Moteur synchrone à autodémarrage unidirectionnel La présente invention a pour objet un moteur synchrone à autodémarrage unidirectionnel, com- prenant un circuit magnétique inducteur, constitué par une culasse annulaire et par des pièces polaires longitudinales imbriquées s'étendant alternative ment à partir des deux côtés de la culasse,
un en roulement inducteur annulaire logé entre les piè ces polaires et la culasse, un rotor comprenant un organe magnétique annulaire aimanté de manière permanente de façon à présenter des pôles Nord Sud alternés à sa périphérie en nombre égal à celui des pièces polaires, caractérisé en ce que le rotor est monté fou sur son arbre, en ce que des moyens de liaison sont disposés entre le rotor et l'arbre, ces moyens autorisant une rotation libre d'un certain angle du rotor par rapport à l'arbre,
et en ce qu'il comprend en outre des moyens élastiques agencés de manière à accumuler l'énergie cinétique acquise par le rotor lorsque celui-ci démarre dans le mau vais sens et à relancer le rotor dans le bon sens, ces moyens élastiques étant inactifs lorsque le rotor démarre dans le bon sens.
L'organe magnétique annulaire du rotor peut être réalisé en une matière ferromagnétique du type ferrite.
Ce moteur peut être alimenté directement à par tir d'une source de courant alternatif sinusoïdal. Il peut être également alimenté à partir d'une source de courant continu par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsions.
Dans tous les cas la vitesse de rotation du mo teur est indépendante de la charge et des chutes de tension.
Le système de démarrage de ce moteur syn- chrone est d'une conception très simple et assure sans défaillance la rotation dans le sens désiré. Ce moteur synchrone peut être avantageusement appliqué à la commande d'essuie-glaces de véhicu les automobiles.
Il est en effet possible, en faisant varier la fréquence des impulsions de commande, de régler la vitesse de rotation du moteur avec une très grande souplesse suivant les conditions d'utili sation.
Une autre application intéressante de ce moteur concerne le démarrage d'un volant présentant une inertie appréciable.
On décrira ci-après, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de la présente invention, en ré férence au dessin annexé sur lequel: La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur synchrone.
La fig. 2 est une vue en bout du rotor prise de la gauche -sur la fïg. <B>1.</B>
La fig. 3 est une vue développée partielle mon trant la disposition des pièces polaires du stator. La fig. 4 est un schéma électrique d'une appli cation comprenant deux moteurs entramant des essuie-glaces.
La fig. 5 est une vue en perspective d'une va riante du dispositif de démarrage unidirectionnel. Les fig. 6 et 7 sont des vues en bout du rotor muni de ce dispositif, en cours de démarrage dans les deux sens de rotation possibles.
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'un mo teur conçu pour faire démarrer un volant pré sentant une inertie appréciable.
Sur les fig. 1 à 3, le moteur synchrone comprend deux flasques 1, 2 liés entre eux au moyen de vis et écrous 3. A l'intérieur du flasque 1 est logé le stator 4 qui comprend un anneau extérieur 5, une culasse annulaire 6 portant des pièces polaires 6a, 6b et, à l'intérieur de la culasse, 6, un enroulement inducteur 7.
Ainsi que le montre la fig. 3, les pièces polaires <I>6a, 6b</I> ont une forme trapézoïdale si bien que les entrefers 28 et 29 compris entre la pièce polaire 6b et les deux pièces polaires 6a adjacentes sont inclinés symétriquement par rapport à l'axe 1ongi- tudinal du moteur.
Les pièces polaires<I>6a</I> et 6b sont disposées lon- gitudinalement et sont constituées par des prolon gements repliés à l'équerre et s'étendant à partir des deux côtés de la culasse 6.
Le rotor 8 comprend un anneau en ferrite 9 présentant à sa périphérie un nombre paire de pôles nord-sud alternés. Cet anneau 9 est porté par un noyau central 10 traversé par l'arbre 11 du rotor. Cet arbre 11 est porté par deux paliers 12, 13 respectivement fixés sur .les flasques 1 et 2.
L'arbre 11 est traversé par une goupille radiale 14 qui est logée entre deux butées 15, 16 portées par une face transversale du noyau 10. Le rotor 8 est monté libre en rotation sur l'arbre 11, le degré de liberté étant déterminé par l'angle dont peut tourner la goupille 14 entre les butées 15 et 16.
Sur la partie l la de l'arbre 11 est enroulé un ressort à boudin 17 dont une extrémité est fixée sur un plot 18 porté par le flasque 1, l'autre extré mité du ressort 17 étant libre.
Le fonctionnement de ce moteur synchrone est le suivant On applique à l'enroulement inducteur 7 un cou rant alternatif ou des impulsions alternativement positives et négatives si bien que le champ pro duit par cet enroulement change de sens à chaque alternance. Il en résulte que les pièces polaires 6a 6b présentent alternativement des polarités nord et sud,
ce qui entraîne en conséquence un décalage pas à pas des pôles de l'anneau de ferrite 9 à cha que alternance.
La vitesse de rotation du rotor 8 est donc fonc tion de la fréquence des impulsions ou du courant appliqué à l'enroulement inducteur 7 et cette fré quence peut être rendue aussi faible qu'on le désire.
Le démarrage du moteur synchrone a toujours lieu dans le même sens. En effet, si, au moment ou l'enroulement inducteur 7 est alimenté, le rotor 8 commence à tourner dans le sens désiré, la rota tion se poursuit normalement, la vitesse augmen tant progressivement jusqu'au synchronisme.
Par contre si le rotor 8 tend à démarrer dans le sens inverse, l'anneau de ferrite 9 commence à tourner par rapport à l'arbre 11 alors immobile et ce dans la limite du jeu déterminé par les butées 15, 16 et la goupille 14.
Lorsque l'une des butées, par exemple la butée 16, vient en contact avec la gou pille 14, l'anneau de ferrite 9 entraîne alors à partir de ce moment l'arbre 11 dans le sens inverse. Or, par suite du sens d'enroulement du ressort à bou din 17, cette rotation a pour effet de resserrer ce ressort et par conséquent d'augmenter le frottement de ce dernier, frottement qui va en s'accentuant jus qu'à ce que l'arbre 11 soit immobilisé.
A ce moment le ressort 17 a accumulé l'énergie cinétique qu'avait le rotor 8 ,au moment où la butée 16 est venue en contact avec la goupille 14. A partir de cet instant, le ressort 17 restitue l'énergie qu'il a accu mulée .et entraîne le rotor 8 dans le sens inverse désiré. Cette impulsion mécanique due au ressort 17 est suffisante pour l'obtention du sens normal de rotation.
On décrira maintenant une application particu lièrement intéressante du moteur synchrone décrit à l'entraînement d'essuie-glaces d'un véhicule auto mobile.
Sur la fig. 4 les balais d'essuie-glaces 20, 21 sont respectivement et individuellement entraînés par deux moteurs synchrones 22, 23 analogues à celui décrit en référence aux figures 1 à 3.
L'entraînement des essuie-glaces s'effectue à par tir des rotors 22b, 23.b des moteurs au moyen d'un système de transmission classique transformant le mouvement de rotation continu en mouvement de rotation alternatif. Dans cette application les mo teurs sont alimentés à partir d'une source de courant continu 30.
Les enroulements inducteurs 22a, 23a des moteurs 22, 23 sont connectés en parallèle au collecteur d'un transistor 24 fonctionnant en géné rateur d'impulsions. A cet effet un enroulement de réaction 25 est couplé par exemple à l'un des en roulements inducteurs tels que 22a.
Une résistance 26 et un condensateur variable 27 en parallèle sont connectés entre cet enroulement de réaction 25 et le pôle positif par ailleurs relié à l'émetteur du tran. sistor.
Le fonctionnement est le suivant Le transistor 24 engendre une série d'impulsions qui alimentent en parallèle les enroulements induc teurs 22a, 23a si bien que les moteurs 22 et 23 entraî nent en synchronisme les balais d'essuie-glaces 20 et 21.
Il est possible, en faisant varier la capacité du condensateur 27, de modifier la fréquence des im pulsions engendrées par le transistor 24 et par con séquent la vitesse de rotation des moteurs. On peut donc, grâce à cette disposition, adapter très aisé ment la vitesse de balayage aux conditions atmo sphériques extérieures, en renforçant l'intensité de ce balayage dans le cas d'une pluie violente par exem ple.
Le moteur synchrone décrit est susceptible égale ment de nombreuses autres applications: il peut être notamment employé pour entraîner une pom pe dont on peut ainsi faire varier le débit en modi fiant la fréquence des impulsions.
On décrira maintenant, en se référant aux fig. 5 à 7, une variante du dispositif de démarrage uni directionnel.
Sur une face transversale du rotor 8 est fixée une douille 31 pourvue de deux échancrures diamé tralement opposées 32 et 52 dans lesquelles vien nent respectivement se loger des lames de ressort 33, 34 fixées à l'une de leurs extrémités sur un manchon 50 solidaire de l'axe 11 du moteur. Pour faciliter la compréhension, le manchon 50 n'est pas représenté en place sur la fig. 5.
Les lames 33, 34 travaillent à la flexion perpen diculairement à l'axe longitudinal du rotor. Les ex trémités libres 42, 43 des lames de ressort 33 et 34 sont recourbées de manière à former des crochets.
Au moment du démarrage, si le rotor commence à tourner dans le bon sens qui est celui indiqué par la flèche f l sur la fig. 6, les bords 32a et 52a des échancrures 32 et 52 viennent heurter respec tivement les lames de ressort 33, 34 qui s'enrou lent autour de l'axe 11 et n'opposent aucune résis tance à la rotation qu'ils transmettent.
Lorsque le rotor a atteint une vitesse suffisante, les bords 32a et 52a viennent en prise avec les extré mités recourbées 42 et 43 des lames de ressort et assurent ainsi la transmission du mouvement à l'arbre 11.
Par contre si, au moment du démarrage, le rotor 8 commence à tourner dans le mauvais sens, qui est celui indiqué par la flèche f2 sur la fig. 7, les bords 32b et 52b des échancrures 32 et 52 vien nent heurter respectivement les lames de ressort 33 et 34 et provoquent le déroulement de ces der nières. Les extrémités recourbées 42 et 43 viennent alors buter contre des ergots 35 fixés sur le car ter du moteur, ces ergots freinant le rotor jusqu'à l'arrêt ;
puis, par le fait de l'élasticité des lames de ressort, le rotor est renvoyé dans l'autre sens.
Sur la fig. 8, le circuit magnétique inducteur du moteur est constitué par deux demi-circuits 61 et 62 présentant des pièces polaires longitudinales constituées par exemple par des doigts en forme de triangles rectangles opposés.
Dans le but d'obte nir un prix de revient très réduit, les deux demi- circuits magnétique emboutis et découpés 61 et 62 sont montés à frottement dur dans un boîtier em bouti 63, en acier doux, formant carter du moteur et organe de retour du flux inducteur.
Un flasque porte-palier 64, par exemple en al liage non magnétique, permet d'adapter le moteur à des récepteurs très variés. Un ressort 76 est fixé sur le flasque 64 par un rivet creux 65. Le flas- que 64 présente également un logement 66 consti tuant une deuxième fixation pour un tel ressort pour le cas où le sens de rotation souhaité serait inverse de celui déterminé par le rivet 65.
Le rotor, monté complètement libre en rotation sur l'axe 67, comprend un aimant permanent multi polaire 68 en ferrite, un canon de centrage et d'en trainement 70, par exemple en laiton décolleté, ces deux pièces étant assemblées sans jeu par injection d'une pièce 69 en matière plastique, qui assure un parfait centrage sur l'axe malgré les ovalisations fréquentes des alésages constatées dans les aimants en ferrite La pièce 69 pourrait également être réalisée en un alliage non magnétique.
Le rotor 77 ainsi constitué est épaulé d'une part du côté du flasque 64, contre le moyeu d'un roule ment à billes démontable 71 et d'autre part, contre un organe de friction tronconique 72 réalisé par exemple en cuir embouti ou en matière plastique in jectée. Cet organe de friction conique 72 s'engage contre une surface identique 69a ménagée dans un flanc de la pièce 69.
L'organe de friction 72 est gou- pillé sur l'axe 67 du moteur par une goupille 74 qui lui laisse cependant la possibilité d'osciller de 30,1 environ par rapport à ce dernier, un évidement 72b ménagé dans le moyeu de l'organe de friction 72 à cet effet étant suffisamment large.
Un ressort de compression 73 prend appui, d'une part, sur ,la face frontale 72a de l'organe de fric tion et, d'autre part, sur la face frontale 79a d'un roulement à billes 79, lequel porte l'extrémité 67a de l'axe 67.
Ce ressort est taré pour exercer sur l'organe de friction conique 72 un effort axial assu rant la transmission du rotor 77 à l'axe 67 d'un couple limité et réglable selon la tare du ressort. Si le ressort est réglé par exemple pour transmettre un couple de 750 g/cm, le couple normal du moteur synchrone sera de 500 g/cm <I>et</I> son couple de décro chage de 1 kg/cm.
On voit ainsi que le rotor 77 est épaulé élasti- quement entre les moyeux des deux roulements à billes 71 et 79. Il est donc parfaitement mis en posi tion axiale, tandis qu'il est libre de tourner fou sur l'arbre 67, si son couple moteur dépasse le couple d'entraînement de l'organe de friction 72.
Au démarrage, le rotor 77 peut osciller grâce au débattement prévu pour la goupille d'entraînement 74. Cela permet au ressort 76 d'amplifier les oscilla tions dans le sens de rotation choisi, si bien que le rotor s'accroche rapidement au synchronisme soit à 500 tours/min. dans le cas présent.
Le couple de décrochage étant par exemple de 1 kg/cm et le res sort agissant sur l'organe de friction réglé pour un couple de 750 g/cm, il est évident que le démarrage de l'axe 67 solidaire de l'organe de friction 72 pourra se faire progressivement dans la mesure où le cou ple d'accélération correspondant à 750 g/em sera suffisant pour entraîner le récepteur.
On voit immédiatement que le même embrayage à friction constitue un excellent limiteur d'effort en empêchant le décrochage du moteur synchrone lors de surcharges instantanées.