La Fig. 1 représente une vue de dessus simplifiée du moteur se¬ lon l'invention.

La Fig. 2 représente une vue éclatée simplifiée du moteur, illus¬ trant sa structure.

La Fig. 3 représente une coupe latérale simplifiée du moteur, il¬ lustrant le principe de positionnement du moteur.

La Fig. 4 représente une coupe simplifiée du moteur, illustrant ]e

principe de montage du rotor.

La Fig. 5 représente une vue en perpective du rotor du moteur selon l'invention.

La Fig. 6 représente une vue en perspective d'une variante du rotor du moteur selon l'invention.

La Fig. 7 représente l'asymétrie d'un pôle d'une pièce polaire.

La Fig. 8 représente le disque ferromagnétique doux, fixe, à par¬ ties évidées

La Fig. 9 est un déroulement linéaire du moteur, illustrant son principe de fonctionnement.

Les Fig. 10a, 10b et 10c représentent l'allure des couples, de po¬ sitionnement et mutuel, ainsi que les impulsions de tension à appliquer à la bobine, lorsque le moteur est adapté au mode de fonctionnement pas à pas bipolaire.

Les Fig. lia et 11b représentent l'allure des couples, de position¬ nement et mutuel, ainsi que les impulsions de tension à appliquer à la bobine, lorsque le moteur est adapté au mode de fonctionnement pas à pas unipolaire.

Les dessins représentent à titre d'exemple le moteur selon l'inven¬ tion avec un nombre de paires de pôles par face du rotor égal à 8 (N = 8) .

Pour la compréhension de la structure du moteur selon l'inven¬ tion, on se reportera avec profit tout particulièrement à la Fig . 2.

Cette figure est une vue éclatée simplifiée de dessus du moteur, qui illustre bien la structure du moteur.

Le rotor 1 est en matériau ferromagnétique à champ coercitif élevé et à masse volumique faible, tel que samarium-cobalt. Il présente sur chacune de ses deux faces N/2 paires de pôles . Pour chaque face, les

pôles sont alternativement de signe opposé et espacés par un intervalle angulaire égal. En outre, les pôles d'une face sont directement en regard de ceux de l'autre face et de même signe. Cela est illustré par la Fig . 5.

Une variante relative au rotor est illustrée par la Fig . 6. Le rotor est formé en deux parties séparées par un disque 1b en matériau ferro¬ magnétique doux. Chaque partie présente N axes- de magnétisation de di¬ rections alternativement opposées. Ces axes sont parallèles à l'axe de ro¬ tation du rotor et sont séparés par un intervalle angulaire égal. Les pô- les de la face externe d'une des parties du rotor sont directement en re¬ gard de ceux de la face externe de l'autre partie du rotor et de même signe.

Le rotor est disposé entre deux stators , l'un, inférieur, d'indice a, l'autre, supérieur, d'indice b .

Chaque stator est constitué de deux pièces polaires coplanaires, imbriquées, l'une, intérieure, dans l'autre, extérieure, désignées ci-ap¬ rès: 2a pour la pièce polaire intérieure du stator inférieur a; 3a pour la pièce polaire extérieure du stator inférieur a; 2b pour la pièce polaire intérieure du stator supérieur b, et 3b pour la pièce polaire extérieure du stator supérieur b.

Les pièces polaires sont en matériau ferromagnétique à faible champ coercitif et à induction de saturation élevée.

Les deux pièces polaires de chaque stator sont coplanaires et sé¬ parées par un entrefer sinueux 4.

Chaque pièce polaire est constituée de N/2 pôles 5 , espacés d'un intervalle angulaire double de celui existant entre les pôles de chaque face du rotor.

Le noyau 6 est en matériau ferromagnétique à faible champ coerci¬ tif et à induction de saturation élevée.

Une bobine 7 est enroulée autour du noyau.

L'ensemble est monté, à titre d'exemple, de la - façon illustrée par la Fig. 3 et décrite ci-après .

Le stator inférieur est posé sur une pièce en matériau non ferro- magnétique 8. Les pièces polaires 2a, 2b , 3a et 3b sont positionnées par quatre pieds-vis 9 , 9e. Les deux pieds-vis 9e présentent un épaulement 10 sur lequel appuient les pièces polaires du stator supérieur. Les pieds-vis peuvent être en matériau ferromagnétique doux ou non . Deux entretoises 11, en matériau ferromagnétique doux, sont intercalées dans l'espace compris entre chacune des extrémités du noyau et chaque pièce polaire du stator supérieur.

Le dispositif de montage décrit ci-dessus assure, par les pieds- vis, le positionnement correct dans leurs plans des pièces polaires , et par les épaulements et les entretoises , le positionnement correct en hau¬ teur des pièces polaires .

Le rotor est monté de la façon illustrée par la Fig. 4.

Le rotor pivote dans des paliers 12 à faible frottement de contact.

Le matériau utilisé pour les paliers est, par exemple, le rubis.

Un pignon 13 est solidaire de l'axe de rotation la du rotor et permet de transmettre le mouvement de rotation du rotor à tout le train d'engrenage 14.

Les pôles des pièces polaires peuvent en outre être rendus asy¬ métriques par rapport aux axes radiaux définissant l'intervalle angulaire entre les pôles . Un exemple est donné à la Fig . 7. Cette conception per- met, comme nous le verrons plus loin, de créer un déphasage entre le couple de positionnement et le couple mutuel, permettant ainsi l' autodé¬ marrage du moteur.

Il est également possible de conserver les pôles des pièces polai- res symétriques et de créer le couple de positionnement et le déphasage par un système auxiliaire. De tels systèmes, qui nécessitent l'utilisation d'un aimant auxiliaire, sont connus et ne sont pas décrits ici.

Il est encore possible, dans le cas des variantes définies par les

C ?

revendications 6 et 7, de créer le couple de positionnement et le dépha¬ sage à l'aide d'un disque ferromagnétique doux fixe, présentant des par¬ ties évidées, judicieusement disposées. Un exemple est donné à la Fig. 8.

Pour la compréhension du fonctionnement du moteur selon l'inven¬ tion, on se reportera avec profit à la Fig. 9.

Cette figure est un développement linéaire du moteur. Il s'agit donc d'une coupe schématisée du moteur que l'on aurait préalablement déroulé linéairement.

On reconnaît le rotor 1 , où l'on a schématiquement représenté les courbes de magnétisation du rotor en traits interrompus.

On reconnaît également les pôles 5 des pièces polaires séparées par l'entrefer 4. Les liaisons magnétiques sont schématisées symbolique¬ ment par de simples lignes. On a également indiqué les extrémités A et B du noyau 6. La bobine 7 est enroulée autour du noyau 6.

Pour faciliter la compréhension du fonctionnement, on expose d'a¬ bord la façon dont sont créées les caractéristiques. Ensuite, on expose le comportement du moteur suivant le mode d'alimentation.

Les caractéristiques suivantes sont successivement envisagées:

- le couple mutuel, provenant de l'interaction entre le flux du rotor ai¬ manté et le flux de la bobine, couple mutuel dont la réalisation fait l'objet principal de la présente invention;

- la perméance de la bobine; - le couple de positionnement, c'est-à-dire celui dû au rotor aimanté, en l'absence de courant dans la bobine, et

- le déphasage introduit entre le couple mutuel et le couple de position¬ nement.

Pour ces deux dernières caractéristiques , on examinera différen¬ tes versions, selon le mode d'alimentation.

Venons -en au couple mutuel.

Dans la position du rotor dessinée sur la Fig . 9 , les paires de pôles lp du rotor sont directement opposées aux pôles 5 des pièces po¬ laires des stators, inférieur et supérieur.

Considérons le chemin parcouru par les flux issus des paires de pôles de la face inférieure du rotor, qui sont dirigés de haut en bas.

Ces flux sont recueillis par la pièce polaire inférieure 2a et sont acheminés par le circuit magnétique à l'extrémité A du noyau. Au point A, le flux se dirige ensuite en grande partie dans le noyau 6 , dans le sens allant de A à l'autre extrémité B du noyau. Arrivé à l'extrémité B , le flux se referme ensuite par les pôles du stator inférieur 3a.

Toujours dans la même position du rotor, considérons le chemin parcouru par les flux issus des paires de pôles de la face supérieure du rotor, qui sont dirigés de bas en haut.

Ces flux sont recueillis par la pièce polaire supérieure 2b et sont acheminés par le circuit magnétique à l'extrémité A du noyau. Au point A, le flux se dirige ensuite en grande partie dans le noyau 6, dans le sens allant de A à l'autre extrémité B du noyau, c'est-à-dire dans le mê¬ me sens que celui valable pour les paires de pôles de la face opposée du rotor .

Le fait que les flux de toutes les paires de pôles des deux faces du rotor s'ajoutent dans le noyau provient, dans la situation décrite , de ce que les deux pièces polaires intérieures 2a et 2b sont reliées magnéti¬ quement à l'extrémité A du noyau, dont l'autre extrémité B est reliée magnétiquement aux deux pièces polaires extérieures 3a et 3b .

On voit ainsi que dans la position du rotor dessinée sur la Fig . 9 , le flux parcourant le noyau est maximum.

Pour la position du rotor décalée d'un angle valant 2τr/N par rap- port à la précédente , il est facile de voir que le flux parcourant le no¬ yau est aussi maximum, mais de sens opposé à celui existant pour la po¬ sition précédente du rotor.

Le moteur présente donc une inversion du flux du rotor dans le

noyau sur un angle de rotation du rotor valant 2τr/N. Lorsque la bobine enroulée sur le noyau est alimentée, il en résulte, selon les lois de l'é¬ lectromécanique, un couple d'interaction entre la bobine et le rotor ai ¬ manté, couple appelé plus loin couple mutuel, de période 4τr/N et dont les positions d'équilibre correspondent aux positions du rotor, pour les¬ quelles les paires de pôles du rotor sont directement opposées aux pôles des pièces polaires des stators .

Venons-en à la perméance de la bobine.

La perméance de la bobine est limitée par l'entrefer sinueux exis¬ tant entre les pièces polaires coplanaires de chaque stator.

Venons-en aux deux dernières caractéristiques annoncées , à sa- voir le couple de positionnement et le déphasage. Trois versions , relati¬ ves au mode de fonctionnement du moteur, sont successivement exposées.

Il s'agit des versions suivantes :

- moteur pas à pas bipolaire; - moteur pas à pas unipolaire;

- moteur synchrone .

Ces appellations seront aisément compréhensibles à la suite des explications fournies plus loin.

Considérons la première version, dite moteur pas à pas bipolaire.

Venons-en au couple de positionnement.

En l'absence de courant, le moteur présente un couple dû au ro¬ tor aimanté, couple appelé plus loin couple de positionnement. Dans la position du rotor dessinée sur la Fig . 9 , la perméance vue par les flux issus des paires de pôles du rotor est maximale. Dans cette position , en accord avec les lois de l'électromécanique, l'énergie magnétique étant né- gative, elle est minimale et correspond à une position d'équilibre stable.

Toujours en l'absence de courant, dans la position du rotor déca¬ lée de π/N par rapport à la précédente, la perméance vue par les flux issus .des paires de pôles du rotor est minimale. A cette position, en ac-

cord avec les lois de l'électromécanique , correspond donc une position d'équilibre instable. Toujours en l'absence de courant , en décalant enco¬ re le rotor de ir/N par rapport à la position précédente , la perméance vue par les flux des paires de pôles du rotor est à nouveau maximale et il lui correspond une position d'équilibre stable.

Le moteur présente donc un couple de positionnement de période 2ιr/N .

Les allures des couples de positionnement Ma et mutuel Mab sont données à la Fig. 10a en fonction de l'angle de rotation du rotor. Pour fixer des ordres de grandeur, il est avantageux, du point de vue du rendement, que le rapport entre le couple de positionnement et le couple mutuel soit de l'ordre de 0 , 25.

Venons-en au déphasage entre le couple mutuel et le couple de positionnement .

Pour permettre le démarrage du moteur et donner un sens • de ro- tation privilégié au rotor , il est, en effet, nécessaire de créer un dépha¬ sage angulaire entre les couples , mutuel et de positionnement.

Le déphasage γ peut être créé, à titre d'exemple, grâce à l'asy¬ métrie des pôles des pièces polaires . Un exemple de réalisation est donné à la Fig. 7.

En effet, l'asymétrie des pôles des pièces polaires modifie la posi¬ tion du rotor pour laquelle la perméance vue par les flux des paires de pôles du rotor est maximale, et, partant, la position d'équilibre stable. Il en résulte le décalage angulaire annoncé entre le couple mutuel et . le couple de positionnement, comme cela est représenté à la Fig . 10b . en fonction de l'angle de rotation α du rotor.

Le comportement du moteur avec les caractéristiques décrites , lorsque la bobine est alimentée, est connu et n'est pas exposé. Il est à signaler cependant que la période du couple de positionnement étant la moitié de celle du couple mutuel, le fonctionnement du moteur en mode pas à pas dans un même sens de rotation nécessite des impulsions de tension de polarité alternée, telles que celles représentées à la Fig. 10c,

Cf

OM -

en fonction du temps t. Le moteur est ainsi dit pas à pas bipolaire.

Considérons la deuxième version dite moteur pas à pas unipolaire.

Venons-en au couple de positionnement.

Dans cette variante, les pôles des pièces polaires sont dimension- nés de telle sorte que le couple de positionnement introduit par ces pôles soit négligeable vis-à-vis du couple mutuel. Cela peut se faire en parti- culier en diminuant l'entrefer sinueux entre les pièces polaires coplanai¬ res des stators.

Le couple de positionnement, ainsi que le déphasage, sont créés par un système auxiliaire de telle sorte que le couple de positionnement ait une période de 4τr/N, c'est-à-dire la même période que celle du couple mutuel. La façon dont un tel système auxiliaire peut être conçu est con¬ nue et n'est pas exposée. Les allures des couples de positionnement Ma et mutuel Mab sont données pour cette deuxième variante à la Fig. lia, analogue à la Fig. 10b .

Le comportement du moteur avec les caractéristiques décrites, lorsque la bobine est alimentée, est connu et n'est pas exposé. Il est à signaler cependant que la période du couple de positionnement étant éga¬ le à celle du couple mutuel, le fonctionnement du moteur en mode pas à pas dans un même sens de rotation nécessite des impulsions de tension de même polarité, telles que celles représentées à la Fig. 11b , analogue à la Fig. 10c. Le moteur est ainsi dit pas à pas unipolaire.

Il est clair qu'il est également possible d'utiliser un système auxi- liaire dans le cas du moteur pas à pas bipolaire. Le système auxiliaire est alors conçu pour donner un couple de positionnement de période 2τr/N.

Considérons la troisième version dite moteur synchrone.

Il est clair que le moteur décrit, fonctionnant en mode pas à pas peut aussi fonctionner en mode continu. Le couple de positionnement est rendu négligeable vis-à-vis du couple mutuel. Il est toutefois avantageux de laisser subsister un léger couple de positionnement et un déphasage

entre ce couple de positionnement et le couple mutuel, dans le but d'as¬ surer l'autodémarrage du moteur.

Le comportement du moteur avec les caractéristiques décrites , lorsque la bobine est alimentée, est connu et n'est pas exposé. Il est à signaler, cependant, que le fonctionnement du moteur en mode continu dans un même sens de rotation nécessite une tension alternative et que la vitesse de rotation du rotor est proportionnelle à la fréquence d'ali¬ mentation. Le moteur est ainsi dit synchrone.

Les explications, qui ont été données au sujet de la création du couple de positionnement par les pôles des stators, peuvent être facile¬ ment adaptées au cas où le moteur comprend un disque ferromagnétique doux fixe, comme cela est défini par la revendication 6.

Pour créer un couple de positionnement de période 2τr/N, il suffit que ce disque soit, par exemple, tel qu'illustré à la Fig . 8. Il présente N parties évidées 15 , disposées à distance égale de l'axe de rotation du rotor et espacées d'un intervalle angulaire égal. On s'arrange dans un tel cas pour que le couple de positionnement introduit par les pôles des pièces polaires du stator soit faible par rapport au couple de position¬ nement introduit par le disque ferromagnétique.

Dans le cas où les pôles des deux faces externes du rotor sont directement en regard, les parties évidées du disque ferromagnétique doux fixe sont décalées par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux, comme cela est défini par la revendication 16 , de façon à créer un déphasage entre le couple mutuel et le couple de positionnement.

Dans le cas où les pôles d'une face externe du rotor sont décalés par rapport à ceux de l'autre face externe du rotor, comme défini par la revendication 7, les parties évidées du disque ferromagnétique doux fixe peuvent être placées symétriquement par rapport aux tronçons radiaux de l'entrefer sinueux, comme cela est défini par la revendication 18.

Les explications fournies sont aisément transposables au cas où l'on désire un couple de positionnement de période 4τr/N. Le disque fer¬ romagnétique doux fixe présente alors N/2 parties évidées.

FEUILLE D

Venons-en à l'affirmation faite plus haut, que le moteur selon l'in¬ vention a pour but d'être optimum du point de vue du rendement. Il se¬ rait trop long d'entrer dans les détails de la théorie. Ce que l'on peut constater, c'est que pour le moteur de la présente invention, les flux de toutes les paires de pôles du rotor sont acheminés dans le même sens dans le noyau de la bobine, cela grâce à l'enchevêtrement décrit des piè¬ ces polaires intérieures et extérieures et grâce à la liaison magnétique décrite des stators, inférieur et supérieur, par le noyau de la bobine. Il n'existe ainsi aucun flux de paire de pôles qui soit perdu dans le sens où il ne se refermerait pas par le noyau et ne participerait pas de façon additive au flux mutuel. Il s'agit d'une première condition nécessaire à l'obtention d'un rendement optimum.

De plus, pour le moteur de la présente invention, le flux de cha- que paire de pôles du rotor est maximisé par le fait que le flux est re¬ cueilli et se referme par les pôles des pièces polaires qui sont directe¬ ment en regard des pôles de chacune des paires.

Il s'agit d'une deuxième condition nécessaire à l'obtention d'un rendement optimum.

Enfin, pour le moteur de la présente invention, dans son mode de fonctionnement pas à pas, il faut ajouter un point supplémentaire. Le fait que le rotor soit plein, dans le sens où il n'existe pas d'intervalle angu- laire entre les pôles de chaque face du rotor, qui ne soit égal à 2τr/N, optimise, du point de vue du rendement, la relation entre le flux total des paires de pôles du rotor et l'inertie du rotor. Cela provient du fait que le rendement est une fonction croissante du flux et décroissante de l'inertie, mais que la puissance à laquelle cette fonction croît avec le flux est plus grande que la puissance à laquelle cette fonction décroît avec l'inertie.

Pour le fonctionnement en mode pas à pas, il s'agit d'une troisiè¬ me condition nécessaire à l'obtention d'un rendement optimum.

Grâce à la conjonction des conditions nécessaires qui viennent d'être énumérées plus haut, il est possible d'affirmer que le moteur fai¬ sant l'objet de la présente invention est optimum du point de vue du rendement.

FE

Il est aussi facile de déduire que les autres moteurs du. même ty¬ pe, mais qui ne satisferaient pas à l'ensemble de ces conditions nécessai¬ res , ne sont pas optima du point de vue du rendement.

II va de soi, en effet, que le fonctionnement du moteur est possi¬ ble, même si l'ensemble des conditions nécessaires , qui ont été énumé- rées, ne sont pas satisfaites.

Venons-en enfin à l'affirmation faite plus haut que le moteur selon l'invention a pour autre but de présenter une gamme de puissances qui peut être très étendue, sans modification de la conception du moteur.

Il serait trop long d'entrer dans les détails de la théorie. Il est toutefois intuitif de remarquer que la puissance mécanique que peut fournir le moteur est une fonction croissante du nombre de paires de pô¬ les du rotor, ainsi que du diamètre du rotor.

Cette situation permet d'étendre la gamme des puissances du mo¬ teur, sans avoir à modifier la conception du moteur. Il est donc possible d'affirmer que le moteur faisant l'objet de la présente invention présente une gamme de puissances qui peut être très étendue, sans modification de la conception du moteur.

FEUILLE DE REMPLACEMENT