Cette invention se rapporte aux moteurs polyphasés à rotor ai¬ manté présentant N/2 paires de pôles à sa périphérie.

Il existe différents types de moteurs à rotor aimanté. Dans celui selon la présente invention, les paires de pôles du rotor peuvent être définies par des courbes de magnétisation contenues dans un plan per¬ pendiculaire à l'axe de rotation du rotor, de telle sorte que ce dernier présente N pôles alternativement de noms contraires à sa périphérie.

L'invention vise principalement à créer un moteur polyphasé de rendement élevé, en utilisant des matériaux existants , qui soit fabricable par des procédés industriels et dont le nombre des phases ainsi que la gamme des puissances puissent être très étendus , sans modification de la conception du moteur.

Le domaine d'application du moteur selon la présente invention est donc très vaste. Ce moteur peut être utilisé, en particulier, dans les systèmes d'entraînement pour la bureautique, la robotique , l'industrie aéronautique et spatiale, l'appareillage photographique , les garde-temps . Plus généralement, le moteur selon la présente invention convient à tous les systèmes utilisant la technique digitale, et , -plus particulièrement, à- tous ceux où les critères d'encombrement, de rendement, de puissance et de vitesse sont déterminants.

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L'invention a pour objet un moteur polyphasé qui est caractérisé par la structure définie par la revendication 1 , dont certaines formes spéciales d'exécution sont définies par les revendications 2 et 3.

Une forme d'exécution du moteur selon l'invention et deux varian¬ tes sont représentées schématiquement et à simple titre d'exemple au dessin , dans lequel:

la Fig . 1 est une vue de cette forme d'exécution dans la direction de l'axe de rotation du rotor;

la Fig . 2 est une vue en perpective éclatée des pièces essentielles de cette forme d'exécution;

la Fig . 3 une vue en plan et

la Fig . 4 une vue en perpective d'une pièce de la variante et

les Fig . 5 et 6 des schémas équivalents du moteur, qui illustrent son mode de fonctionnement.

Le moteur représenté aux Fig . 1 et 2 possède un rotor 1 présen¬ tant un nombre N de pôles égal à huit. Le nombre m de ses phases est égal à deux. En outre, le décalage entre ces deux phases est égal à , soit 22 ,5° . N ^« m

Le rotor 1 est en matériau ferromagnétique tel que le samarium- cobalt dont le champ coercitif est élevé et la masse volumique faible . Il présente quatre paires de pôles à sa périphérie , qui peuvent être défi- nies par des courbes de magnétisation contenues dans un plan perpendi¬ culaire à l'axe de rotation du rotor. Ce dernier présente ainsi à sa pé¬ riphérie huit pôles alternativement de noms contraires , qui sont répartis régulièrement .

Le rotor 1 est entouré d'un stator 2 , dont les pôles sont concen¬ triques au rotor. Ce stator comprend un nombre m de phases r, s égal à deux. Chaque phase r, s est composée de deux pièces polaires 3 , 4 , im¬ briquées l'une dans l'autre. Elles sont séparées l'une de l'autre par un entrefer sinueux 5 dans chaque phase. OM

Les pièces polaires 3 , - 4 -sont en matériau ferromagnétique à faible champ coercitif et à induction de saturation élevée . Elles présentent des pôles p^ , p » • • • » q _'

La Fig . 1 montre que les pôles p-, , p, de la pièce polaire 4 de la phase r , les pôles p _? , p . de la pièce polaire 3 de cette même phase r , les pôles p, , p„ de la pièce polaire 4 de la phase s et le pôle p- de la pièce polaire 3 de cette phase s ont chacun la même extension angulaire . Ces différents pôles sont dits entiers , tandis que les pôles P _c et p,, de la pièce polaire 3 de la phase s sont fractionnaires . La somme des exten¬ sions angulaires de ces deux pôles fractionnaires est au moins approxi¬ mativement égale à l'extension angulaire d'un pôle entier.

Dans le cas général d'un moteur à m phases et dont le rotor a N pôles , les pôles des pièces polaires de m-1 phases et ceux d'une pièce

1 N polaire de la m-ième phase sont entiers ; ils sont au nombre de — — par pièce polaire et sont espacés d'un intervalle angulaire au moins approxi¬ mativement égal au double de celui existant entre les pôles adjacents de la périphérie du rotor . Quant aux pôles de la pièce polaire restante , ^' il y

I N en a - — - 1 qui sont entiers , tandis que les m pôles restants sont fractionnaires , la somme de leurs extensions angulaires étant au moins approximativement égale à l'extension angulaire d'un pôle entier.

Dans la forme d'exécution représentée , les phases r , s sont déca- lées l'une par rapport à l'autre d'un angle a de 22 , 5° . Dans le cas gé¬ néral d'un moteur à m phases et dont le rotor a N pôles à sa périphérie , a = r: . L'extension angulaire de chacun des pôles fractionnaires est γ N ^« m ^& ^ au moins approximativement égale à 1 /m fois celle d'un pôle entier.

Le décalage a peut être rendu différent de j^ — . Dans ce cas , la somme des extensions angulaires des pôles fractionnaires reste au moins approximativement égale à l'extension angulaire d'un pôle entier, mais ces pôles fractionnaires n'ont plus tous la même extension angulaire .

Dans la variante représentée aux Fig . 3 et 4 , le rotor la com¬ prend un aimant lb qui présente une aimantation axiale , parallèle à l'axe de rotation du rotor. Pour obtenir le même comportement que dans le cas de la forme d'exécution décrite ci-dessus , un disque ferromagnétique doux le , ld , à pôles saillants le est fixé contre chacune des faces de

l'aimant lb . Grâce à cette, disposition et bien que l'axe de magnétisation du rotor soit parallèle à son axe de rotation , le rotor la présente huit pôles à sa périphérie , qui sont répartis régulièrement et sont alternati¬ vement de noms contraires . Les flux du rotor la sont indiqués par des flèches .

Les Fig . 5 et 6 illustrent le fonctionnement du moteur. Ce sont des schémas équivalents du moteur. Le décalage des phases r, s est de 22 , 5° .

La Fig . 6 représente l'état du moteur lorsque le rotor s'est dépla¬ cé de 22 , 5° par rapport à celui représenté à la Fig. 5 , soit, dans le cas général, d'un angle α = ——^ — . Les liaisons magnétiques sont représen¬ tées symboliquement par des traits.

En vue de faciliter la compréhension du fonctionnement du moteur représenté , la manière de créer la caractéristique appelée couple mutuel est exposée en premier lieu. Ce couple mutuel est celui qui provient de l'interaction entre les flux du rotor aimanté et ceux des bobines.

Dans la position de la Fig . 5 , des pôles du rotor 1 se trouvent exactement en regard des pôles p, , p ₂ , p-s et p . de la phase r. Cette figure montre que les flux du rotor dirigés vers le stator sont recueillis par les pôles p, et p, de la pièce polaire 4 , d'où ils sont acheminés vers le noyau 7 de la phase r, qu'ils parcourent de A en B . Ils se referment ensuite en passant par les pôles p ₂ et p ₄ de la pièce polaire 3 de la phase r du stator.

En décalant le rotor à partir de cette position d'un angle α égal à 2τr /N , il est facile de voir que le flux à travers le noyau 7 de la phase r est aussi maximum, mais de sens opposé, c'est-à-dire qu'il parcourt ce noyau de B en A. Il y a donc inversion du flux du rotor dans le noyau 7 de la phase r, chaque fois que le rotor tourne d'un angle égal à 2 N , soit de 45° dans l'exemple représenté .

Lorsque la bobine de la phase r est alimentée, il en résulte , selon les lois de l'électromécanique, un couple d'interaction entre la bobine et et le rotor aimanté, le couple mutuel, dont la période est égale à 4π /N , et dont les positions d'équilibre correspondent aux positions du rotor

dans lesquelles des pôles de ce dernier sont exactement en regard des pôles des pièces polaires de cette phase r.

En ce qui concerne les pôles p,- , , , p-, , p _g et pn de la phase s , entre lesquels se trouvent des pôles du rotor dans la Fig . 5 , il est facile de voir que cette phase s présente également un couple mutuel de pério¬ de 4π/N , mais décalé par rapport au couple mutuel de la phase r d'un angle et = TΠ — » ^εo ^ de 22 ,5° dans l'exemple représenté.

La position du rotor dans laquelle son flux à travers le noyau 7 de la phase s est maximum est celle de la Fig . 6. Les deux pôles frac¬ tionnaires p,- et p- recueillent chacun un flux égal à 1 /m fois le flux re¬ cueilli par un pôle entier, soit 1/2 fois celui d'un pôle entier dans l'e¬ xemple représenté.

Les remarques faites ci-dessus à propos d'un décalage entre les

2τr phases différent de v^ — s'appliquent ici aussi.

Le comportement du moteur avec les couples mutuels indiqués , lorsque les bobines sont alimentées , est connu et ne sera pas décrit.

Le moteur représenté, biphasé et avec un rotor à 8 pôles péri¬ phériques n'est évidemment pas la seule forme d'exécution possible du moteur selon l'invention. Il suffit que le nombre N de pôles du rotor et

N celui m des p ^r hases satisfassent la relation : m = •- 2 — ^» n où n est un nombre entier. Le tableau de la page suivante indique des configurations possi¬ bles du moteur selon l'invention.

A propos du rendement du moteur selon l'invention et sans entrer dans les détails de la théorie, l'homme du métier constatera qu'il est éle¬ vé .

Tout d'abord, les flux de toutes les paires de pôles du rotor sont acheminés dans le même sens à travers chaque noyau des bobines , cela grâce à l'enchevêtrement décrit des pièces polaires 3 , 4 et à la disposi¬ tion des pôles entiers et fractionnaires. Il n'existe en effet aucune paire de pôles du rotor dont le flux soit perdu, en ce sens qu'il ne se refer¬ merait pas par les noyaux et ne participerait pas de façon additive au flux mutuel.

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De plus, dans le cas où le moteur es appelé à fonctionner pas.-à, pas , le fait que le rotor soit plein , en ce sens qu'il n'existe pas d'inter¬ valle angulaire entre les pôles du rotor qui ne soit égal à 2ττ/N , optimi¬ se , du point de vue du rendement , la relation entre le flux total des paires de pôles du rotor et l'inertie de ce dernier. 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 celle à laquelle elle décroît avec l'inertie.

Le nombre des phases du moteur selon l'invention peut être très étendu sans modifier la conception du moteur, puisqu'il suffit que la re- lation m = -* N ώ — * n soit satisfaite pour n entier. Autrement dit, il suffit d'augmenter le nombre N de pôles du rotor pour augmenter le nombre m de phases .

Le moteur selon l'invention a aussi l'avantage d'offrir une gamme de puissances très étendue, sans avoir à modifier la conception du mo¬ teur . Sans entrer dans les détails de la théorie , il est, en effet, intuitif de remarquer que la puissance mécanique d'un moteur de ce type est une fonction croissante du nombre de paires de pôles du rotor.