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REVENDICATIONS
1. Moteur électrique comportant un stator et au moins un organe rotatif comprenant une partie de rotor essentiellement en forme de disque annulaire plan monté de façon rotative par rapport au stator par l'intermédiaire d'au moins un roulement à billes comprenant au moins deux parties de roulement coaxiales formant des chemins de roulement de billes, au moins l'une de ces parties de roulement présentant une surface annulaire plane perpendiculaire à l'axe de rotation, caractérisé en ce que ladite partie de rotor (5, 41, 49, 73, 108, 112) est fixée sur ladite partie de-roulement (9, 34, 64, 45, 76, 104, 114), directement, de façon que des surfaces annulaires planes respectives soient en contact l'une avec l'autre, ou indirectement,
par l'intermédiaire d'une partie de support (110) ayant une surface annulaire plane en contact avec ladite surface annulaire plane de ladite partie de roulement (114) et en contact avec ladite partie de rotor (112), ou par l'intermédiaire d'une partie de support (7, 51) ayant la forme d'un disque annulaire plan, dont une ou les surfaces annulaires planes sont en contact avec les surfaces annulaires planes respectives de ladite partie de rotor (5, 49) et de ladite partie de roulement (9, 64, 45).
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif (3,4) comporte deux parties de rotor (5, 6), deux roulements à billes à deux bagues de roulement (9, 11 et 10, 12) étant montés sur un axe commun, les parties de rotor étant fixées directement ou par l'intermédiaire d'une partie de support respective (7, 8) en forme de disque annulaire plan sur une joue correspondante d'une première bague de roulement (9, 10) du roulement à billes correspondant, et en ce que le stator comporte deux parties de stator (1, 2) solidaires chacune d'une seconde bague de roulement (11, 12) de chacun des roulements à billes, les deux parties de stator étant assemblées de façon que les deux roulements à billes ne présentent
pratiquement pas de jeu résultant.
3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif comporte deux parties de rotor (41, 42), deux roulements à billes étant combinés de façon à avoir l'une de leurs bagues de roulement (33) en commun, chaque partie de rotor étant fixée directement ou par l'intermédiaire d'une partie de support respective en forme de disque annulaire plan, sur des joues correspondantes d'une première ou de premières bagues de roulement (34, 35) et en ce que le stator comporte deux parties de stator (31, 32) montées chacune sur des secondes ou une seconde (33) bagues de roulement des roulements à billes, les deux roulements à billes combinés ne présentant pratiquement pas de jeu résultant.
4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif comporte deux parties de rotor (49, 50), deux roulements â billes comprenant chacun une première (45, 46) et une seconde (43, 44) bague de roulement, étant montés côte à côte de façon que l'ensemble des deux roulements ne présente pratiquement pas de jeu résultant, lesdites parties de rotor étant fixées directement ou par l'intermédiaire d'une partie de support respective (51, 52), en forme de disque annulaire plan, sur des joues respectives des deux premières bagues de roulement disposées côte à côte.
5. Moteur selon la revendicaction 4, caractérisé en ce que le stator comporte deux parties de stator (53, 54 et 55, 56) montées sur au moins une pièce de support commune (60) solidaire des deux secondes bagues de roulement.
6. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'or- gane rotatif comporte deux parties de rotor (49, 50), le moteur comportant un roulement à une rangée de billes (63) et à trois bagues de roulement dont la première (64) et la deuxième (65) sont juxtaposées axialement et disposées en regard de la troisième (62), chaque partie de rotor étant fixée directement ou par l'intermédiaire d'une partie de support respective, en forme de disque annulaire plan, sur une surface annulaire plane correspondante des première et deuxième bagues de roulement, le roulement à billes ne présentant pratiquement pas de jeu résultant.
7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux organes rotatifs (71, 72) couplés par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de couplage (80, 81, 118) agencé de manière à rendre ces deux organes rotatifs pratiquement solidaires dans le sens de la rotation et à les écarter de façon élastique dans le sens axial, et en ce que chacun des deux organes rotatifs comporte une partie de roulement (76, 77) d'un roulement à billes dont l'autre partie de roulement (82, 83) forme butée dans le sens axial de façon à limiter l'écartement des deux organes rotatifs sous l'effet du dispositif de couplage (80, 81).
8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les organes rotatifs (71, 72) sont disposés l'un en regard de l'autre en direction axiale, au moins l'un d'entre eux présentant une partie de logement du dispositif de couplage (80, 81).
9. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de couplage est constitué par au moins une pièce (80, 81) élastique dans le sens axial.
10. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de couplage est constitué par au moins un ressort de compression (80, 81) prenant appui, par ses extrémités respectives, sur les deux organes rotatifs (71, 72).
La présente invention concerne un moteur électrique comportant un stator et au moins un organe rotatif comprenant une partie de rotor essentiellement en forme de disque annulaire plan monté de façon rotative par rapport au stator par l'intermédiaire d'au moins un roulement à billes comprenant au moins deux bagues de roulement coaxiales formant des chemins de roulement de billes, au moins l'une de ces bagues de roulement présentant une surface annulaire plane perpendiculaire à l'axe de rotation.
Un tel moteur est décrit par exempledans le brevet US N" 4330727 sous la forme d'un moteur synchrone 9 rotor aimanté.
Dans les moteurs de ce type, il est important que la partie de rotor en forme de disque soit disposée de façon très précise par raport au stator. Même dans une fabrication en grandes séries, la position du disque annulaire doit être définie avec une très grande précision par rapport aux parties du stator avec lesquelles ce disque coopère, et cela notamment en ce qui concerne la position du disque dans le sens axial et en ce qui concerne l'orientation du plan du disque qui doit être rigoureusement perpendiculaire à l'axe de rotation.
Habituellement, la partie en forme de disque annulaire de l'organe rotatif est fixée sur celui-ci par l'intermédiaire d'une pièce de support montée sur l'arbre du moteur, de sorte que les tolérances dimensionnelles et de positionnement de cette pièce s'ajoutent aux jeux des roulements à billes. Par ailleurs, il est difficile au moyen d'une telle pièce de support d'assurer un plan de rotation exactement perpendiculaire Åa l'arbre du moteur.
La présente invention vise à fournir un moteur du type susmentionné dont la construction soit simple et économique et qui permette de réaliser une très grande précision dans la définition de la position de la partie de rotor en forme de disque par rapport au stator.
A cet effet, le moteur selon l'invention est caractérisé en ce que la partie de rotor est fixée sur une partie de roulement, directement, de façon que des surfaces annulaires planes respectives soient en contact l'une avec l'autre, ou indirectement, par l'intermédiaire d'une partie de support ayant une surface annulaire plane en contact avec la surface annulaire plane de ladite partie de roulement, et en contact avec ladite partie de rotor, ou par l'intermédiaire d'une partie de support ayant la forme d'un disque annulaire plan dont une ou les surfaces annulaires planes sont en contact avec les surfaces annulaires planes respectives de ladite partie de rotor et de ladite partie de roulement.
L'invention s'applique plus particulièrement à un moteur syn
chrone à rotor aimanté et, selon une forme d'exécution préférentielle, à un moteur de ce type à deux étages. Dans ce cas, le stator comporte deux parties, formant chacune un circuit magnétique à entrefer, et étant couplée avec au moins une bobine de commande, ainsi que deux organes rotatifs coopérant respectivement avec chacune de ces parties de stator.
Les avantages et les particularités du moteur selon l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante de différents exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif et illustrés dans le dessin annexé, dans lequel
la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur synchrone diphasé à deux étages,
la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1,
la figure 3 est une vue en coupe axiale partielle d'un moteur similaire à celui de la figure 1 comportant un roulement habilles double,
à bague commune,
la figure 4 est une vue en coupe axiale partielle d'une autre variante d'exécution du moteur de la figure 1 comportant deux roulements à billes juxtaposés,
la figure 5 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante d'exécution similaire à celle de la figure 4 comportant un roulement à billes à trois bagues et une seule rangée de billes,
la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un moteur synchrone diphasé ayant deux organes rotatifs couplés de façon élastique en direction axiale,
la figure 7 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante d'exécution du moteur selon la figure 6,
la figure 8 est une vue en coupe axiale partielle d'une autre forme d'exécution du moteur de la figure 6, et
la figure 9 est un vue en coupe axiale partielle d'une autre variante d'exécution du moteur selon la figure 6.
Le moteur représenté à la figure 1 est un moteur à deux étages dont chacun comporte une partie de stator respective 1, 2 et un organe rotatif correspondant 3, 4. Chaque organe rotatif comporte une partie de rotor respective 5, 6 en forme de disque annulaire plan, mince, réalisé en un matériau aimantable tel que le samarium-cobalt.
Ces disques sont aimantés parallèlement à leur axe de façon à présenter sur chacune de leurs surfaces planes des pôles magnétiques alternativement positifs et négatifs, répartis régulièrement le long d'une zone annulaire de chaque surface. Ils sont collés ou fixés d'une autre manière adéquate sur une partie de support correspondante 7, 8 ayant également une forme de disque plan annulaire. Les disques de support sont à leur tour fixés, par exemple par soudure, sur les joues de bagues intérieures respectives 9, 10 de deux roulements à billes, dont les bagues correspondantes extérieures sont désignées respectivement par 11 et 12, les rangées de billes de chacun des roulements étant désignées par 13 et 14.
Les bagues intérieures des deux roulements à billes sont montées sur un axe 15 du moteur de façon à être solidaires de cet axe dans leur position définitive déterminée lors de l'assemblage du moteur.
Les deux parties de stator 1, 2 du moteur de la figure 1 comportent chacune une bobine de commande électrique correspondante 16 et 17, de forme annulaire, disposée coaxialement par rapport à l'axe du moteur. Chaque bobine est couplée avec un circuit magnétique comportant deux parties annulaires désignées par 18, 19 et 20, 21 respectivement. Ces parties annulaires sont réalisées en un matériau de très bonne perméabilité magnétique, et elles sont en contact deux par deux le long de zones de contact planes périphériques 22 et 23 de telle façon que la résistance magnétique reste également faible à cet endroit.
D'autre part, les pièces 18 à 21 présentent chacune une partie annulaire intérieure comportant une série de dents, telles que 24, réparties sur toute la circonférence de manière à former dans chacune des parties de stator un entrefer annulaire variable le long de cette circonférence. Comme le montre la figure 1, la section axiale des circuits magnétiques présente ainsi une forme en C et une zone annulaire de chaque partie de rotor est disposée dans l'entrefer respectif formé par ces circuits magnétiques.
Dans le moteur de la figure 1, les parties extérieures 18 et 21 des circuits magnétiques sont montées sur les bagues extérieures correspondantes 1 1 et 12 des roulements à billes du moteur. Une plaque de support 25 est également fixée sur une partie de la surface cylindrique extérieure de la bague 1 1 de l'un des roulements à billes.
Les parties intérieures 19 et 20 des deux parties de stator 1 et 2 sont en contact le long d'une surface cylindrique annulaire 26 perpendiculaire à l'axe du moteur. Une pièce intermédiaire à surfaces planes parallèles pourrait être disposée, selon une variante d'exécution, entre les parties 19 et 20, de sorte que ces parties seraient espacées tout en conservant le parallélisme de leurs surfaces annulaires planes telles que la surface 26.
Sur la figure 1, on distingue en outre des parties de carcasse telles que 27 dans lesquelles sont logées les bobines de commande, et une pièce de séparation 28, en matière plastique, qui peut être disposée entre les deux parties de rotor pour faciliter le montage du moteur.
La figure 2 montre la configuration de certains éléments du moteur en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1, et en particulier les dents 24 orientées radialement et disposées essentiellement régu liérement le long de la périphérie intérieure de la pièce annulaire visible 19.
L'assemblage du moteur, et notamment la fixation des bagues in térieures 9 et 10 des roulements à billes sur l'axe 15 du moteur et la fixation des bagues extérieures 11, 12 sur les parties 18 et 21, est réalisé de manière à supprimer le jeu entre les bagues intérieures et extérieures de chaque roulement à billes. La figure 1 montre que les bagues intérieures 9 et 10 sont ainsi légèrement décalées axialement par rapport aux bagues extérieures 11 et 12. L'élasticité dans la chaîne des éléments 15, 9, 135 I I, 18, 19120 21, 12, 14, 10, 15 permet de supprimer le jeu dans les roulements à billes sans augmentation sensible des frottements.
On atteint ainsi une précision très élevée dans le positionnement des parties de rotor et de stator l'une par rapport à l'autre, d'une manière relativement simple même dans une fabrication en grandes séries, cette précision se conservant pendant la durée de vie du moteur grâce à l'élasticité mentionnée.
La figure 3 montre une variante d'exécution qui utilise, à la place de deux roulements à billes séparés, deux roulements combinés ayant l'une de leurs bagues de roulement en commun. Les parties de stator, désignées respectivement par 31 et 32, présentent une configuration similaire à celle de la figure I et sont montées sur la bague commune 33 des roulements à billes combinés. Deux bagues intérieures 34 et 35 coopèrent avec la bague commune par l'intermé- diaire de deux rangées de billes 36, 37. Les bagues 34 et 35 sont en contact entre elles le long d'une surface annulaire 38 et comportent chacune une partie de support respective 39, 40 présentant des surfaces de support planes annulaires perpendiculaires à l'axe de rotation du moteur.
Des parties de rotor annulaires 41. 42 sont montées sur ces parties de support de manière à être disposées dans les entrefers des deux parties de stator. L'assemblage des bagues 34 et 35 est effectué de façon que les deux roulements à billes combinés ne présentent pratiquement pas de jeu résultant. L'axe du moteur et les parties de support du moteur ne sont plus représentés dans la figure 3 et dans certaines des figures suivantes.
La figure 4 illustre une forme d'exécution qui se distingue essentiellement des exemples des figures 1 et 3 parla présence de deux roulements à billes juxtaposés qui comprennent chacun une première bague de roulement 43, 44 et une seconde bague de roulement 45,46 coopérant avec deux rangées de billes respectives 47, 48. Les deux roulements sont montés côte à côte de façon que l'ensemble ne présente pas dejeu résultant. Les parties de rotor 49, 50 sont fixées sur lesjoues constituées par les surfaces frontales des bagues 45, 46 par l'intermédiaire de disques de support correspondants 51, 52.
Les parties de stator représentées à la figure 4 comportent chacune deux parties annulaires en tôle 53, 54 et 55, 56, formées de façon à présenter un logement pour les bobines de commande 57, 58 et des dentures opposées, similaires à celles de la figure 1, telles que la denture désignée par 59. Les parties 54 et 55 sont fixées sur les bagues extérieures 43 et 44 des roulements à billes juxtaposés, par
I'intermédiaire d'une pièce de support commune 60 qui peut être soudée aux pièces 54, 55, 44 et 43 de façon à rendre celles-ci solidaires. Un axe 61 peut être monté à l'intérieur des bagues 45 et 46 des roulements à billes, comme le montre la figure.
La figure 5 représente une variante d'exécution du moteur de la figure 4 dans laquelle un roulement unique à une rangée de billes et à trois bagues de roulement est utilisé à la place des deux roulements juxtaposés de la figure 4. Une bague extérieure du roulement désignée par 62 coopère, par l'intermédiaire d'une rangée de billes 63, avec deux bagues intérieures 64, 65 juxtaposées axialement, l'ensemble du roulement étant ajusté de façon qu'il ne présente pratiquement pas de jeu. Les parties de rotor et de stator peuvent être fixées, d'une manière similaire à celle des exemples précédents, respectivement aux bagues intérieures et à la bague extérieure de ce roulement.
Dans l'exemple représenté à la figure 5, la pièce de support 60 de la figure 4 a été supprimée, mais les autres pièces des parties de rotor et de stator sont analogues à celles de la figure 4 et ont été désignées par les mêmes chiffres de référence. La figure 5 montre en outre deux pièces de fermeture 66, 67 placées sur les parties de stator de manière à protéger l'intérieur du moteur. L'arbre 61 représenté est constitué par un long pignon taillé qui, du fait qu'il est centré par ses extrémités de dents, assure une très bonne précision du montage par rapport au roulement à billes.
La figure 6 montre, en coupe selon un plan axial, un autre moteur synchrone diphasé, comportant deux organes rotatifs séparés 71 et 72, disposés coaxialement en regard l'un de l'autre. Chacun de ces organes rotatifs comporte un -disque annulaire aimanté respectif 73, 74, fixé par une de ses surfaces planes sur une suface plane annulaire, telle que 75, d'une partie de roulement correspondante 76, 77, faisant partie d'un roulement à billes axial respectif 78, 79.
Les deux parties de roulement 76 et 77 sont couplées au moyen d'un dispositif de couplage, constitué, dans le présent exemple, par deux rondelles-ressorts 80 et 81, qui sont logées dans une creusure correspondante de chaque partie de roulement, de manière à tendre
à écarter ces deux parties en direction axiale. Les deux parties de roulement extérieures, désignées par 82, 83, forment des butées axiales, par l'intermédiaire des billes des roulements, pour les parties de roulement intérieures 76 et 77, de sorte que la position des deux parties de rotor par rapport au stator est définie, sans jeu, par les deux roulements à billes. Le couplage dans le sens circonférentiel, c'est-à-dire dans le sens de la rotation, peut être assuré par un soudage des deux rondelles l'une avec l'autre lors de leur montage, et par un soudage de chacune d'elles sur la partie de roulement correspondante.
Dans certains cas, la friction des rondelles-ressorts et/
ou un crantage de celles-ci peuvent être suffisants pour assurer que les deux parties de roulement soient solidaires dans leur rotation.
Le stator 84 du moteur comporte deux bobines électriques annulaires 85 et 86, qui sont chacune couplée avec un circuit magnétique correspondant 87 et 88. Chaque circuit magnétique est formé par deux pièces 89, 90 et 91, 92 réalisées, par exemple, en un matériau fritté magnétiquement perméable. Ces pièces ont une forme annulaire et sont en contact le long d'une zone annulaire plane respective 93, 94 à faible résistance magnétique. Les pièces 89 à 92 comportent, d'autre part, chacune une partie annulaire munie d'une
série de dents telles que 95, réparties sur toute la circonférence, de manière à former un entrefer variable coopérant avec les zones ai
mantées du disque correspondant 73 ou 74.
La position des disques aimantés 73 et 74 dans les entrefers des circuits magnétiques 87 et 88 est définie par les dimensions des deux roulements à billes 78 et 79, et par les surfaces de contact planes des pièces 89 à 92. Les dimensions correspondantes peuvent être réalisées avec toute la précision voulue et d'une façon très économique, de sorte que la disposition décrite permet d'obtenir d'une manière extrêmement avantageuse un excellent centrage en direction axiale et un très bon parallélisme des parties de rotor par rapport aux entrefers.
Les figures 7, 8 et 9 montrent des variantes d'exécution du moteur de la figure 6.
Dans la forme d'exécution de la figure 7, les circuits magnétiques correspondant aux circuits 87 et 88 de la figure 6 sont réalisés en plusieurs pièces. Une première partie de stator comporte une partie polaire 96, en un matériau fritté, ayant une forme annulaire et formant la denture 95, et une partie polaire 97, formant la denture opposée. Ces deux parties polaires sont reliées magnétiquement entre elles par des parties de connexion annulaires 98 et 99, formées selon la vue en coupe de la figure 7, par exemple par emboutissage, et réunies entre elles et aux parties 96 et 97, par exemple par soudage. Dans ce cas, comme dans le cas des figures précédentes, la bobine électrique, désignée ici par 100, est entourée étroitement par le circuit magnétique correspondant, de manière à réduire les pertes et à utiliser de façon optimale le volume disponible.
Une deuxième partie de stator 101 est réalisée de façon analogue à la première. Les organes rotatifs 71, 72 sont similaires à ceux de la figure 6, et sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
La variante d'exécution selon la figure 8 comporte des roulements à billes radiaux démontables 102, 103. Comme dans les figures 6 et 7, une des parties de roulement 104 ou 105 de chaque organe rotatif 106, 107 porte un disque aimanté correspondant 108, 109, ce disque étant fixé sur une surface perpendiculaire à l'axe de rotation. Le dispositif de couplage des deux organes rotatifs et les deux parties de stator sont réalisés de manière analogue à la figure 7, et les parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence que dans cette figure.
La figure 9 montre une autre variante d'exécution du moteur de la figure 6, dans laquelle des parties de support 110, 111 sont utilisées pour la fixation des parties de rotor aimantées 112, 113 sur les parties de roulement correspondantes 114, 115. Les parties de roulement présentent chacune une surface plane annulaire en contact avec une première zone d'une surface plane annulaire 116, 117 de la partie de support respective 110, 111, et une deuxième zone de ces mêmes surfaces 116, 117 est en contact avec une des surfaces planes des disques annulaires 112, 113.
Les couplage entre les deux organes rotatifs est réalisé dans le sens axial par deux rondelles-ressorts 80, 81, comme dans les exemples des figures 6 à 8, alors qu'une goupille 118 est prévue dans l'exemple de la figure 9 pour assurer le couplage dans la direction circonférentielle. Cette goupille est agencée de façon à ne pas gêner l'écartement des deux organes rotatifs sous l'effet des ressorts 80, 81.
Les circuits magnétiques du moteur de la figure 9 comportent chacun des parties polaires annulaires, dentées, similaires aux parties 96, 97 de la figure 7, et des parties de connexion annulaires 119, 120, formées et assemblées selon la vue en coupe de la figure 9, de manière à assurer une très faible résistance magnétique et une bonne précision des dimensions dans le sens axial.
Le présent moteur peut être réalisé sous la forme d'un ensemble extrêmement plat et de faibles dimensions, dont les parties utiles occupent un volume minimal. En même temps, étant donné la configuration des circuits magnétiques et la précision du montage, le rendement atteint une valeur optimale, d'autant plus que, dans les versions diphasées représentées, la totalité de la circonférence du disque aimanté coopère avec des parties polaires du stator. Les deux organes rotatifs ou les deux parties de stator peuvent d'ailleurs être facilement ajustés dans leur position angulaire mutuelle avant leur immobilisation définitive, par soudage ou collage par exemple.
Dans toutes les différentes formes d'exécution du présent moteur, l'excellente définition de la position de la partie magnétique active du rotor, par rapport aux parties de stator avec lesquelles elles coopèrent, est un avantage décisif, obtenu d'une façon relativement simple et économique. En effet, la précision des roulements à billes se retrouve, grâce aux surfaces planes de contact entre la partie de roulement, l'éventuelle pièce de support et la partie de rotor aimantée correspondantes, au niveau des entrefers des parties de stator.
Bien entendu, un moteur dont un seul organe rotatif porte un disque aimanté peut être conçu de façon similaire au moteur représenté, et diverses formes de réalisation d'organes rotatifs, notamment d'organes rotatifs axialement déplaçables l'un par rapport à
L'autre et munis de dispositifs de couplage, ainsi que des variantes de réalisation des parties de stator et des roulements à billes, peuvent être envisagées par l'homme de métier. Il est à noter, d'autre part, que le présent principe de montage de l'organe rotatif, bien qu'il soit particulièrement intéressant pour les moteurs du type décrit dans les exemples, est également très utile dans d'autres configurations et pour d'autres types de moteurs électriques, où la précision du centrage du rotor par rapport au stator est importante.
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CLAIMS
1. Electric motor comprising a stator and at least one rotary member comprising a rotor part essentially in the form of a flat annular disc mounted in a rotary manner with respect to the stator by means of at least one ball bearing comprising at least two parts coaxial bearings forming ball raceways, at least one of these bearing parts having a planar annular surface perpendicular to the axis of rotation, characterized in that said rotor part (5, 41, 49, 73 , 108, 112) is fixed on said rolling part (9, 34, 64, 45, 76, 104, 114), directly, so that respective planar annular surfaces are in contact with each other, or indirectly,
through a support portion (110) having a planar annular surface in contact with said planar annular surface of said bearing portion (114) and in contact with said rotor portion (112), or through a support part (7, 51) having the shape of a planar annular disc, one or more planar annular surfaces of which are in contact with the respective planar annular surfaces of said rotor part (5, 49) and said bearing part (9, 64, 45).
2. Motor according to claim 1, characterized in that the rotary member (3,4) comprises two rotor parts (5, 6), two ball bearings with two bearing rings (9, 11 and 10, 12) being mounted on a common axis, the rotor parts being fixed directly or via a respective support part (7, 8) in the form of a flat annular disc on a corresponding cheek of a first rolling ring (9 , 10) of the corresponding ball bearing, and in that the stator comprises two parts of stator (1, 2) each integral with a second bearing ring (11, 12) of each of the ball bearings, the two parts of stator being assembled so that the two ball bearings do not have
practically no resulting play.
3. Motor according to claim 1, characterized in that the rotary member comprises two rotor parts (41, 42), two ball bearings being combined so as to have one of their bearing rings (33) in common , each rotor part being fixed directly or by means of a respective support part in the form of a flat annular disc, on corresponding flanges of a first or first rolling rings (34, 35) and in that the stator comprises two stator parts (31, 32) each mounted on seconds or a second (33) bearing rings of the ball bearings, the two combined ball bearings having practically no resulting play.
4. Motor according to claim 1, characterized in that the rotary member comprises two rotor parts (49, 50), two ball bearings each comprising a first (45, 46) and a second (43, 44) ring bearing, being mounted side by side so that the assembly of the two bearings presents practically no resulting play, said rotor parts being fixed directly or by means of a respective support part (51, 52), in flat annular disc shape, on respective cheeks of the first two bearing rings arranged side by side.
5. Motor according to claim 4, characterized in that the stator comprises two parts of the stator (53, 54 and 55, 56) mounted on at least one common support piece (60) integral with the two second bearing rings.
6. Motor according to claim 1, characterized in that the rotary member comprises two rotor parts (49, 50), the motor comprising a bearing with a row of balls (63) and with three bearing rings, the first (64) and the second (65) are juxtaposed axially and arranged opposite the third (62), each rotor part being fixed directly or via a respective support part, in the form of a flat annular disc , on a corresponding flat annular surface of the first and second bearing rings, the ball bearing presenting practically no resulting play.
7. Motor according to claim 1, characterized in that it comprises two rotary members (71, 72) coupled via at least one coupling device (80, 81, 118) arranged so as to make these two rotary members practically integral in the direction of rotation and to move them elastically in the axial direction, and in that each of the two rotary members comprises a rolling part (76, 77) of a ball bearing, the another bearing part (82, 83) forms a stop in the axial direction so as to limit the spacing of the two rotary members under the effect of the coupling device (80, 81).
8. Motor according to claim 7, characterized in that the rotary members (71, 72) are arranged opposite one another in the axial direction, at least one of them having a housing portion of the coupling device (80, 81).
9. Motor according to claim 8, characterized in that the coupling device consists of at least one piece (80, 81) resilient in the axial direction.
10. Motor according to claim 8, characterized in that the coupling device consists of at least one compression spring (80, 81) bearing, by its respective ends, on the two rotary members (71, 72).
The present invention relates to an electric motor comprising a stator and at least one rotary member comprising a rotor part essentially in the form of a flat annular disc mounted in a rotary manner with respect to the stator by means of at least one ball bearing comprising at at least two coaxial bearing rings forming ball raceways, at least one of these bearing rings having a planar annular surface perpendicular to the axis of rotation.
Such a motor is described, for example, in US Pat. No. 4,330,727 in the form of a synchronous motor 9 with magnetized rotor.
In motors of this type, it is important that the disc-shaped rotor part is arranged very precisely relative to the stator. Even in mass production, the position of the annular disc must be defined with great precision with respect to the parts of the stator with which this disc cooperates, and this in particular as regards the position of the disc in the axial direction and in as regards the orientation of the plane of the disc which must be strictly perpendicular to the axis of rotation.
Usually, the annular disc-shaped part of the rotary member is fixed thereto by means of a support piece mounted on the motor shaft, so that the dimensional and positioning tolerances of this piece are added to the sets of ball bearings. Furthermore, it is difficult by means of such a support piece to ensure a plane of rotation exactly perpendicular to the motor shaft.
The present invention aims to provide a motor of the aforementioned type, the construction of which is simple and economical and which makes it possible to achieve very great precision in defining the position of the disc-shaped rotor part relative to the stator.
To this end, the motor according to the invention is characterized in that the rotor part is fixed on a rolling part, directly, so that respective flat annular surfaces are in contact with one another, or indirectly , via a support portion having a planar annular surface in contact with the planar annular surface of said bearing portion, and in contact with said rotor portion, or via a support portion having the shape of a planar annular disc of which one or more planar annular surfaces are in contact with the respective planar annular surfaces of said rotor part and said rolling part.
The invention applies more particularly to a syn motor
chrone with magnetic rotor and, according to a preferred embodiment, with a motor of this type with two stages. In this case, the stator has two parts, each forming a magnetic circuit with an air gap, and being coupled with at least one control coil, as well as two rotary members cooperating respectively with each of these stator parts.
The advantages and the particularities of the engine according to the invention will emerge more clearly from the following description of different embodiments, given without limitation and illustrated in the appended drawing, in which
FIG. 1 is a view in axial section of a two-phase two-phase synchronous motor,
FIG. 2 is a sectional view along the line II-II of FIG. 1,
FIG. 3 is a view in partial axial section of a motor similar to that of FIG. 1 comprising a double dressed bearing,
with common ring,
FIG. 4 is a view in partial axial section of another alternative embodiment of the engine of FIG. 1 comprising two juxtaposed ball bearings,
FIG. 5 is a view in partial axial section of an alternative embodiment similar to that of FIG. 4 comprising a ball bearing with three rings and a single row of balls,
FIG. 6 is a view in axial section of a two-phase synchronous motor having two rotary members elastically coupled in the axial direction,
FIG. 7 is a view in partial axial section of an alternative embodiment of the engine according to FIG. 6,
FIG. 8 is a view in partial axial section of another embodiment of the engine of FIG. 6, and
FIG. 9 is a view in partial axial section of another alternative embodiment of the engine according to FIG. 6.
The motor shown in FIG. 1 is a two-stage motor, each of which comprises a respective stator part 1, 2 and a corresponding rotary member 3, 4. Each rotary member comprises a respective rotor part 5, 6 in the form of an annular disc flat, thin, made of a magnetizable material such as samarium-cobalt.
These discs are magnetized parallel to their axis so as to present on each of their flat surfaces alternately positive and negative magnetic poles, distributed regularly along an annular zone of each surface. They are glued or fixed in another suitable manner to a corresponding support part 7, 8 also having the shape of an annular flat disc. The support discs are in turn fixed, for example by welding, on the cheeks of respective inner rings 9, 10 of two ball bearings, the corresponding outer rings of which are designated by 11 and 12 respectively, the rows of balls of each bearings being designated by 13 and 14.
The inner rings of the two ball bearings are mounted on an axis 15 of the engine so as to be integral with this axis in their final position determined during assembly of the engine.
The two stator parts 1, 2 of the motor of FIG. 1 each comprise a corresponding electrical control coil 16 and 17, of annular shape, arranged coaxially with respect to the axis of the motor. Each coil is coupled with a magnetic circuit comprising two annular parts designated by 18, 19 and 20, 21 respectively. These annular parts are made of a material with very good magnetic permeability, and they are in two-by-two contact along peripheral peripheral contact zones 22 and 23 so that the magnetic resistance also remains low at this location.
On the other hand, the parts 18 to 21 each have an inner annular part comprising a series of teeth, such as 24, distributed over the entire circumference so as to form in each of the stator parts a variable annular air gap along this circumference . As shown in FIG. 1, the axial section of the magnetic circuits thus has a C shape and an annular zone of each rotor part is arranged in the respective air gap formed by these magnetic circuits.
In the motor of Figure 1, the outer parts 18 and 21 of the magnetic circuits are mounted on the corresponding outer rings 1 1 and 12 of the ball bearings of the engine. A support plate 25 is also fixed to a part of the outer cylindrical surface of the ring 11 of one of the ball bearings.
The internal parts 19 and 20 of the two stator parts 1 and 2 are in contact along an annular cylindrical surface 26 perpendicular to the axis of the motor. An intermediate piece with parallel flat surfaces could be arranged, according to an alternative embodiment, between the parts 19 and 20, so that these parts would be spaced apart while retaining the parallelism of their flat annular surfaces such as the surface 26.
In FIG. 1, a distinction can also be made between carcass parts such as 27 in which the control coils are housed, and a separation piece 28, of plastic material, which can be placed between the two rotor parts to facilitate assembly. of the motor.
FIG. 2 shows the configuration of certain elements of the motor in section along the line II-II of FIG. 1, and in particular the teeth 24 oriented radially and arranged essentially regularly along the inner periphery of the visible annular part 19.
The assembly of the motor, and in particular the fixing of the inner rings 9 and 10 of the ball bearings on the axis 15 of the motor and the fixing of the outer rings 11, 12 on the parts 18 and 21, is carried out so as to eliminate the clearance between the inner and outer rings of each ball bearing. Figure 1 shows that the inner rings 9 and 10 are thus slightly offset axially with respect to the outer rings 11 and 12. The elasticity in the chain of the elements 15, 9, 135 II, 18, 19120 21, 12, 14, 10 , 15 eliminates the play in the ball bearings without significant increase in friction.
This achieves a very high precision in the positioning of the rotor and stator parts relative to each other, in a relatively simple manner even in mass production, this precision being preserved during the service life. of the motor thanks to the elasticity mentioned.
Figure 3 shows an alternative embodiment which uses, instead of two separate ball bearings, two combined bearings having one of their bearing rings in common. The stator parts, designated respectively by 31 and 32, have a configuration similar to that of FIG. I and are mounted on the common ring 33 of the combined ball bearings. Two inner rings 34 and 35 cooperate with the common ring by the intermediary of two rows of balls 36, 37. The rings 34 and 35 are in contact with each other along an annular surface 38 and each comprise a part of respective support 39, 40 having planar annular support surfaces perpendicular to the axis of rotation of the motor.
Annular rotor parts 41. 42 are mounted on these support parts so as to be arranged in the air gaps of the two stator parts. The assembly of the rings 34 and 35 is carried out so that the two combined ball bearings have practically no resulting play. The axis of the engine and the engine support parts are no longer shown in Figure 3 and in some of the following figures.
FIG. 4 illustrates an embodiment which differs essentially from the examples of FIGS. 1 and 3 by the presence of two juxtaposed ball bearings which each comprise a first rolling ring 43, 44 and a second rolling ring 45, 46 cooperating with two rows of respective balls 47, 48. The two bearings are mounted side by side so that the assembly does not have any resulting clearance. The rotor parts 49, 50 are fixed to the cheeks formed by the front surfaces of the rings 45, 46 by means of corresponding support discs 51, 52.
The stator parts shown in FIG. 4 each have two annular sheet metal parts 53, 54 and 55, 56, formed so as to have a housing for the control coils 57, 58 and opposite teeth, similar to those of the figure. 1, such as the teeth designated by 59. The parts 54 and 55 are fixed to the outer rings 43 and 44 of the juxtaposed ball bearings, by
I'intermediate a common support piece 60 which can be welded to parts 54, 55, 44 and 43 so as to make them integral. A pin 61 can be mounted inside the rings 45 and 46 of the ball bearings, as shown in the figure.
5 shows an alternative embodiment of the engine of Figure 4 in which a single bearing with a row of balls and three bearing rings is used in place of the two juxtaposed bearings of Figure 4. An outer ring of the bearing designated by 62 cooperates, via a row of balls 63, with two inner rings 64, 65 juxtaposed axially, the whole of the bearing being adjusted so that it presents practically no play. The rotor parts and stator can be fixed, in a similar manner to that of the previous examples, respectively to the inner rings and the outer ring of this bearing.
In the example shown in Figure 5, the support part 60 of Figure 4 has been deleted, but the other parts of the rotor and stator parts are similar to those of Figure 4 and have been designated by the same numbers reference. FIG. 5 also shows two closure parts 66, 67 placed on the stator parts so as to protect the interior of the motor. The shaft 61 shown is constituted by a long, cut pinion which, because it is centered by its tooth ends, ensures very good mounting precision with respect to the ball bearing.
FIG. 6 shows, in section along an axial plane, another two-phase synchronous motor, comprising two separate rotary members 71 and 72, arranged coaxially opposite one another. Each of these rotary members comprises a respective magnetic annular disk 73, 74, fixed by one of its flat surfaces on an annular plane surface, such as 75, of a corresponding rolling part 76, 77, forming part of a rolling respective axial ball 78, 79.
The two rolling parts 76 and 77 are coupled by means of a coupling device, constituted, in the present example, by two spring washers 80 and 81, which are housed in a corresponding recess of each rolling part, so to tender
to separate these two parts in the axial direction. The two outer bearing parts, designated by 82, 83, form axial stops, by means of the ball bearings, for the inner bearing parts 76 and 77, so that the position of the two rotor parts relative to the stator is defined, without play, by the two ball bearings. Coupling in the circumferential direction, that is to say in the direction of rotation, can be ensured by welding the two washers with each other during their assembly, and by welding each them on the corresponding bearing part.
In some cases, the friction of the spring washers and /
or a notching of these may be sufficient to ensure that the two rolling parts are integral in their rotation.
The stator 84 of the motor comprises two annular electric coils 85 and 86, which are each coupled with a corresponding magnetic circuit 87 and 88. Each magnetic circuit is formed by two parts 89, 90 and 91, 92 made, for example, of a material magnetically permeable sintered. These parts have an annular shape and are in contact along a respective flat annular zone 93, 94 with low magnetic resistance. Parts 89 to 92, on the other hand, each have an annular part provided with a
series of teeth such as 95, distributed over the entire circumference, so as to form a variable air gap cooperating with the areas ai
mantées of the corresponding disc 73 or 74.
The position of the magnetic discs 73 and 74 in the air gaps of the magnetic circuits 87 and 88 is defined by the dimensions of the two ball bearings 78 and 79, and by the flat contact surfaces of the parts 89 to 92. The corresponding dimensions can be produced with all the precision desired and very economically, so that the arrangement described makes it possible to obtain, in an extremely advantageous manner, excellent centering in the axial direction and very good parallelism of the rotor parts with respect to the air gaps.
Figures 7, 8 and 9 show alternative embodiments of the motor of Figure 6.
In the embodiment of Figure 7, the magnetic circuits corresponding to the circuits 87 and 88 of Figure 6 are made in several pieces. A first stator part comprises a pole part 96, made of a sintered material, having an annular shape and forming the toothing 95, and a pole part 97, forming the opposite toothing. These two pole parts are magnetically connected to each other by annular connection parts 98 and 99, formed according to the sectional view of FIG. 7, for example by stamping, and joined together and to parts 96 and 97, for example by welding . In this case, as in the case of the preceding figures, the electric coil, designated here by 100, is closely surrounded by the corresponding magnetic circuit, so as to reduce losses and to make optimum use of the available volume.
A second part of stator 101 is produced in a similar manner to the first. The rotary members 71, 72 are similar to those of FIG. 6, and are designated by the same reference numbers.
The variant embodiment according to FIG. 8 comprises removable radial ball bearings 102, 103. As in FIGS. 6 and 7, one of the rolling parts 104 or 105 of each rotary member 106, 107 carries a corresponding magnetic disc 108, 109, this disc being fixed on a surface perpendicular to the axis of rotation. The device for coupling the two rotary members and the two stator parts are produced in a similar manner to FIG. 7, and the corresponding parts are designated by the same reference numbers as in this figure.
FIG. 9 shows another alternative embodiment of the motor of FIG. 6, in which support parts 110, 111 are used for fixing the magnetized rotor parts 112, 113 to the corresponding rolling parts 114, 115. The rolling parts each have an annular planar surface in contact with a first zone of an annular plane surface 116, 117 of the respective support part 110, 111, and a second zone of these same surfaces 116, 117 is in contact with a planar surfaces of the annular discs 112, 113.
The coupling between the two rotary members is carried out in the axial direction by two spring washers 80, 81, as in the examples of FIGS. 6 to 8, while a pin 118 is provided in the example of FIG. 9 to ensure coupling in the circumferential direction. This pin is arranged so as not to hinder the spacing of the two rotary members under the effect of the springs 80, 81.
The magnetic circuits of the motor of FIG. 9 each have annular, toothed polar parts, similar to parts 96, 97 of FIG. 7, and annular connection parts 119, 120, formed and assembled according to the sectional view of FIG. 9, so as to ensure very low magnetic resistance and good dimensional accuracy in the axial direction.
The present motor can be produced in the form of an extremely flat and small assembly, the useful parts of which occupy a minimum volume. At the same time, given the configuration of the magnetic circuits and the precision of the assembly, the efficiency reaches an optimal value, all the more since, in the two-phase versions shown, the entire circumference of the magnetic disc cooperates with polar parts of the stator. The two rotary members or the two stator parts can moreover be easily adjusted in their mutual angular position before their final immobilization, by welding or gluing for example.
In all the different embodiments of the present motor, the excellent definition of the position of the active magnetic part of the rotor, with respect to the stator parts with which they cooperate, is a decisive advantage, obtained in a relatively simple manner. and economical. Indeed, the precision of the ball bearings is found, thanks to the flat contact surfaces between the bearing part, the possible support part and the corresponding magnetized rotor part, at the air gaps of the stator parts.
Of course, a motor of which a single rotary member carries a magnetic disc can be designed similarly to the motor shown, and various embodiments of rotary members, in particular of rotary members axially displaceable relative to one another.
The other and provided with coupling devices, as well as alternative embodiments of the stator parts and of the ball bearings, can be envisaged by a person skilled in the art. It should be noted, on the other hand, that the present mounting principle of the rotary member, although it is particularly advantageous for motors of the type described in the examples, is also very useful in other configurations and for other types of electric motors, where the accuracy of centering the rotor relative to the stator is important.