CH662681A5

CH662681A5 - Moteur-frein.

Info

Publication number: CH662681A5
Application number: CH1087/85A
Authority: CH
Inventors: Louis Plumer
Original assignee: Somfy
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1987-10-15
Also published as: BE904772Q; JPS60216738A; IT8520040A0; US4720647A; FR2562348A1; DE3509487C2; JPH082163B2; IT1184191B; IT8521209V0; GB2156601A; ES8607641A1; GB8505240D0; GB2156601B; DE3509487A1; ES541600A0; FR2562348B1

Description

La présente invention a pour objet un moteur-frein comprenant un moteur asynchrone à rotor à «cage d'écureuil», rotor comportant, d'une part, à ses extrémités opposées, respectivement des première et seconde bagues de court-circuit en matière non magnétique reliées par les conducteurs rotoriques, la seconde bague de court-circuit s'étendant radialement depuis l'évidement cylindrique, vers l'extérieur, en laissant subsister, entre le pourtour de cette seconde bague de court-circuit et le diamètre extérieur du rotor, des segments d'anneau en matière magnétique dont la face radiale est disposée vis-à-vis de la face radiale du plateau mobile de frein, d'autre part une bague intermédiaire de court-circuit, en matière non magnétique, séparant une partie du rotor, destinée à dévier la partie correspondante du champ radial statorique, en direction du plateau mobile du frein, ce plateau mobile, dont une face sensiblement radiale est disposée vis-à-vis de l'extrémité radiale du rotor, étant solidaire en rotation du rotor et déplaçable axialement sur l'arbre du rotor pour s'écarter du plateau fixe de frein, contre l'action d'un ressort, un évidement cylindrique s'étendant axialement depuis la seconde bague jusqu'au moins à la bague intermédiaire, les conducteurs rotoriques entre ces deux bagues s'étendant radialement depuis le diamètre extérieur du rotor jusqu'à l'évidement cylindrique.

Dans un moteur-frein connu de ce genre, tel que celui décrit dans le brevet français N° 1 532 298, la seconde bague de court-circuit non 5 magnétique est disposée radialement à une distance très réduite,

mais non nulle, du pourtour du rotor et, avec la bague intermédiaire de court-circuit et les conducteurs rotoriques longitudinaux, elle constitue une succession de spires en court-circuit réparties régulièrement autour du rotor à l'intérieur de celui-ci. Lors du démarrage du io moteur à pleine charge, il en résulte que le circuit magnétique passant entre la périphérie du rotor et la périphérie de la seconde bague est saturé, et la majeure partie (85% environ) du flux magnétique (F2) dévié vers le plateau mobile est déphasée relativement au champ statorique, tout en fournissant un appoint au couple moteur. 15 La majorité du flux magnétique de la partie du rotor, séparée par la bague intermédiaire, est donc appliquée à une zone du plateau mobile du frein, de diamètre relativement réduit, et n'est pas utilisée en totalité pour attirer le plateau mobile du frein, ce qui est un inconvénient lorsque l'on s'efforce d'obtenir une force d'attraction 20 aussi élevée que possible.

D'autre part, la bague intermédiaire de court-circuit s'étend radialement depuis le diamètre extérieur du rotor sur une partie seulement du rayon de celui-ci. Les deux parties du rotor séparées par cette bague intermédiaire ne sont donc pas séparées magnétiquement 25 totalement et, à l'instant où l'alimentation du stator est coupée, est créé dans ce stator un courant bref et important qui génère instantanément dans le rotor, par l'effet de transformation, un courant encore plus important dans les conducteurs rotoriques. Un champ magnétique intense est donc créé dans les tôles magnétiques consti-30 tuant le rotor, ce qui est un inconvénient du point de vue du fonctionnement du frein puisque les tôles, notamment celles qui sont proches du frein, se trouvent magnétisées fortement, ce qui provoque un champ rémanent dans ces tôles, donc une force de maintien du plateau mobile du frein pendant un certain temps (une à deux se-35 condes) après la coupure de l'alimentation du moteur. Cela nuit donc au fonctionnement instantané du frein et empêche une immobilisation instantanée de la charge, notamment lors de la descente de celle-ci, et risque de provoquer une détérioration progressive des garnitures de frein des plateaux fixe et mobile, consécutive au frotte-40 ment brutal et à réchauffement de ces garnitures qui entrent en contact avec retard à un instant où la vitesse relative des deux plateaux est déjà trop importante.

Dans une autre exécution connue (FR-A-1.181.434), la seconde bague de court-circuit s'étend radialement depuis un évidement cy-45 lindrique, vers l'extérieur, en laissant subsister des segments d'anneaux en matière magnétique entre le pourtour de cette bague et le diamètre extérieur du rotor. La bague extérieure de l'armature mobile travaillant avec ces segments magnétiques est toutefois di-mensionnée de façon à être saturée, ce qui revient au même que si les 50 segments magnétiques étaient saturés. On a en effet cherché à limiter le flux passant par la face polaire extérieure de l'armature mobile à la valeur nécessaire pour produire la force d'attraction, pour avoir un couple de démarrage plus important. Cela était d'autant plus nécessaire que la bague intermédiaire n'est pas conductrice et que le 55 champ magnétique rémanent dans les tôles du rotor après coupure de l'alimentation du moteur est important. Ce moteur-frein présente dès lors les mêmes inconvénients que l'art antérieur précédemment cité.

La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un 60 moteur-frein ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur cité, dans lequel, lors du démarrage en charge, le maximum du flux magnétique dévié dans le rotor vers le plateau mobile du frein est utilisé pour attirer ce plateau de façon que la force d'attraction et donc la force de freinage soient aussi élevées que possible, et dans «s lequel, lors de la coupure de l'alimentation du moteur, aucun champ magnétique rémanent ne subsiste dans les tôles du rotor, proches du plateau mobile du frein, de telle façon que ce plateau puisse instantanément s'écarter du rotor et se plaquer contre le plateau fixe du

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frein, pour immobiliser sans retard la charge en évitant, de ce fait, tout risque de détérioration anormale des garnitures de ces plateaux.

Le moteur-frein suivant l'invention est caractérisé en ce que la bague intermédiaire de court-circuit est conductrice et s'étend radialement depuis le diamètre extérieur du rotor jusqu'au moins à l'évidement cylindrique et que la section radiale desdits segments d'anneau est suffisante pour que ces segments ne soient jamais saturés lors du démarrage du moteur.

Selon une réalisation, intéressante notamment dans le cas où des empilages de tôles magnétiques sont disposés entre, d'une part, la première bague et la bague intermédiaire et, d'autre part, entre cette dernière et la seconde bague, la face radiale des segments d'anneau en matière magnétique est disposée en retrait par rapport à la face radiale de la seconde bague de court-circuit d'une distance, mesurée axialement, au moins égale à l'épaisseur L de cette seconde bague, et le plateau mobile du frein a sa face radiale active qui est décalée d'une distance au moins égale à l'épaisseur L en avant du reste dudit plateau en direction de la face radiale des segments, uniquement vis-à-vis de ladite face radiale. Selon une autre réalisation, intéressante notamment losque la partie en matière magnétique située entre la bague intermédiaire et la seconde bague est constituée d'une matière massive, la face radiale des segments en matière magnétique est avancée dans le même plan que la face radiale de la seconde bague, et la face radiale du plateau mobile est éventuellement reculée d'autant.

Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation conforme à la présente invention.

La figure 1 représente, vu partiellement en coupe longitudinale suivant I-I de la figure 2, ce mode de réalisation d'un moteur-frein.

La figure 2 représente, vu en coupe suivant II-II de la figure 1, le moteur du même mode de réalisation.

La figure 3 représente, vu en coupe suivant III-III de la figure 1, le rotor du même mode de réalisation.

Tel qu'il est représenté sur les figures 1 à 3, le moteur-frein comporte un moteur ansychrone 1 associé à un frein 2 fonctionnant par manque de courant. Dans cet exemple de réalisation, tous deux sont logés bout à bout dans un tube 3 leur servant de carter et susceptible de contenir également un réducteur de vitesse et des dispositifs d'arrêt automatique fonctionnant après un certain nombre de tours, non représentés sur le dessin, etc. Un tel moteur-frein, généralement de diamètre extérieur relativement réduit (moins de 90 mm par exemple), est destiné notamment à être logé dans le tube d'enroulage d'un store à rouleau, volet roulant, grille de magasin, etc.

Le moteur 1 est un moteur asynchrone qui peut être triphasé ou monophasé. Dans cet exemple, il s'agit d'un moteur monophasé avec condensateur. Ce moteur 1 comporte un stator 4 dont les dimensions extérieures correspondent aux dimensions intérieures du tube 3, et un rotor «à cage d'écureuil» 5. Ce rotor comporte, à ses deux extrémités opposées, respectivement des première et seconde bagues de court-circuit 11,12 en matière non magnétique conductrice, reliées par des conducteurs rotoriques 9 s'étendant longitudi-nalement. Il comporte en outre une bague intermédiaire de court-circuit 13, également en matière non magnétique conductrice, qui sépare, d'une première partie 5' du rotor, une seconde partie 5". Ces deux parties 5' et 5" sont constituées, dans cet exemple, par des tôles magnétiques empilées, respectivement 10' et 10", disposées respectivement entre la première bague 11 et la bague intermédiaire 13, et entre cette dernière et la seconde bague 12. Dans la première partie 5' du rotor 5, les premières parties 9' respectives des conducteurs rotoriques 9 sont constituées par des barreaux de section relativement réduite s'étendant à fleur du diamètre extérieur 8 du rotor 5. Dans la seconde partie 5" du rotor 5, les secondes parties 9" respectives des conducteurs rotoriques 9 s'étendent radialement depuis le diamètre extérieur 8 du rotor, jusqu'à un évidement cylindrique 15 qui s'étend axialement depuis la face radiale extérieure 21 de la seconde bague 12 jusqu'à la face de la bague intermédiaire 13, qui est en contact avec les tôles magnétiques 10'. L'évidement cylindrique 15 est concentrique avec l'arbre 16 du rotor.

La bague intermédiaire 13 s'étend radialement depuis le diamètre extérieur 8 du rotor 5 jusqu'à l'évidement cylindrique 15, dans cet exemple. La seconde bague de court-circuit 12 s'étend radialement depuis l'évidement cylindrique 15, vers l'extérieur, en laissant subsister, entre le pourtour 7 de cette seconde bague de court-circuit 12 et le diamètre extérieur 8 du rotor 5, des segments d'anneau 17 en matière magnétique (figure 2) constitués par les tôles empilées 10". Dans une réalisation, le diamètre extérieur 8 du rotor est égal à 33,5 mm, le diamètre extérieur 7 de la seconde bague 12 est égal à 27,5 mm, et le diamtère intérieur de l'évidement 15 est égal à 21,5 mm. Dans ce cas, le rapport entre la section radiale totale des segments 17 en matière non magnétique, et la section transversale du rotor 5, diminuée de celle de l'évidement cylindrique 15, est sensiblement égal à 0,3. En fonction de la variation possible de certaines dimensions, sans sortir du cadre de la présente invention, ce rapport peut lui-même varier tout en restant égal ou supérieur à 0,2.

La face radiale 18 des segments 17 est disposée vis-à-vis de la face radiale 19 du plateau mobile 20 du frein 2, plateau disposé con-centriquement à l'arbre 16. Dans cet exemple, la face radiale 18 des segments d'anneau 17 en matière magnétique est disposée en retrait (figure 1) par rapport à la face radiale extérieure 21 de la seconde bague de court-circuit 12, d'une distance, mesurée axialement, au moins égale à l'épaisseur L de cette seconde bague 12. Le plateau mobile 20 du frein 2 a lui-même sa face radiale active 19 qui est décalée d'une distance égale à L, en avant suivant 25 du reste dudit plateau 20 en direction de la face radiale 18 des segments 17, uniquement vis-à-vis de ladite face radiale 18.

Le plateau mobile 20 est solidarisé en rotation de l'arbre 16 du rotor 5 par une clavette 22, et il est déplaçable axialement suivant 25 (figure 1) sur l'arbre 15 du rotor 5 pour s'écarter du plateau fixe 26 du frein 2, contre l'action d'un ressort, par exemple de compression, 28 disposé coaxialement à l'arbre 16 dans l'évidement cylindrique 15. Sans sortir du cadre de la présente invention, ce ressort de compression 28 pourrait être remplacé par un ou plusieurs ressorts de traction, ou autres, disposés en dehors de l'évidement 15.

Le plateau fixe 26, qui est également disposé concentriquement à l'arbre 16, est solidarisé du pourtour intérieur du tube 3, par exemple par des goupilles transversales 27. Le plateau fixe 26 et le plateau mobile 20 comportent, sur leurs faces respectives disposées vis-à-vis l'une de l'autre, des garnitures de frein 26' et 20' destinées à coopérer entre elles lorsque l'alimentation du moteur est coupée.

Dans la présente réalisation, les trois bagues de court-circuit 11, 12 et 13, ainsi que les deux parties 9' et 9" des conducteurs rotoriques 9 sont avantageusement constituées d'une matière non magnétique, conductrice, telle que l'aluminium, moulée d'un seul bloc sur les tôles magnétiques empilées 10' et 10" dont les deux empilages sont préalablement maintenus espacés d'une distance égale à l'épaisseur souhaitée pour la bague intermédiaire 13.

Lors du démarrage du moteur, par exemple dans un sens provoquant la descente de la charge, à l'instant où le stator 4 est alimenté, le courant circulant dans ce stator crée un champ radial qui est tournant, ou pulsatoire, ou tournant pulsatoire, selon que l'alimentation est triphasée, monophasée, ou monophasée avec condensateur comme dans le présent exemple.

Dans la première partie 5' du rotor 5, ce champ radial coupe les conducteurs rotoriques 9' qui sont le siège d'un courant induit important qui s'écoule par la première bague de court-circuit et par la bague intermédiaire du court-circuit 13. Ce courant induit crée un champ rotorique et la force qui résulte des différents champs provoque la rotation du rotor. Le courant induit dans cette première partie 5' ne peut pas être dévié axialement vers la seconde partie 5" du rotor à cause de la présence de la bague intermédiaire 13.

Dans la seconde partie 5" du rotor 5, le champ statorique radial ne peut pas créer dans le rotor un flux provoquant la rotation de ce rotor. En effet, aucun flux magnétique ne peut traverser radialement le rotor 5 à cause de la présence de l'évidement cylindrique 15. Le flux ne peut pas non plus contourner circulairement suivant SI (figure 3) cet évidement 15 à cause de la présence des conducteurs

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rotoriques 9" qui s'étendent depuis le diamètre extérieur 8 jusqu'à cet évidement 15, et ne peut donc couper ces conducteurs 9". Le flux ne peut pas non plus être dévié axialement suivant S2 (figure 1) vers la première partie 5' du rotor 5, à cause de la présence de la bague intermédiaire de court-circuit 13, ni dévié axialement à proximité immédiate du ressort 28 en direction du plateau mobile 20 à cause de la présence de la seconde bague de court-circuit 12. Tout le flux magnétique provenant radialement du champ du stator 4 peut seulement être dévié axialement suivant S3 (figure 1) à travers les segments magnétiques 17, en dehors du pourtour 7 de la seconde bague de court-circuit 12, en direction de la face radiale active 19 du plateau mobile 20 du frein sans que les segments 17 soient jamais saturés. La totalité du flux magnétique statorique concourt donc à attirer le plateau mobile 20, suivant 25, contre l'action du ressort 28 (figure 1), en direction des segments 17, la force d'attraction étant maximum puisque le flux magnétique est concentré dans une zone annulaire de diamètre relativement grand. Cette attraction s'effectue instantanément dès que le stator 4 est alimenté. Les garnitures 26' et 20' s'écar-tant l'une de l'autre, le frein 2 ne joue plus son rôle et le rotor 5 peut entraîner la charge en rotation.

Tant que le stator 4 est alimenté pendant la descente de la charge, la force d'attraction exercée sur le plateau mobile 20 reste sensiblement identique à la force d'attraction qui existait à l'instant du démarrage. Cette force d'attraction dépend en effet seulement du champ statorique et non d'un champ rotorique lié à la vitesse de rotation du rotor 5.

A l'instant où l'alimentation du stator 4 est coupée, le plateau mobile est immédiatement relâché et vient se plaquer contre le plateau fixe 26 pour immobiliser la charge entraînée jusqu'alors par le moteur. En effet, à cet instant un courant bref et important est généré dans le stator 4, mais il ne génère dans la seconde partie 5" du rotor 5 pratiquement aucun courant, grâce à la présence de la bague intermédiaire de court-circuit 13 qui shunte les courants exis-

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tant dans les conducteurs rotoriques 9' de la première partie 5' du rotor, et également parce que, comme indiqué précédemment, le flux issu du champ statorique ne peut pas traverser radialement la seconde partie 5" du rotor. Il n'existe donc aucun flux rotorique ma-

5 gnétisant les tôles 10" de la seconde partie 5", à l'instant de la coupure. Il n'y a donc, juste après la coupure d'alimentation, aucun flux magnétique rémanent dans ces tôles 10", et aucune force d'attraction ne retient le plateau mobile 20 écarté du plateau fixe 26. D'autre part, encore grâce à la présence de la bague intermédiaire de io court-circuit 13, la rémanence des tôles 10' de la première partie 5' du rotor ne peut pas se transmettre aux tôles 10" de la seconde partie 5", proches du plateau mobile 20.

Dans le cas où l'alimentation du stator est monophasée avec condensateur, ce dernier, après coupure de l'alimentation, maintient 15 certes une alimentation parasite dans le stator 4, par son énergie emmagasinée, mais le champ statorique fugitif qui en résulte est insuffisant pour retenir le plateau mobile 20, en l'absence de champ rémanent dans la seconde partie 5" du rotor 5.

Sans sortir du cadre de la présente invention, la bague intermé-20 diaire de court-circuit 13 pourrait s'étendre radialement depuis le diamètre extérieur 8 du rotor 5 jusqu'à l'arbre 16, et l'évidement cylindrique 15 pourrait s'étendre axialement jusqu'à la bague intermédiaire 13, au lieu de se prolonger jusqu'aux tôles 10'. De même, la face radiale 18 des segments magnétiques 17 pourrait être avancée 25 dans le même plan que la face radiale 21 de la seconde bague 12, la face radiale 19 du plateau mobile 20 étant éventuellement reculée d'autant. Le fonctionnement de l'ensemble du moteur-frein resterait inchangé.

La présente invention est utilisable en particulier pour réaliser un 30 motoréducteur tubulaire, de diamètre relativement réduit (moins de 90 mm) destiné à être logé notamment dans le tube d'enroulage d'un dispositif de protection solaire, d'un dispositif de fermeture ou d'un treuil.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Moteur-frein comprenant un moteur asynchrone (1) à rotor à «cage d'écureuil» (5), rotor comportant, d'une part, à ses extrémités opposées, respectivement des première et seconde bagues de court-circuit (11,12) en matière non magnétique reliées par les conducteurs rotoriques (9), la seconde bague de court-circuit (12) s'étendant radialement depuis l'évidement cylindrique (15), vers l'extérieur, en laissant subsister, entre le pourtour de cette seconde bague de court-circuit (12) et le diamètre extérieur (8) du rotor (5), des segments d'anneau (17) en matière magnétique dont la face radiale (18) est disposée vis-à-vis de la face radiale du plateau mobile de frein, d'autre part une bague intermédiaire de court-circuit (13) en matière non magnétique, séparant une partie (5") du rotor (5), destinée à dévier la partie correspondante du champ radial statorique, en direction du plateau mobile (20) du frein (2), ce plateau mobile, dont une face sensiblement radiale (19) est disposée vis-à-vis de l'extrémité radiale (21) du rotor (5), étant solidaire en rotation du rotor (5) et déplaçable axialement sur l'arbre (16) du rotor pour s'écarter du plateau fixe de frein, contre l'action d'un ressort (28), un évidement cylindrique (15) s'étendant axialement depuis la seconde bague (12) jusqu'au moins à la bague intermédiaire (13), les conducteurs rotoriques (9"), entre ces deux bagues, s'étendant radialement depuis le diamètre extérieur (8) du rotor (5) jusqu'à l'évidement cylindrique (15), caractérisé en ce que la bague intermédiaire de court-circuit (13) est conductrice et s'étend radialement depuis le diamètre extérieur (8) du rotor (5) jusqu'au moins à l'évidement cylindrique (15) et que la section radiale desdits segments d'anneau (17) est suffisante pour que ces segments ne soient jamais saturés lors du démarrage du moteur.

2. Moteur-frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face radiale (18) des segments d'anneau (17) en matière magnétique est disposée en retrait par rapport à la face radiale (21) de la seconde bague de court-circuit (12), d'une distance, mesurée axialement, au moins égale à l'épaisseur (L) de cette seconde bague (12), le plateau mobile (20) du frein (2) ayant sa face radiale active (19) qui est décalée d'une distance au moins égale à l'épaisseur (L), en avant du reste dudit plateau (20) en direction de la face radiale (18) des segments (17), uniquement vis-à-vis de ladite face radiale (18).

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REVENDICATIONS

3. Moteur-frein selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport entre la section radiale totale des segments (17) en matière magnétique, et la section transversale du rotor (5), diminuée de celle de l'évidement cylindrique (15), est égal ou supérieur à 0,20.