FR2624670A1 - Moteur pas-a-pas - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moteur pas-à-pas comportant deux jeux de blocs bâtis de stator et permettant le réglage du couple cran à cran. Chacun des premier et second blocs bâtis de stator 20, 30 comportent des dents polaires 20a2 , 20b2 , 30a2 , 30b2 à un pas prédéterminé, écartées d'1/4 de pas les unes des autres par rapport au rotor. Des moyens 20b4 , 30a4 , 20b5 , 30a5 permettent de régler le déphasage entre les premier et second blocs bâtis de stator 20, 30. Domaine d'application : moteurs pas-à-pas.
Description
L'invention concerne un moteur pas-à-pas comportant deux jeux de blocs
bâtis de stator, et en
particulier le réglage du couple cran à cran.
En référence à la figure 10 des dessins annexés et décrits ci-après, qui représente la structure de blocs bâtis de stator utilisée dans un moteur pas-à-pas selon l'art antérieur, des stators 1 et 2 comportant des pôlesla et 2a de stator, respectivement, réalisés sous la forme de dents de peigne, forment deux blocs bâtis de stator. Les blocs bâtis de stator, formés en totalité des mêmes stators que ceux de la paire de stators, sont disposés dos à dos sur les stators 2 et 2 et constituent le stator du moteur pas-à-pas. Les deux jeux de blocs bâtis de stator sont tels que des bossages circulaires 2b, 2b et des trous 2c, 2c sont formés dans les stators 2 et 2 afin que les phases des pôles de stator s'écartent l'une de l'autre d'un quart de pas. En référence à présent à la figure il des dessins annexés, qui est une vue en perspective du moteur pas-à-pas réalisé de la manière décrite ci-dessus, la référence numérique 12 désigne un arbre de rotor et un aimant de rotor cylindrique 13 est fixé coaxialement à l'arbre 12 de rotor afin de tourner avec l'arbre. L'aimant 13 du rotor présente, formés sur sa surface périphérique, en opposition aux pôles la, 2a, la, 2a de stator, un nombre de pôles magnétiques égal au nombre des pôles de stator d'un jeu de blocs bâtis de stator. Autrement dit, le nombre d'un jeu de pôles de stator sur la figure 11 est de 24 et, dans ce cas, le nombre de pôles magnétiques du rotor est de 24, car chacun des pôles N et des pôles S est compté comme étant égal à un, et est de 12 s'ils sont comptés en nombre de paires de pôles magnétiques. Les références numériques 14 et 15 désignent des bobinages enroulés sur les blocs bâtis respectifs de stator, sous la forme de spires bifilaires et sortant des stators par des parties
découpées lf, lf, 2f, 2f.
La figure 12 des dessins annexés est un schéma du circuit de commande du moteur pas-à-pas, et la figure 13 des dessins annexés est un diagramme des temps d'une impulsion de commande d'excitation à deux phases appliquée
au circuit de commande de la figure 12.
La figure 14a des dessins annexés est une vue
développée des pôles de stator et d'un aimant de rotor.
Deux jeux de blocs bâtis de stator sont désignés par a (comprenant les stators laI et 2al) et b (comprenant les
stators la2 et 2a2), respectivement, et les pôles magnéti-
ques du rotor sont désignés par 13a.
On décrira ici la position stationnaire du rotor et le couple cran à cran lorsque les bobinages ne
sont pas excités.
La description portera d'abord sur le couple
cran à cran agissant entre le bloc bâti de stator a et le rotor. En considérant le couple agissant entre le bloc bâti de stator a comprenant un jeu de stators et le rotor, on adapte comme modèle le moteur pas-à-pas bipolaire représenté sur la figure 15 des dessins annexés. Ce moteur pasà-pas bipolaire correspond à un pas du moteur pas-à-pas
de la figure 11.
Si, sur la figure 15, les coordonnées x, y sont définies comme illustrées, le point auquel le couple agissant sur le rotor 16 est nul est le point auquel le centre du pâle magnétique coincide avec le centre du pôle
de stator et, par conséquent, e = 0, r, 2r,..., nr.
r 3w 2n-1 De plus, lorsque e = -. -... -, le
2 2 2
couple agit également sur le rotor 16 entre les stators 17 et 18 de droite et de gauche et, par conséquent, dans ce cas aussi, le couple est nul. On suppose que le couple varie de façon sinusoïdale, Ta = alsin 2e (1) et le couple varie à une période égale à la moitié de la
période 2r des pôles de stator.
Si le nombre des paires de pôles magnétiques du stator et du rotor est p, l'équation (1) devient: Ta = a1sin 2pe (2) Si pe =a, Ta = alsin 2a (3) L'équation (2) est un cas représenté par un angle mécanique, et l'équation (3) est un cas représenté
par un angle électrique. La description suivante utilisera
l'angle a.
Une courbe Ta de la figure 16 des dessins annexes représente le couple cran à cran agissant entre le bloc bâti de stator a et le rotor. Par ailleurs, le couple agissant entre.le bloc bâti b de stator et le rotor est représenté par: 1 2r Tb = blsin 2p(e + -.) = b1sin 2p(e +) (4) 4 p 2p car le bloc bâti b de stator est déphasé d'un quart de pas par rapport au bloc bâti a de stator. Par ailleurs, en ce qui concerne l'angle électrique: Tb = blsin2(a ±) = -blsin2a (5) Autrement dit, par rapport à Ta, seul le signe a changé. La courbe Tb de la figure 17 des dessins annexés
représente l'équation ci-dessus avec p égal à 1.
Dans ce cas, le couple cran à cran To du moteur pas-à-pas peut être représenté par la somme des couples cran à cran agissant sur les deux blocs bâtis de stator a et b et sur le rotor et est donc: To = Ta + Tb
= (a1 - bl) sin 2a.
10.La courbe To de la figure 16 montre la caractéristique du couple cran à cran lorsque a >bl et le couple cran à cran To du moteur pas-à-pas ne diffère pas du couple cran à cran agissant entre un bloc bâti de stator unique et le rotor, en ce qui concerne le nombre et les positions des points auxquels le couple est nul, et sa valeur de crête devient seulement faible. Si a1 = b1, le couple cran à cran devient nul. De plus, si a1 et b1 peuvent être commandés de façon arbitraire, l'amplitude du
couple cran à cran peut être réglée à une grandeur quei-
conque.
On considère à présent un cas dans lequel il existe un écart dans la direction circonférentielle par rapport à l'arbre 12 du rotor, c'est-àdire un cas dans lequel le bloc bâti de stator a et le bloc bâti de stator b sont disposés avec un déphasage d'un quart de pas et le bloc bâti de stator b s'écarte de cette position d'une
erreur angulaire ak (angle électrique).
En supposant que la position du rotor, lorsque le point auquel le centre du pôle magnétique du rotor et le centre du pôle magnétique du bloc bâti de stator coincident l'un avec l'autre par rapport à la référence e(angle mécanique), et en supposant que l'amplitude du couple produit dans le bloc bâti de stator a est Tk et-l'amplitude du couple produit dans le bloc bâti de stator b est Tk + AT, le couple cran à cran T1 agissant sur les, deux blocs bâtis de stator a et b et sur le rotor est représenté par: T1 Tksin2Pe + (Tk + AT)sin2(Pe + + + ak) et, par conséquent, on obtient par résolution émise en ordre: T1 = - /(2Tksinakcosak)2 + (2Tksinak + AT)2 sin(2Pe + 2ak +y) -tg 1 2Tksinakcosak '= tg 2Tksinak + AT Cependant, les éléments d'ordre élevé ne sont
pas pris en considération.
Habituellement, le couple cran à cran se réfère à la valeur maximale de l'équation ci-dessus et, par conséquent, TlMax = - 2Tksinakcos=k)2 + (2Tksin2k + T) est le couple cran à cran. En conséquence, l'amplitude du couple cran à cran est.déterminé par l'erreur angulaire ak et par le défaut d'uniformité de l'amplitude du couple cran
à cran entre les blocs bâtis de stator.
En supposant ici que AT = 0 et en examinant l'influence de la seule erreur angulaire ak sur la production du couple cran à cran, la valeur maximale du couple cran à cran est TlMax = 2Tksinak et l'influence est telle qu'illustrée dans le tableau de la figure 18 des dessins annexés. On a calculé une période de l'angle
électrique par rapport à un angle mécanique de 30', c'est-
à-dire un cas dans lequel le stator possède douze pâles et en supposant que l'écart de l'angle mécanique est ek, 2k = 12ek. -Ce résultat montre que si les deux jeux de blocs bâtis de stator sont dans une position correcte, aucun couple cran à cran n'apparaît, mais si les blocs bâtis de stator s'écartent de 0,5', il apparaît un couple cran à cran correspondant à 20% de l'amplitude du couple cran à
cran produit par un jeu de stators.
La description portera à présent sur la
relation entre la position stationnaire du rotor et la
position dans laquelle le couple cran à cran To est nul.
En général, il existe, entre l'énergie magnétique W produite par l'aimant du rotor d'un moteur pas à pas et le couple cran à cran, la relation suivante: W To(a) = Par conséquent, l'énergie magnétique W peut être représentée par: W = To(a)da + Wo = (a1 - bl) sin 2a. da + Wo (a1 > b1) a1 - b1 =- -cos 2a + Wo. (5) La figure 17 montre la relation entre l'énergie
magnétique de l'équation ci-dessus et la position du rotor.
Dans ce cas, le -rotor 13 essaye de s'arrêter en un emplacement dans lequel l'énergie magnétique est la plus faible et, par conséquent, dans la position a = r/2, 3ir/2 (2n-i)r/2, le couple cran à cran devient nul et, initialement, le rotor essaye donc de s'arrêter dans cette position mais, étant donné que l'énergie magnétique W est élevée, le rotor devient instable et ne s'arrête pas (l'instant auquel le rotor s'arrête de façon stable est l'instant auquel la force de frottement est grande). En fin de compte, le rotor s'arrête de façon stable dans la
position a = 0, w, 2w,...,nw.
Autrement dit, le rotor s'arrête de façon stable dans une position dans laquelle la courbe du couple cran à cran passe du signe négatif au signe positif, et le rotor ne s'arrête pas de façon stable dans une position dans laquelle le couple cran à cran passe du signe positif
au signe négatif.
Ainsi qu'il ressort de la description précé-
dente, la position stationnaire du rotor du moteur pas-à-
pas dans un état dans lequel le bobinage n'est pas excité est:
a = 0, w, 2r,..., nr (n étant un entier).
Le fonctionnement, lorsque le rotor tourne d'une valeur correspondant à un pas des pôles de stator alors que les bobinages du moteur pas-à-pas montré sur la figure 12 sont excités comme illustré sur la figure 13, sera & présent décrit en référence à la vue développée de la figure 14a montrant les pôles de stator et les pôles
magnétiques du rotor du moteur pas-à-pas.
Comme déjà décrit, lorsque les bobinages ne sont pas excités, le rotor 13 est dans la position correspondant à a = 0. Lorsque la phase A et la phase B sont ensuite excitées, les pôles magnétiques 13a viennent dans la position d'un huitième de pas entre les pôles de stator la, la, c'est-àdire la position correspondant à a = r/4. Dans la phase B et la phase A suivantes, les pôles magnétiques v9iennent dans la position de 3/8 de pas entre 1/2 pas et 1/4 de pas (a = 3X/4). Dans la phase A et la phase B suivantes, les pôles magnétiques viennent dans la position de 5/8 de pas entre 1/2 pas et 3/4 de pas (a = 5X/4). Dans la phase B et la phase A suivantes, les pôles magnétiques viennent dans la position de 7/8 de pas entre 3/4 de pas et 1 pas (a = 7r/4). Ensuite, dans les phases A
et B, il se répète le même processus qu'au début.
Dans un moteur pas-à-pas, dans lequel deux éléments de bâti comportant chacun plusieurs dents polaires parallèles à un arbre de rotor sur leur surface intérieure sont combinés en une paire et qui possède deux paires de bâtis, le soudage et la fixation de chaque paire de bâti lors de l'assemblage des bâtis sont décrits et représentés
dans la demande de brevet japonais n' 59-53079.
L'erreur angulaire stationnaire du rotor dans l'état excité des bobinages du moteur pas-a-pas sera à présent décrit en référence & la figure 14b. Sur cette figure, la courbe en traits pleins illustre le couple cran à cran To = (a, - bl) sin 2a, et le côté positif, qui est la moitié supérieure du couple de l'axe vertical, est un couple visant à rappeler le rotor par rapport au sens de mouvement de ce rotor, et le côté négatif, qui est la
moitié inférieure du couple, vise à faire avancer le rotor.
Dans l'état non excité, le rotor est station-
naire dans la position correspondant à a = 0.
A présent, étant donné que le premier pas
d'excitation excite les phases A et B, le couple d'excita-
tion correspondant au trait tireté 19 agit et tente de faire avancer le rotor 13 vers la position correspondant à a = r/4 dans laquelle le couple d'excitation est nul. Par ailleurs, dans la position correspondant à a = r/4, un couple dent à dent égal à a1 - b1 agit. Ce couple cran à cran agit dans un sens tendant à rappeler le rotor vers la position correspondant à a = 0 et, par conséquent, en fin de compte, le rotor s'arrête dans une position dans laquelle le couple qui rappelle le rotor sous l'effet du couple cran à cran et le couple qui fait avancer le rotor sous l'effet du couple d'excitation des phases A et B, sont équilibrés entre eux. Cette position est la position correspondant à a = al sur la figure 14b et elle se trouve sur le côté de la position correspondant à a = w/4 qui est la position stationnaire du rotor devant être initialement obtenue. Au second pas, les phases A et B sont excitées et le couple d'excitation correspondant à la ligne tiretée 20 agit et tente de faire avancer le rotor vers la position
correspondant à a = 3r/4 dans laquelle le couple d'excita-
tion est nul.
Par ailleurs, dans la position correspondant à a = 3w/4, un couple cran à cran qui est égal à -(a1 - b1) agit. Ce couple cran a cran agit dans un sens visant à faire avancer le rotor et, par conséquent et en fin de compte, le rotor s'arrête dans une position dans laquelle le couple qui fait avancer le rotor sous l'effet du couple cran à cran et le couple qui rappelle le rotor sous l'effet du couple excitant les phases A et B sont en équilibre l'un avec l'autre. Cette position est la position correspondant à a = a2 sur la figure 14b et elle est avancée par rapport & la position correspondant à a = 3r/4 qui est la position
stationnaire du rotor qui devait être initialement obtenue.
Lors du troisième pas suivant, il se produit le même processus qu'au premier pas et le rotor s'arrête dans une position a3 qui est située du côté de la position correspondant à a = 5r/4 qui est la position stationnaire initiale du rotor. En outre, au quatrième pas, il se produit le même processus qu'au second pas et le rotor s'arrête dans une position a4 avancée par rapport à la position correspondant à a = 7r/4 qui est la position stationnaire initiale du rotor. Si l'erreur angulaire du
rotor par rapport à la position qui devait être initiale-
ment obtenue est tracée sur l'axe vertical et que le nombre de pas du moteur pas-à-pas est tracé sur l'axe horizontal, on obtient la caractéristique de la figure 14c des dessins annexés. Dans le cas du système d'excitation biphasé, l'erreur angulaire du rotor change habituellement de signe à chaque pas. Autrement dit, l'amplitude du mouvement angulaire du rotor passe par une faible valeur, une grande valeur et une faible valeur & chaque pas et ceci présente l'inconvénient important de ne pas permettre l'obtention
d'une amplitude de mouvement précise et uniforme.
De plus, dans l'état en rotation du moteur, la fluctuation du couple cran i cran peut être considérée comme étant la fluctuation d'une charge extérieure
appliquée au moteur, et ceci a également abouti à l'incon-
vénient que, lorsque l'on essaye d'utiliser le moteur pas-
à-pas à la manière d'un moteur multipolaire sans balais à courant continu, il est difficile de commander le moteur en douceur afin qu'aucune fluctuation n'affecte le nombre de rotations, par une régulation de vitesse dans un état dans lequel ces fluctuations de charge, correspondant à la moitié du nombre de commutations d'excitation, existent
pendant un tour complet.
En ce qui concerne un moteur à faible couple cran à cran, il apparaît l'inconvénient que, lorsque le moteur est, utilisé à des fins de positionnement ou analogue, lorsque le courant de commande du moteur est coupé, le couple retenu est faible et, par conséquent, la position établie risque de s'écarter sous l'effet de
facteurs extérieurs.
Un premier but de l'invention est de proposer un moteur pas-à-pas équipé de moyens destinés à éliminer l'inconvénient propre à l'art antérieur, suivant lequel
l'amplitude du mouvement angulaire d'un rotor varie.
Un autre but de l'invention est de proposer un moteur pas-à-pas muni de moyens de réglage du couple cran à cran. Un autre but de la présente invention est de proposer un moteur pas-à-pas d'une construction dans laquelle les deux jeux de blocs bâtis de stator montrés sur les figures 10 à 18 des dessins annexés sont combinés, et dans lequel le couple cran à cran peut être réglé par réglage de la position relative d'un premier bloc bâti de stator et d'un second bloc bâti de stator autour de l'axe
de l'arbre du rotor.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure la est une vue en perspective éclatée d'un jeu de stators selon une première forme de réalisation de l'invention; la figure lb est une vue en perspective avec arrachement partiel d'une première forme de réalisation du
moteur pas-à-pas selon l'invention; -
la figure 2 est un graphique de l'erreur angulaire stationnaire d'un moteur pas-à-pas selon l'art antérieur; la figure 3 est un graphique de l'erreur angulaire stationnaire du moteur pas-a-pas de la première forme de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un jeu de stators d'une deuxième forme de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en perspective éclatée d'un jeu de stators d'une troisième forme de réalisation de l'invention; la figure 6 est une vue-en perspective éclatée d'un jeu de stators d'une quatrième forme de réalisation de l'invention; la figure 7 est une vue en perspective montrant les parties essentielles du moteur pas-à-pas selon la quatrième forme de réalisation de l'invention; la figure 8 est une vue en perspective éclatée d'un jeu de stators d'une cinquième forme de réalisation de l'invention; la figure 9 est une vue en perspective montrant les parties essentielles d'un moteur pas-à-pas selon la cinquième forme de réalisation de l'invention; la figure 10 est une vue en perspective éclatée d'un jeu de stators selon l'art antérieur; la figure il est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un moteur pas-à-pas; la figure 12 est un schéma du circuit de commande du moteur pas-à-pas; la figure 13 est un diagramme des temps de la commande du moteur; la figure 14a est une vue développée des pôles magnétiques du moteur pas-&-pas; la figure 14b est un graphique illustrant la position stationnaire d'un rotor; la figure 14c est un graphique illustrant l'erreur angulaire du rotor; la figure 15 est une vue schématique illustrant un moteur pas-à-pas à deux pôles de l'art antérieur; la figure 16 est un graphique illustrant la relation entre le couple cran à cran et l'angle a dans un jeu de stators a; la figure 17 est un graphique illustrant l'arrêt ou immobilisation du rotor; et la figure 18 est un tableau montrant la relation entre l'écart ek de l'angle mécanique et le couple
cran à cran.
Les figures la et lb montrent une première forme de réalisation de l'invention. Sur ces figures, la référence numérique 20 désigne un premier bloc bâti de stator et la référence numérique 30 désigne un second bloc bâti de stator. La figure la montre une vue éclatée des blocs bâtis de stator, et la figure lb montre une vue avec
arrachement partiel d'un moteur assemblé.
Le premier bloc bâti 20 de stator comprend un premier élément cylindrique 20A de stator et un second
élément 20B de stator de forme annulaire.
Le premier élément 20A de stator comprend une partie plate annulaire 20a1, plusieurs premières dents polaires 20a2 disposées dans la même direction que l'axe d'un arbre de rotor devant être décrit et partant de la périphérie intérieure de la partie plate annulaire,-autour de l'axe, une première partie cylindrique 20a3 s'étendant à partir de la périphérie extérieure de ladite partie plate annulaire, et des parties découpées 20a4 formées dans la surface extrême de la première partie cylindrique. Le second élément 20B de stator comprend une partie plate annulaire 20bl, plusieurs secondes dents polaires 20b2 s'étendant à partir de la périphérie intérieure de la partie plate annulaire et des parties en saillie 20b3 faisant saillie de la périphérie extérieure de la partie plate annulaire et enclenchées avec les parties découpées a4. Les premières dents polaires 20a2 du premier élément de stator et les secondes dents polaires 20b2 du
second élément de stator sont réalisées dans une disposi-
- tion telle que montrée sur la figure lb dans laquelle leurs phases s'écartent d'un demi-pas les unes des autres. Le second élément 20B de stator et le premier élément 20A de stator sont combinés entre eux, les parties en saillie 20b3 étant enclenchées avec les parties découpées 20a4, de manière que le premier stator 20A et le second stator 20B soient constitués par des moyens convenables de fixation,
par exemple par soudage.
Le second bloc de bâti 30 de stator comporte un troisième élément 30A de stator et un quatrième élément 30B de stator, et le troisième élément 30A de stator est de la même forme que le deuxième élément de stator et comprend une partie plate annulaire 30al, des troisièmes dents
polaires 30a2 et des parties en saillie 30a3.
Le quatrième élément 30B de stator est de la même forme que le premier élément 20A de stator et comporte une partie plate annulaire 30b1, des quatrièmes dents polaires 30b2, une partie cylindrique 3Ob3 et des parties découpées 30b4 formées dans la surface extrême de la partie
cylindrique.
Le troisième- élément 30A de stator et le quatrième élément 30B de stator sont fixés l'un & l'autre au moyen du soudage précité, les parties en saillie 30a3 étant enclenchées avec les parties découpées 30a4 et les troisièmes dents polaires 30a2 et les quatrièmes dents polaires 30b2 étant maintenues dans des positions relatives dans lesquelles elles s'écartent les unes des autres d'un demi-pas. Les références numériques 22 et 24 de la figure lb désignent des bobinages. Les bobinages 22 et 24 sont
contenus dans des corps de bobines 26 et 28, respective-
ment, ajustés sur les côtés intérieurs des parties cylindriques 20a3 et30a3 des premier et quatrième éléments de stator 20A et 30B et ils sont connectés à un circuit classique de commande de moteur et excitent les dents
polaires par alimentation électrique.
La référence numérique 32 désigne une plaque de
montage du moteur.
La référence numérique 34 désigne l'arbre du moteur et la référence numérique 36 désigne un aimant fixé à l'arbre. L'aimant 36 comporte plusieurs pôles magnétiques N et S sur sa périphérie extérieure, comme montré sur la
figure 14a.
Un rotor comprenant cet arbre 34 et cet aimant 36 est inséré dans les ouvertures centrales des premier et second blocs bâtis de stator, et l'arbre 34 est supporté par un palier, non représenté, qui est monté sur la plaque
32 de montage du moteur.
Les moyens de réglage de la première forme de
réalisation seront à présent décrits.
En référence de nouveau à la figure la, des parties en saillie 20b4 et 30a4 et des trous oblongs incurvés 20b5 et 30a5 concentriques audit axe et ajustés sur lesdites parties en saillie sont formés dans les parties plates annulaires mutuellement opposées du deuxième élément de stator 20B et du troisième élément de stator A. Lesdites parties en saillie et lesdits trous oblongs constituent ensemble un moyen de réglage des positions du premier bloc bâti de stator 20 et du second bloc bâti de
stator 30.
*15 Le procédé de réglage mis en oeuvre à l'aide
des moyens de réglage précités sera à présent décrit.
Comme montré sur la figure lb, le rotor est inséré à l'intérieur du premier bloc bâti 20 de stator et du second bloc bâti 30 de stator, et le premier bloc bâti
de stator est fixé à la plaque de montage 32 du moteur.
Avant le réglage, le premier bloc bâti 20 de stator et le second bloc bâti 30 de stator peuvent se déplacer autour de l'axe dans l'intervalle de mouvement des parties en saillie, formées sur les deuxième et troisième éléments de stator, dans lesdits trous oblongs, et un couple cran à cran est mesuré alors que l'on tente de fixer dans des positions quelconques les deux blocs bâtis de stator. Pour la mesure du couple cran à cran, un moteur devant faire l'objet d'une mesure est relié à un moteur d'entraînement de mesure, une extrémité d'un ruban est enroulée sur l'arbre 34 du moteur devant être mesuré et l'autre extrémité du ruban est reliée à un analyseur classique de tension, tandis qu'un capteur de tension est prévu sur la
partie intermédiaire du ruban. Sous l'effet d'une alimenta-
tion électrique du moteur d'entraînement de mesure, l'arbre 34 commence à enrouler le ruban. Pendant que le ruban est reçu sur l'arbre, la tension du ruban incite le capteur de tension à se déplacer et un signal électrique est appliqué
par le capteur de tension à l'analyseur de tension.
Le couple cran à cran, mesuré pour chaque rotation de l'arbre 34 du moteur devant être mesuré, est
délivré sous la forme d'un signal électrique par l'analy-
seur de tension et ce signal peut être imprimé au moyen
d'une imprimante.
Lorsque l'on supprime la tentative d'im-
mobilisation du premier bloc bâti de stator et du second bloc bâti de stator et que les blocs bâtis de stator se déplacent l'un par rapport à l'autre, on peut confirmer une variation du couple cran à cran. Lorsque le couple cran à cran doit être réglé à une faible valeur, les blocs bâtis de stator sont tournés de façon que la phase des deuxième et troisième éléments de stator soit de 1/4 de pas. De plus, pour obtenir un couple cran à cran d'une amplitude quelconque, on peut faire tourner les blocs bâtis de stator
au voisinage d'l/4 de pas.
Après le réglage des positions du premier bloc bâti de stator et du second bloc bâti de stator, les surfaces 36 de butée des parties cylindriques 20a3 et 30a3 du premier élément de stator 20A et du quatrième élément de stator 30B, qui sont montrés sur la figure lb, sont
soudées en plusieurs points.
La figure 2 montre le résultat d'un essai portant sur l'erreur angulaire à chaque pas du moteur classique pas-à-pas montré sur les figures 10 et 11. Les caractéristiques du moteur sont: un diamètre extérieur de 42 mm, une épaisseur de stator de 16,8 mm, un diamètre intérieur du stator de 22, 4 mm, une épaisseur de la plaque polaire de stator de 1 mm, une largeur de pied de pôle de stator de 2,65 mm, une largeur de pointe de pôle de stator de 0,7 mm, une résistance de bobinage de 93 n, un nombre de spires du fil de bobinage de 605, une tension de commande
de 18 V et une force magnéto-motrice de 117 Ampères.tours.
La figure 3 montre les valeurs expérimentales de l'erreur angulaire à chaque pas lorsque, dans la présente forme de réalisation montrée sur la figure 1, le
couple cran à cran est réglé au minimum. Les caractéristi-
ques du moteur sont identiques a celles du moteur de la figure 2, sauf que la résistance du bobinage est de 5 n, que le nombre de spires de fil de bobinage est de 200 tours, que la tension de commande est de 3 V et que la
force magnéto-motrice est de 120 Ampères.tours.
Ainsi qu'il ressort clairement des figures 2 et 3, sur lesquelles lesforces magnéto-motrices sont sensiblement égales, on peut comprendre que, dans le moteur de la présente invention, en comparaison avec l'art antérieur, l'erreur angulaire à chaque pas est notablement améliorée. La figure 4 montre une deuxième forme de réalisation à laquelle la première forme de réalisation décrite précédemment s'applique. Sur la figure 4, les éléments désignés par des références numériques similaires à celles utilisées sur la figure la sont identiques aux éléments de la figure la en ce qui concerne la fonction et la forme. Le premier élément de stator 20A et le quatrième élément de stator 30B comportent des parties plates annulaires 20a1, 30bl, des première et quatrièmes dents polaires 20a2, 30b2, des parties cylindriques 20a3, 30b3 et
des parties découpées 20a4, 30b4.
Le deuxième élément de stator. 20B et le troisième élément de stator 30A comportent des parties plates annulaires 20bl, 30al, des deuxième et troisième dents polaires 20b2, 30a2 et des parties. en saillie 20b3, a3 À Des moyens de réglage pour les blocs bâtis de stator de la présente forme de réalisation comprennent un anneau de réglage 40 et des ergots 20p et 30p prévus sur les deuxième et troisième éléments de stator. L'anneau de réglage 40 présente un diamètre intérieur et un diamètre extérieur qui sont égaux a ceux des parties plates annulaires des deuxième et troisième éléments de stator ou qui sont d'une valeur telle que l'anneau de réglage o40 ne
dépasse pas des parties plates annulaires, et il présen-
te plusieurs trous oblongs incurvés 40a situés concentri-
quement autour de l'axe de l'arbre.
Pour l'assemblage du moteur selon la présente forme de réalisation, les bobinages décrits en regard de la première forme de réalisation sont logés dans les parties cylindriques des premier et quatrième éléments de stator, et les premier et deuxième éléments de stator sont fixés l'un à l'autre par soudage ou par des moyens analogues, les saillies 20b3 étant engagées dans les parties découpées a4 et les dents polaires 20a2 et 20b2 étant écartées les unes des autres d'un demi-pas. De la même manière, les troisième et quatrième éléments de stator sont combinés et fixes l'un à l'autre. Le premier bloc bâti 20 de stator et
le second bloc bâti 30 de stator sont assemblés individuel-
lement, après quoi l'anneau 40 de réglage est interposé entre les deuxième et troisième éléments de stator. A ce moment, les ergots 20p et 30p sont logés dans les trous oblongs 40a. Les longueurs des ergots 20p et 30p sont inférieurs à l'épaisseur de l'anneau 40 de réglage. Après cet assemblage, comme montré sur la figure lb, on loge la partie formant rotor dans la plaque de montage du moteur, on tente d'immobiliser le premier bloc bâti de stator 20 et le second bloc bâti de stator 30 sur l'anneau de réglage , on mesure le couple cran & cran comme décrit pour la première forme de réalisation, et on fait tourner le premier bloc bâti de stator et le second bloc bâti de stator par rapport.à l'anneau 40 de réglage afin de régler leurs positions, après quoi on soude les deuxième et troisième éléments de stator 20B et 30A à l'anneau 40 de réglage. La figure 5 montre une vue éclatée de blocs bâtis de stator selon une troisième forme de réalisation de l'invention. La construction de la forme de réalisation montrée sur la figure 5 est telle que l'anneau 40 de réglage de la deuxième forme de réalisation de la figure 4 est remplacé par un élément 42 de réglage de phase, et les formes du premier élément de stator 20A, du deuxième élément de stator 20B, du troisième élément de stator 30A et du quatrième élément de stator 30B sont identiques aux
formes des éléments de stator de la figure 4.
L'élément 42 de réglage de phase comporte une partie annulaire 42A ajustée sur la périphérie extérieure des parties cylindriques des premier et quatrième éléments de stator, et une ouverture 42B par laquelle sort la borne d'un bobinage. Comme décrit pour la première forme de réalisation, les blocs bâtis de stator 20 et 30 sont fixés alors que les positions relatives de leurs dents polaires sont maintenues, après quoi les blocs bâtis de stator 20 et sont superposés l'un a l'autre et logés dans l'élément 42 de réglage de phase. Ensuite, le premier élément de stator 20A est fixé à la plaque de montage du moteur, montrée sur la figure lb, un arbre portant un aimant est inséré dans les ouvertures centrales des blocs bâtis de
stator et l'arbre est supporté au moyen du palier précité.
Grâce à cet assemblage, les dents polaires du premier bloc bâti de stator 20 et du second bloc bâti de stator 30 ne peuvent s'écarter dans une direction parallèle à l'axe central des éléments de stator et permettent une rotation
relative autour de l'axe central.
On tente d'immobiliser les blocs bâti de stator
et l'élément de réglage et on mesure le couple cran à cran.
Le premier bloc bâti de stator et le second bloc bâti de stator sont tournés l'un par rapport a l'autre dans l'élément de réglage et le couple cran à cran est réglé, après quoi les blocs bâtis de stator et l'élément de
réglage sont fixés par soudage.
Dans le cas de l'élément de réglage de la
présente forte de réalisation, on peut donner une valeur.
élevée à la plage de rotation relative des blocs bâtis de stator. Les figures 6 et 7 montrent une quatrième forme de réalisation. Sur ces figures, la référence numérique 50 désigne un premier bloc bâti de stator comprenant un premier élément de stator 50A et un deuxième élément de stator 50B. La référence numérique 60 désigne un second bloc bâti de stator comprenant un premier élément de stator 60A et un second élément de stator 60B. Le premier élément de stator 50A comprend une partie plate annulaire 50al, plusieurs dents polaires 50a2 disposées suivant un cercle concentrique dans la direction axiale à partir de la périphérie intérieure de la partie plate annulaire, une partie cylindrique 50a3 s'étendant à partir de la périphé- rie extérieure de la partie plate annulaire, et des parties découpées 50a4 destinées à maintenir le second élément de
stator 50B.
Le second élément de stator 50B comprend une partie plate annulaire 50b1, plusieurs secondes dents polaires 50b2 partant de l'intérieur de la partie plate annulaire et des parties en saillie 50b3 destinées à associer le second élément de stator 50B au premier élément de stator 50A. Les parties en saillie 50b3 sont enclenchées avec les parties découpées 50a4 du premier élément de stator 50A. La périphérie extérieure du second élément de stator 50B est conçu pour s'ajuster sur la périphérie intérieure de la partie cylindrique 50a3 du premier élément
de stator 50A.
Lorsque le premier bloc bâti de stator 50 est construit avec les parties en saillie 50b3 du second élément de stator ajustées dans les parties découpées 50a4 du premier élément de stator, les premières et secondes dents polaires sont insérées les unes entre les autres et
disposées en étant écartées d'un demi-pas.
La référence numérique 60 désigne un second bloc bâti de stator comprenant un troisième élément de stator 60A et un quatrième élément de stator 60B. Le troisième élément de stator 60A est de la même forme que le deuxième élément de stator 50B et il comporte une partie plate annulaire 60al, plusieurs troisièmes dents polaires a2 et des parties en saillie 60a3. Le quatrième élément de stator 60B est de la même forme que le premier élément de stator 50A et il comporte une partie plate annulaire 60bl, plusieurs quatrièmes dents polaires 60b2, une partie
cylindrique 60b3 et des parties découpées 60b4.
En logeant les parties en saillie 60a3 du troisième élément de stator dans les parties découpées 60b4 du. quatrième élément de stator, on insère les troisièmes et quatrièmes dents polaires les unes entre les autres tout en
les écartant d'un demi-pas.
Des moyens de réglage pour la présente forme de réalisation possèdent une structure destinée à permettre une rotation autour d'un axe et située dans le premier élément de stator 50A et le quatrième élément de stator B. Ainsi, des parties d'enclenchement 50a5 et des parties découpées 50a6, s'étendant & partir de la portion extrême de la partie cylindrique 50a3 du premier élément de stator A dans la même direction que ledit axe, sont formées dans ladite partie cylindrique 50a3. Par ailleurs, des parties découpées 60b5 et des parties d'enclenchement 60b6 sont formées dans la portion extrême de la partie cylindrique b3 du quatrième élément de stator 60B. La largeur de la découpure des parties découpées est supérieure à la largeur
des parties d'enclenchement.
Les blocs bâtis de stator 50 et 60 sont
assemblés, les éléments de stator sont fixés, le premier.
élément de stator est fixé à la plaque de montage du moteur montrée sur la figure lb et un arbre portant un aimant est inséré dans les ouvertures centrales des blocs bâtis de stator. Les parties d'enclenchement 50a5 du premier élément de stator 50A sont amenées en enclenchement avec les parties découpées 60b5 du quatrième élément de stator 60B, tandis que le premier bloc bâti de stator et le second bloc bâti de stator sont superposés l'un à l'autre comme montré sur la figure 7. Dans cet état, le premier bloc bâti de stator et le second bloc bâti de stator peuvent tourner autour de l'axe. On mesure le couple cran à cran et on fait tourner les blocs bâtis de stator l'un par rapport à l'autre pour régler ainsi le couple cran à cran, après quoi on fixe par soudage les deuxième et troisième éléments de stator. Les figures 8 et 9 représentent une cinquième forme de réalisation de la présente invention. Cette forme de réalisation est conçue de manière que les premier et quatrième éléments de stator soient retenus par les
deuxième et troisième éléments de stator, respectivement.
Sur les figures, la référence numérique 70 désigne un premier bloc bâti de stator comprenant un premier élément de stator 70A et un deuxième élément de stator 70B. La référence numérique 80 désigne un second bloc bâti de stator comprenant un troisième élément de
stator 80A et un quatrième élément de stator 80B.
Le premier élément de stator 70A comporte une première partie plate annulaire 70al, plusieurs premières
dents polaires 70a2 disposées suivant un cercle concentri-
que à l'axe à partir de la périphérie intérieure de la partie plate annulaire 70al, une partie cylindrique 70a3, une première partie découpée 70a4 pouvant s'enclencher avec la partie en saillie du deuxième élément de stator 70B qui sera décrit ci-après, et des secondes parties découpées a5 avec lesquelles peuvent s'enclencher les parties en saillie du troisième élément de stator 80A qui sera décrit
ci-après.
Le deuxième élément de stator 70B comporte une partie plate annulaire 70bl, plusieurs deuxièmes dents polaires 70b2 faisant saillie de la périphérie intérieure de la partie plate annulaire 70bI et des premières parties d'enclenchement 70b3 faisant saillie de la périphérie extérieure de la partie plate annulaire et dont les portions extrêmes sont pliées vers le quatrième élément de stator qui sera décrit ci-après. Les premières parties d'enclenchement 70b3 du deuxième élément de stator sont enclenchées avec les deuxièmes parties découpées 70a5 du premier élément de stator 70A, et lorsque les premier et deuxième éléments de stator sont assemblés, la périphérie extérieure de la partie- plate annulaire 70bl du deuxième élément de stator s'ajuste sur la périphérie intérieure de la partie cylindrique 70a3 du premier élément de stator et les premières et deuxièmes dents polaires sont agencées de façon alternée tout en étant écartées les unes des autres
d'un demi-pas.
Le troisième élément de stator 80A est de la même forme que le deuxième élément de stator et il comporte une partie plate annulaire 80al, des troisièmes dents polaires 80a2 et des deuxièmes parties d'enclenchement 80a3 faisant saillie de la périphérie extérieure de la partie plate annulaire et dont les extrémités sont pliées vers le
premier élément de stator.
Le quatrième élément de' stator 80B est de la même forme que le premier élément de stator et il comporte une partie plate annulaire 80a,, des quatrièmes 'dents polaires 80a2, une partie cylindrique 80a3, des parties découpées 80a4 avec lesquelles peuvent s'enclencher les premières parties d'enclenchement 70b3 du deuxième élément de stator et des parties découpées 80a5 avec lesquelles peuvent s'enclencher les deuxièmes parties d'enclenchement
a3 du troisième élément de stator.
Les troisième et quatrième éléments de stator étant assemblés avec les deuxièmes parties d'enclenchement
a3 du troisième élément de stator amenées en enclenche-
ment avec les parties découpées 80a5 du quatrième élément de stator, les troisièmes et quatrièmes dents polaires-sont agencées de façon alternée en étant écartées les unes des
autres d'un demi-pas.
Les premier et second blocs bâtis de stator sont assemblés et fixés, et le premier élément de stator est fixé à la plaque de montage du moteur montrée sur la figure lb. Des bobinages, non représentés, sont logés dans les parties cylindriques de l'élément de stator, un arbre portant un aimant est inséré dans les ouvertures centrales des éléments de stator et l'arbre est supporté par le palier de la plaque de montage du moteur. Le premier bloc bâti de stator 70 et le second bloc bâti de stator 80 sont
superposés l'un à l'autre, les premières parties d'enclen-
chement 70b3 du deuxième élément de stator 70B. sont amenés en enclenchement avec les parties découpées 80a4 du quatrième élément de stator 80B et les deuxièmes parties d'enclenchement 80a3 du troisième élément de stator 80A sont amenés en enclenchement avec les parties découpées
a4 du premier élément de stator 70A.
Les parties découpées 80a4 et 70a4 sont plus grandes que les largeurs des parties d'enclenchement 70b3 et 8Oa3.. Par conséquent, comme montré sur la figure 9, le deuxième élément de stator est maintenu en position fixe sur le premier élément de stator 70A, les premières parties d'enclenchement 70b3 du deuxième élément de stator étant logées dans les parties découpées 70a5 du premier élément de stator, et les premières parties d'enclenchement 70b3 sont enclenchées avec les parties découpées 80a4 du quatrième élément de stator 8OB, mais ces éléments de stator peuvent tourner l'un par rapport à l'autre car la largeur des parties découpées 80a4 est supérieure à la
largeur des premières parties d'enclenchement.
Les secondes parties d'enclenchement O80a3 du troisième élément de stator 80A, de même que pour le deuxième élément de stator, sont maintenues fixes par rapport au quatrième élément de stator, et les secondes parties d'enclenchement 80a3 sont enclenchées avec les parties découpées 70a4 du premier élément de stator 70A, et le premier bloc bâti de stator peut tourner autour de l'axe par rapport au troisième élément de stator, car la largeur des parties découpées 70a4 est plus grande que la dimension
en largeur des secondes parties d'enclenchement 80a3.
On tente d'immobiliser le premier bloc bâti de stator et le second bloc bâti de stator, on mesure le couple cran à cran, on fait tourner les blocs bâtis de stator l'un par rapport à l'autre pour régler ainsi le couple cran & cran, et on soude et fixe l'un à l'autre le troisième élément de stator et le quatrième élément de stator. Dans la présente forme de réalisation, le deuxième élément de stator et le troisième élément de stator sont maintenus fixés aux premier et quatrième éléments de
stator, respectivement, par lesdites parties d'enclenche-
ment, et le deuxième élément de stator 70B est enclenché de façon à pouvoir tourner avec le second bloc bâti de stator , et le troisième élément de stator 80A est enclenché de façon à pouvoir tourner avec le premier bloc bâti de stator 70. Par conséquent, un accouplement fixe des blocs bâtis de stator et la rotation relative de ces blocs bâtis de stator
deviennent possibles grâce aux parties d'enclenchement.
Comme décrit précédemment, selon l'invention, le déphasage entre les blocs bâtis de stator peut être ajusté comme souhaité et le couple cran à cran peut être réglé, et on'peut donc construire un moteur dont le couple cran a cran est faible et dont la précision de l'angle de pas est élevée et les performances de commande excellentes, et on peut également construire un moteur dont le couple retenu est grand, même lorsque le couple cran à cran est établi à une valeur élevée et que le moteur est amené dans un état non alimenté. Par conséquent, le même moteur peut
présenter aussi ses caractéristiques optimales en confor-
mité avec le but de l'utilisation.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Moteur pas-à-pas, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor ayant un arbre (34) et un aimant (36), des premier et second blocs bâtis de stator (20,30), le premier bloc bâti de stator comportant un premier élément de stator (20A) possédant plusieurs premières dents polaires (20a2) faisant saillie a intervalles sensiblement égaux sur un cercle concentrique autour de l'axe de l'arbre, et une première plaque annulaire (20al) maintenant lesdites premières dents polaires, un second élément de stator (20B) possédant plusieurs dents polaires (20b2) disposées entre les premières dents polaires et s'étendant sur ledit cercle concentrique, et une seconde plaque annulaire (20b1) maintenant les deuxièmes dents polaires, le second bloc bâti de stator comprenant un troisième élément de stator (30A) possédant plusieurs troisièmes dents polaires (30a2) s'étendant à intervalles sensiblement égaux sur un cercle de même diamètre que ledit cercle concentrique autour de l'axe de l'arbre, et une troisième plaque annulaire (30al) maintenant les troisièmes dents polaires, et un quatrième élément de stator (30B) possédant plusieurs quatrièmes dents polaires (30b2) disposées entre les troisièmes dents polaires et s'étendant sur ledit cercle concentrique, et une troisième plaque annulaire (30b1) maintenant les quatrièmes dents polaires, le moteur comportant en outre un bobinage (22,24) destiné à exciter les premières, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes dents polaires, et des moyens (20b4, 30a4; 20b5, 30a5) destinés à régler les positions du premier bloc bâti de stator et du second bloc bâti de stator, ces moyens de réglage réglant les positions relatives des premier et second blocs bâtis
de stator autour dudit axe.
2. Moteur pas-à-pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont conçus pour permettre une rotation relative autour dudit axe tout en maintenant les premier, deuxième, troisième et quatrième éléments de stator en coincidence sur ledit axe, et pour faire varier la position des dents polaires du second bloc bâti de stator par rapport aux dents polaires du premier bloc bâti de stator.
3. Moteur pas- à-pas selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage disposent la deuxième plaque annulaire et la troisième plaque annulaire dos à dos, un évidement analogue à une fente (20b5, 30a5) étant formé dans l'une des plaques annulaires et un ergot (20b4, 30a4), pouvant s'enclencher avec ledit évidement,
étant prévu sur l'autre plaque annulaire.
4. Moteur pas-à-pas, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor ayant un arbre (34) et un aimant (36), un premier bloc bâti de stator (20) ayant un premier élément de stator (20A) possédant plusieurs premières dents polaires (20a2) agencées dans la même direction que l'axe de l'arbre et autour dudit axe, une première plaque annulaire (O2al) supportant les premières dents polaires et une première partie cylindrique (20a3) faisant saillie de la périphérie extérieure de la première plaque annulaire, et un second élément de stator (L0B) possédant plusieurs deuxièmes dents polaires (20b2) disposées entre les premières dents polaires, et une deuxième plaque annulaire (20bl) supportant les deuxièmes dents polaires, le deuxième élément de stator formant une paire avec le premier élément de stator, un second bloc bâti de stator (30) ayant un troisième élément de stator (30A) possédant plusieurs troisièmes dents polaires (30a2) agencées dans la même direction que l'axe et autour dudit axe, et une troisième plaque annulaire (30a1) supportant les troisièmes dents polaires, et un quatrième élément de stator (30B) possédant plusieurs quatrièmes dents polaires (30b2) disposées entre les troisièmes dents polaires, une quatrième plaque annulaire (30bl) supportant les quatrièmes dents polaires, et une seconde partie cylindrique (30b3) s'étendant à partir de la périphérie extérieure de la quatrième plaque annulaire, le quatrième élément de stator formant une paire avec le troisième élément de stator, le moteur comportant en outre un bobinage (22,24) destiné à exciter les pre- mières, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes dents polaires, et des moyens destinés à régler les positions du premier bloc bâti de stator et du second bloc bâti de stator, des moyens de réglage comprenant des parties d'enclenchement enclenchées avec la première partie cylindrique du premier élément de stator et avec la seconde partie cylindrique du quatrième élément de stator et pouvant tourner autour dudit
axe pour régler leur position d'enclenchement.
5. Moteur pas-à-pas selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une partie en saillie (50b3 ou 60b3) prévue sur l'une des parties de contact dans lesquelles ladite première partie cylindrique (50a3) et ladite seconde partie cylindrique
(60b3) butent l'une contre l'autre afin que leurs ex-
trémités ouvertes soient en contact l'une avec l'autre, et une partie découpée (50b4 ou 60b4) formée dans l'autre desdites parties de contact et pouvant s'enclencher avec
ladite partie en saillie.
6. Moteur pas-à-pas selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une partie d'enclenchement (70b3) prévue sur la deuxième plaque annulaire (70bl) du deuxième élément de stator (70B) et enclenchée avec à la fois la première partie cylindrique (70a3) du premier élément de stator (70A) et la seconde partie cylindrique (o80b3) du quatrième élément de stator
(80B).
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