WO1979000951A1 - Moteur electrique a tres faible inertie rotorique a mouvement conique equilibre - Google Patents

Moteur electrique a tres faible inertie rotorique a mouvement conique equilibre Download PDF

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WO1979000951A1
WO1979000951A1 PCT/FR1979/000033 FR7900033W WO7900951A1 WO 1979000951 A1 WO1979000951 A1 WO 1979000951A1 FR 7900033 W FR7900033 W FR 7900033W WO 7900951 A1 WO7900951 A1 WO 7900951A1
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rotor
stator
cage
axis
shaft
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PCT/FR1979/000033
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English (en)
Inventor
K Torossian
C Rosain
A Tarassoff
Original Assignee
Sfaire Soc Fr Applic Ind Rural
K Torossian
C Rosain
A Tarassoff
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06—Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • H02K41/065—Nutating motors

Definitions

  • Synchronous electric motor with very low rotor inertia with balanced conical movement Synchronous electric motor with very low rotor inertia with balanced conical movement.
  • the invention relates to an AC motor of the synchronous type designed to have a particularly low rotor inertia and at rest, a restoring torque to one of several stable equilibrium positions, which makes it particularly suitable for cyclic services and step by step.
  • the design of this engine does not imply any limitation with regard to its useful power. It can be made to rotate slowly, without the addition of an external speed reducer.
  • the magnetic circuit of its stator necessarily has the peculiarity of being arranged so that the rotating field is phased by 180 ° between the two air gaps which comprise the respective ends of the rotor, which distances its construction from that of traditional magnetic circuits. Finally, the balancing of such an engine can only be obtained at the cost of artifices which complicate its production.
  • the invention proposes to overcome these drawbacks by using a magnetic stator circuit of the traditional type generating a rotating field in the same direction at the two ends of the rotor, and by maintaining, by means of at least one eccentric piece with respect to at the motor shaft, a constant inclination of the axis of the rotor relative to that of the stator, so that the rotor performs a conical movement.
  • the motor according to the invention therefore comprises a rotor and a stator defining between them an air gap at each end, each having an axis of revolution and a center of symmetry common at the intersection of these two axes, a stator winding supplies and arranged for generating a rotating field of the same direction in the two air gaps and means for magnetically polarizing with opposite signs the two ends of the rotor and is characterized by means for maintaining at a constant value the inclination of the axis of the rotor with respect to that of the stator and to convert the conical movement of the rotor thus obtained into a rotation of the motor shaft.
  • said means comprise at least one eccentric part with respect to the motor shaft and cooperating with a ball joint whose outer cage is secured to the surface of the rotor.
  • said means comprise at least one pinion or a wheel centered on the motor shaft and cooperating with a crown integral with the surface of the rotor, said pinion and said crown having a conical surface whose apex coincides with said center of symmetry, the axis of the crown being inclined relative to the shaft.
  • Figure 1 is an axial sectional view of an engine according to the first embodiment of the invention, that
  • FIG. 1 shows in cross section
  • Figure 3 shows the detail of a ball joint which is used for driving the shaft by the rotor
  • FIG. 4 is a diagram of the fields and the forces of attraction intended to illustrate the operation of the engine
  • Figure 5 shows schematically an alternative embodiment of an engine according to the first embodiment
  • FIG. 7 schematically represents the rotor of an engine according to an alternative embodiment of FIG. 6 and
  • Figure 8 shows schematically the rotor of an engine according to a variant of the second embodiment.
  • a motor comprising a stator 1 having a horizontal axis of symmetry X'X and, on this axis, a center of symmetry C.
  • This stator houses a rotor 2 having the same center of symmetry C and an axis of symmetry O'O which makes a constant and small angle ⁇ (preferably less than 4 °) with the axis X'X.
  • the means of maintaining the center of symmetry of the rotor at the fixed point C and of obtaining the conical movement of the rotor, that is to say of limiting the angle ⁇ comprise, in the described embodiment, a smooth ball joint or a ball joint included a cage with a spherical bearing 3 centered at C, mounted on the cylindrical cage 21 of the rotor, in a plane perpendicular to the axis O'O and which cooperates with a cage 4, integral with an annu area 11 of the stator and also having a spherical bearing.
  • the stator is provided, at one end, with a flange 12 which carries a rigid rolling bearing 13, which supports a shaft 5 centered on X'X.
  • This shaft is integral with an eccentric 6, itself supported inside the cage 21 by a spherical ball bearing 7.
  • the bearing 7 comprises an outer cage 71 with a spherical bearing centered at E secured to the cage 21 and an inner cage 72 secured to the periphery of the eccentric.
  • the angle ⁇ has been greatly exaggerated in Figure 3.
  • the rotor is provided at its ends with two pole shoes 22 and 23 with a conical outer surface, the half-angle at the top of the cone being equal to ⁇ .
  • the profile of the stator sheets forms at each end four poles 140, 141, 142, 143, the end of which has the form of a portion of cylinder centered on X'X.
  • a minimum air gap of length is between the pole 140 and the opening polar 22. Its length, for example equal to 0.4 mm, was greatly exaggerated in the drawing.
  • the magnetic circuit of the motor comprises permanent magnets made up of "tiles" or sectors carried by the stator. These magnets are four in number at each end of the stator in the example described, and designated by the reference numbers 150 to 153 and 160 to 163. They are radially magnetized, the North poles being for example on their outer surface for the magnets 160 to 163 and on their inner surface for magnets 150 to 153. These magnets are fixed on either side of the annular support piece 11, which is centered in C and made of non-magnetic material. They are surrounded by an annular yoke 17 made of soft magnetic material.
  • each stack has the same width than the corresponding magnets.
  • Four coils such as 8, 9 surround the four poles.
  • the cage and the pole shoes of the rotor are, in the embodiment described, in magnetic matter.
  • the field H exerts on its side attractive forces whose resultants Fl and F'1, applied in G and G 1 respectively, are parallel to H and directed in opposite directions from each other.
  • Each of these resultants F1 and F'1 can be broken down into two forces, one of which is directed along Fo (or respectively F'o) and the other along the normal to Fo (or respectively F'o).
  • the two forces Flsin ⁇ and F'icos ⁇ thus obtained are added respectively to Fo and F'o to form a torque tending to tilt the rotor: this torque is canceled by the reaction of the cage 71 on the eccentric and the angle ⁇ is thus maintained at a fixed value.
  • the axis of the rotor therefore performs a conical movement, of half-angle at the apex ⁇ , around the axis X'X.
  • the eccentric 6 is therefore itself driven at the speed ⁇ authour of X'X.
  • the geometry of the motor is such that the rotor defines, during its conical movement, as many positions corresponding to a minimum air gap as the stator has pole shoes (ie, four in the example described). As a result, the motor has several stable equilibrium positions. When the engine is stopped, a return torque returns it to the nearest stable equilibrium position.
  • annular balancing weight 24 (FIG. 1) is available at the opposite end of the cage 21.
  • stator sheets and standardized magnets the arrangement described makes it possible to obtain a surface area of magnets twice that of the air gap.
  • the surface of a toroidal magnet placed in the rotor would only be a third of that of the air gap, so the induction obtained would ultimately be six times lower.
  • the center C of the movement of the rotor is materialized by a ball joint.
  • this ball joint (3, Figure 1) and replace the counterweight (24) with a second eccentric 6a, cooperating with a second ball bearing 7a (respectively identical to organs 6 - 7 in Figure 1).
  • the shaft 5 would then completely pass through the interior of the rotor cage and be supported by two rigid bearings, carried by two flanges of the stator.
  • Such an arrangement has been shown schematically in FIG. 5.
  • the two eccentrics 6 and 6a must be symmetrical with respect to point C, that is to say that their centers are located on either side of axis XX 'and equidistant therefrom.
  • a rotor comprising a cage 21 which houses, at its respective ends, two crowns 25 - 26 symmetrical with respect to C and whose internal surface is a portion of a cone centered in C, having for O'O axis and a half angle at the top ⁇ .
  • the motor comprises a shaft 5 which passes completely through the rotor and is supported by two bearings which are provided with the flanges of the stator (not shown).
  • the shaft 5 carries two pinions 27 - 28 symmetrical and of conical surface centered at C, having as axis XX 'and a half-angle at the top ( ⁇ - ⁇ ).
  • the ro tor also comprises two pole shoes 22 - 23, having the same shape as those of FIG. 1 and cooperating in the same way with a stator identical to that of the motor of FIG. 5 (itself identical, with the bearings of shaft support close to that of Figures 1 and 2).
  • the shaft 5 being supported by two rigid bearings, obviously cannot undergo translation and the cooperation of the pinions 27 and 28 with the crowns 25 and 26 has the effect of fixing the center C of movement of the rotor and of limiting the tilting.
  • the rotor could, for cons, tend to rotate around its own axis' because of the reaction to the load torque. This movement must be blocked, which is obtained by means of a rod 29 integral with the stator and the end of which cooperates with the recess 30 which comprises a ring 31 fixed on the periphery of the rotor.
  • the recess 30 has a width (dimension in a direction perpendicular to the plane of the figure) barely greater than the diameter of the rod, which prevents any rotation of the rotor around 00 '.
  • the length of the recess is sufficient to allow the conical movement of the rotor.
  • the centering of the rotor at point C is only obtained by the balance of the magnetic forces due to the symmetry of the structure.
  • the crowns 25 - 26 and the pinions or wheels 27 - 28 will advantageously be smooth, the drive being produced by friction. If they were toothed, for a torque that is too high, there could indeed be a stall between the teeth. Indeed, the tilting torque decreases when the phase shift between the minimum air gap and H increases.
  • the drive of the shaft is ensured by the cooperation of the pinion 28 and the crown 26, preferably toothed, obviously having teeth of the same module.
  • the reduction ratio is the same as in the motor in Figure 6.
  • This rotational movement around O'O is converted into a rotational movement around the axis X'X at a lower speed by the cooperation of a crown 38 secured to the rotor cage 21 and a pinion 39 secured of the shaft 5, these two members 38 - 39 having a conical surface with a half-angle at the top ⁇ dif ferent from ⁇ 'and the axes of the crowns 32 and 38 being combined with O 'O.

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Abstract

Moteur synchrone dans lequel une piece excentree (6) montee sur l'arbre (5) coopere avec une rotule dont la cage exterieure est solidaire de la surface du rotor (21) pour maintenir une inclinaison predeterminee de l'axe (0'0) du rotor par rapport a celui du stator. Application a la realisation de moteurs pas a pas.

Description

Moteur électrique synchrone à très faible inertie rotorique à mouvement conique équilibré.
DOMAINE TECHNIQUE ET POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE
L'invention a pour objet un moteur à courant alternatif du type synchrone conçu pour avoir une inertie rotorique particulièrement faible et au repos, un couple de rappel vers une parmi plusieurs positions d'équilibre stable, ce qui le rend particulièrement apte aux services cycliques et au fonctionnement pas à pas. La conception de ce moteur n'entraîne aucune limitation en ce qui concerne sa puissance utile. Il peut être réalisé de manière à tourner lentement., sans adjonction d'un réducteur de vitesse extérieur.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Le brevet français 1 231 097 déposé le 25 mars 1959 aux noms de Claude ROSAIN et Georges STERBATCHEFF, pour "Moteur lent à courant alternatif" décrit un moteur du type synchrone dans lequel une faible inertie rotorique est obtenue grâce au fait que le rotor roule sans glissement sur un chemin de roulement solidaire du stator et, de ce fait, ne subit pas de rotation rapide autour de son propre axe. Ce moteur ne permet donc d'obtenir que des mouvements lents par rapport à la pulsation du champ tournant et pose par ailleurs, du fait des vibrations engendrées par le mouvement hypocycloTdal, des problèmes de suspension délicats.
Le circuit magnétique de son stator présente nécessairement la particularité d'être agencé pour que le champ tournant soit dé phasé de 180° entre les deux entrefers que comportent les extré mités respéctives du rotor, ce qui éloigne sa construction de celle des circuits magnétiques traditionnels. Enfin, l'équili brage d'un tel moteur ne peut être obtenu qu'au prix d'artifices qui en compliquent la réalisation.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention se propose de s'affranchir de ces inconvénients en utilisant un circuit magnétique statorique de type traditionnel engendrant un champ tournant de même direction aux deux extrémi tés du rotor, et en maintenant, au moyen d'au moins une pièce excentrique par rapport à l'arbre du moteur, une inclinaison constante de l'axe du rotor par rapport à celui du stator, si bien que le rotor effectue un mouvement conique.
Il résulte de ce mouvement conique qu'une inertie rotorique particulièrement faible est obtenue et que, compte tenu du fait que le circuit magnétique présente par ailleurs une symétrie de révolution, le moteur comporte plusieurs positions définissant un entrefer minimum et par conséquent, un équilibre stable.
Le moteur suivant l'invention comporte donc un rotor et un sta tor définissant entre eux un entrefer à chaque extrémité, ayant chacun un axe de révolution et un centre de symétrie commun à l'intersection de ces deux axes, un bobinage statorique alimente et agencé pour engendrer un champ tournant de même direction dans les deux entrefers et des moyens de polariser magnétique ment avec des signes contraires les deux extrémités du rotor et est caractérisé par des moyens de maintenir à une valeur cons tante l'inclinaison de l'axe du rotor par rapport à celui du sta tor et de convertir le mouvement conique du rotor ainsi obtenu en une rotation de l'arbre du moteur.
Suivant un premier mode d'exécution, lesdits moyens comportent au moins une pièce excentrée par rapport à l'arbre du moteur et coopérant avec une rotule dont la cage extérieure est solidaire de la surface du rotor. Suivant un second mode d'exécution, lesdits moyens comportent au moins un pignon ou une roue centré sur l'arbre du moteur et coopérant avec une couronne solidaire de la surface du rotor, ledit pignon et ladite couronne ayant une surface conique dont le sommet coincide avec ledit centre de symétrie, l'axe de la couronne étant incliné par rapport à l'arbre.
Les diverses particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci- après :
Au dessin annexé :
La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur conforme au premier mode d'exécution de l'invention, que
La figure 2 représente en coupe transversale ;
la figure 3 représente le détail d'une rotule à billes qui sert à l'entraînement de l'arbre par le rotor ;
la figure 4 est un diagramme des champs et des forces d'attraction destiné à illustrer le fonctionnement du moteur ;
la figure 5 représente schëmatîquement une variante de réalisation d'un moteur conforme au premier mode d'exécution ;
l a f i gu re 6 représente schëmatiquement le rotor d'un moteur conforme au second mode d'exécution ;
la figure 7 représente schëmatiquement le rotor d'un moteur conforme à une variante de réalisation de la figure 6 et
la figure 8 représente schëmatiquement le rotor d'un moteur conforme à une variante du second mode d'exécution.
Aux figures 1 et 2, on a représenté un moteur comportant un stator 1 ayant un axe de symétrie horizontal X'X et, sur cet axe, un centre de symétrie C. Ce stator loge un rotor 2 ayant le même centre de symétrie C et un axe de symétrie O'O qui fait un angle constant et faible α (de préférence inférieur à 4°) avec l'axe X'X. Les moyens de maintenir le centre de symétrie du rotor au point fixe C et d'obtenir le mouvement conique du rotor, c'est à-dire de limiter l'angle α comportent, dans le mode d'exécu tion décrit, une rotule lisse ou une rotule à billes comporta une cage à portée sphérique 3 centrée en C, montée sur la cage cylindrique 21 du rotor, dans un plan perpendiculaire à l'axe O'O et qui coopère avec une cage 4, solidaire d'une pièce annu laire 11 du stator et ayant également une portée sphérique.
Le stator est muni, à une extrémité, d'un flasque 12 qui porte un palier rigide à roulement 13, lequel supporte un arbre 5 axé sur X'X.
Cet arbre est solidaire d'un excentrique 6, lui-même supporté à l'intérieur de la cage 21 par un roulement à billes à rotule 7.
On a représenté, à la figure 3, l'excentrique 6, de forme circu laire et centré en un point E de l'axe O'O situé à une distance EK = CE sin α de X'X. Le roulement 7 comporte une cage extéri eure 71 à portée sphérique centrée en E solidaire de la cage 21 et une cage intérieure 72 solidaire de la périphérie de l'excen trique. L'angle α a été très exagéré à la figure 3.
Revenant à la figure 1, on voit que le rotor est muni à ses ex trémités de deux épanouissements polaires 22 et 23 de surface extérieure conique, le demi-angle au sommet du cône étant égal à α.
A la figure 2, on voit que le profil des tôles du stator forme à chaque extrémité quatre pôles 140, 141, 142, 143 dont l'extré mité a la forme d'une portion de cylindre axée sur X'X. Ainsi, au cours de la rotation de l'axe O'O autour de X'X, se présen tent quatre positions du rotor pour lesquelles il existe, entre chaque épanouissement polaire et l'un des pôles du stator, un entrefer minimum de longueur constante. Aux figures 1 et 2, cet entrefer minimum se présente entre le pôle 140 et 1 ' épanouisse ment polaire 22. Sa longueur par exemple égale à 0,4 mm a été très exagérée au dessin.
Dans un mode d'exécution préféré, le circuit magnétique du moteur comprend des aimants permanents constitués de "tuiles" ou secteurs portés par le stator. Ces aimants sont au nombre de quatre à chaque extrémité du stator dans l'exemple décrit, et désignés par les numéros de référence 150 à 153 et 160 à 163. Ils sont aimantés radialement, les pôles Nord étant par exemple sur leur surface extérieure pour les aimants 160 à 163 et sur leur surface intérieure pour les aimants 150 à 153. Ces aimants sont fixés de part et d'autre de la pièce annulaire de support 11, laquelle est centrée en C et constituée en matière amagnëti- que. Ils sont entourés d'une culasse annulaire 17 en matière magnétique douce.
A chaque extrémité du stator, un empilage de tôle magnétique (18 et 19 respectivement) est logé à l'intérieur des aimants et fixé sur une face de la pièce 11. On voit, à la figure 1, que chaque empilage a la même largeur que les aimants correspondants. Quatre bobines telles que 8, 9, entourent les quatre pôles.
La cage et les épanouissements polaires du rotor sont, dans le mode d'exécution décrit, en mat i ère magnéti que dou ce .
On va maintenant expliquer le fonctionnement du moteur décrit se référant à la figure 4.
Lorsque les bobines sont parcourues par un courant alternatif polyphasé, un champ tournant H identique à celui qui serait produit par un aimant tournant à la vitesse ω autour de l'axe X'X ( ω étant la pulsation du courant) est engendré dans chacun des entrefers. Par ailleurs, le rotor est polarisé par un champ magnétique fixe, fourni par les aimants.
Il résulte de cette polarisation que des forces d'attraction se manifestent entre le stator et les épanouissements polaires du rotor. La résultante de ces forces est, à chaque extrémité du rotor, appliquée au centre (G, G' respectivement) des masses ma- gnëtiques réparties à cette extrémité (c'est-à-dire en un point de l'axe O'O) et dirigée radialement vers la position variable de l'entrefer minimum. Soient Fo et F'o les deux résultantes (fi gure 4). On peut montrer qu'elles font, avec la direction du champ H, un angle de retard θ qui croît avec le couple résistant exercé sur l'arbre 5 du moteur.
Le champ H exerce de son côté des forces d'attraction dont les résultantes Fl et F'1, appliquées en G et G1 respectivement, sont parallèles à H et dirigées en sens inverse l'une de l'autre. Chacune de ces résultantes Fl et F'1 peut être décomposée en deux forces, dont l'une est dirigée suivant Fo (respectivement F'o) et l'autre suivant la normale à Fo (ou respectivement F'o). Les deux forces Flsin Φ et F'icosΦ ainsi obtenues s'ajoutent respectivement à Fo et F'o pour former un couple tendant à faire basculer le rotor : ce couple est annulé par la réaction de la cage 71 sur l'excentrique et l'angle α est ainsi maintenu à une valeur fixe.
Les deux forces Fl sin θ et F'1 sin θ forment un couple qui tend à faire tourner G et G' (c'est-à-dire les centres de symé trie des deux extrémités du rotor : figure 1) autour de l'axe X'X, à la vitesse angulaire ω .
L'axe du rotor effectue donc un mouvement coni-que, de demi-angle au sommet α , autour de l'axe X'X. L'excentrique 6 est donc lui même entraîné à la vitesse ωauthour de X'X.
On notera que la géométrie du moteur est telle que le rotor définit, au cours de son mouvement conique, autant de positions correspondant à un entrefer minimum que le stator comporte d'épanouissements polaires (à savoir, quatre dans l'exemple décrit). Il en résulte que le moteur possède plusieurs positions d'équilibre stable. Lorsque le moteur est arrêté, un couple de rappel le ramène à la position d'équilibre stable la plus proche.
Une autre propriété remarquable du moteur décrit est le très faible moment d'inertie du rotor. Comme celui-ci ne tourne pas sur lui-même (ou, - éventuellement, tourne à une vitesse très fai ble), son moment d'inertie se réduit, pour chaque tranche élémentaire de son volume perpendiculaire à son axe, à celui qui correspond à la rotation de la masse de cette tranche supposée concentrée en son centre degravité G, autour de l'axe X'X. On montre finalement que l'inertie totale du rotor est égale à 1/3 M (L/2 sinα)2, L étant la longueur du rotor. Cette quantité est très faible, compte tenu de la faible valeur de α . Grâce aux propriétés que l'on vient d'énoncer, le moteur décrit sera particulièrement bien adapté à un fonctionnement en pas à pas.
Par ailleurs, le rotor, du fait de sa symétrie par rapport au point C, est parfaitement équilibré et n'engendre donc aucune vibration mécanique. Pour tenir compte de la masse de l'excentrique, on dispose à l'extrémité opposée de la cage 21, une masselotte annulaire d'équilibrage 24 (figure 1).
Comme les forces Fl et F'1 sont proportionnelles au produit du champ tournant par le flux continu dans l'entrefer, et comme l'amplitude H ne peut dépasser une valeur compatible avec l'é chauffement admissible du moteur, il est intéressant de donner au flux continu une valeur aussi élevée que possible. Ce résultat est obtenu en conférant aux aimants une grande surface.
A titre d'exemple, en utilisant des tôles de stator et des aimants normalisés, la disposition décrite permet d'obtenir une surface d'aimants double de celle de l'entrefer. Or, la surface d'un aimant torique placé dans le rotor ne serait que le tiers de celle de l'entrefer, donc l'induction obtenue serait finalement six fois plus faible.
On notera par ailleurs que, dans la disposition décrite, le flux continu se ferme suivant le trajet représenté en trait plein à la figure 1, tandis que le flux alternatif se ferme suivant le trajet représenté en pointillé à la figure 2, sans traverser les aimants (dont la réluctance est très élevée). Il n'a donc pas tendance à démagnétiser les aimants, ce qui est un avantage supplémentaire. Pour ces diverses raisons, la disposition représentée aux figu res 1 et 2 sera le plus souvent préférée en pratique. Cette disposition n'est cependant pas limitative.
Dans le mode d'exécution décrit, le centre C du mouvement du rotor est matérialisé par une rotule. À titre de variante, l'on pourrait supprimer cette rotule (3, figure 1) et remplacer la masselotte (24) par un deuxième excentrique 6a, coopérant avec un deuxième roulement à billes à rotule 7a (respectivement iden tiques aux organes 6 - 7 de la figure 1). L' arbre 5 traverserait alors complètement l'intérieur de la cage rotorique et se rait supporté par deux paliers rigides, portés par deux flasques du stator. Une telle disposition a été représentée schëmatique ment à la figure 5. Bien entendu, les deux excentriques 6 et 6a doivent être symétriques par rapport au point C, c'est-à-dire que leurs centres sont situés de part et d'autre de l'axe XX' et à égale distance de celui-ci.
A la figure 6, on a représenté un rotor comportant une cage 21 qui loge, à ses extrémités respectives, deux couronnes 25 - 26 symétriques par rapport à C et dont la surface interne est une portion d'un cône centré en C, ayant pour axe O'O et un demi angle au sommet Φ . Le moteur comporte un arbre 5 qui traverse complètement le rotor et est supporté par deux paliers dont sont munis les flasques du stator (non figuré). L' arbre 5 porte deux pignons 27 - 28 symétriques et de surface conique centrée en C, ayant pour axe XX' et un demi-angle au sommet (Φ - α ) . Le ro tor comporte par ailleurs deux épanouissements polaires 22 - 23, ayant la même forme que ceux de la figure 1 et coopérant de la même manière avec un stator identique à celui du moteur de la figure 5 (lui-même identique, aux paliers de support de l'arbre près, à celui des figures 1 et 2).
Le mouvement conique du rotor autour de l'axe X'X est donc iden tique à celui du rotor de ces moteurs.
Les couronnes 25, 26 au cours de ce mouvement conique du rotor, entraînent les pignons 27 et 28 avec lesquels elles sont constamment en contact suivant une génératrice du cône de demi- angl e ( Φ - α ) .
On peut montrer que la vitesse angulaire de rotation de l'arbre 5 est, par rapport à la vitesse angulaire ω, divisée par le rapport
Figure imgf000011_0001
-α
L'arbre 5 étant supporté par deux paliers rigides, ne peut évidemment pas subir de translation et la coopération des pignons 27 et 28 avec les couronnes 25 et 26 a pour effet de fixer le centre C de mouvement du rotor et de limiter le basculement. Le rotor aurait, par contre, tendance à tourner autour de son propre axe à' cause de la réaction au couple résistant. Ce mouvement doit être bloqué, ce qui est obtenu au moyen d'une tige 29 solidaire du stator et dont l'extrémité coopère avec l'évidement 30 que comporte une bague 31 fixée sur la périphérie du rotor. L'évidement 30 a une largeur (dimension suivant une direction perpendiculaire au plan de la figure) a peine supérieure au diamètre de la tige, ce qui interdit toute rotation du rotor autour de 00'. Par contre, la longueur de l'évidement (dimension dans la direction 00') est suffisante pour autoriser le mouvement conique du rotor.
On notera que l'on pourrait, à titre de variante, rendre le pignon solidaire de la. surface extérieure du rotor et la couronne solidaire du stator.
On notera également que, dans le dispositif de la figure 6, le centrage du rotor au point C n'est obtenu que par l'équilibre des forces magnétiques dû à la symétrie de la structure. Dans ces conditions, les couronnes 25 - 26 et les pignons ou roues 27 - 28 seront avantageusement lisses, l'entraînement étant réalisé par frottement. S'ils étaient dentés, pour un couple rësis tant trop élevé, il pourrait en effet se produire un décrochage entre les dentures. En effet, le couple de basculement décroît lorsque le déphasage entre l'entrefer minimum et H augmente.
Dans la variante de la figure 7, où les mêmes numéros de référence désignent des numéros de référence homologues à ceux de a figure 6, le centre C est au contraire, fixé par une rotule 33 - 34 analogue à celle de la figure 1. Par ailleurs si, à une extrémité du rotor, on retrouve bien la couronne 26 et le pignon 28 de la figure 6, à l'autre extrémité, ils sont remplacés par une rotule à billes 35- 36. La cage inférieure 36 n'étant pas excentrée par rapport à X'X, cette rotule n'assure pas l'entrai nement de l'axe 5. Par contre, la cage extérieure 35, étant cen trée sur O'O, est donc excentrée par rapport à l'arbre 5, de ma nière à assurer le maintien de 1 'angle α, ce qui évite le décro chement du pignon 28. La masse de la cage 35 équilibre celle de la couronne 26.
L'entraînement de l'arbre est assuré par la coopération du pi gnon 28 et de la couronne 26, de préférence dentés, ayant évi demment des dentures de même module.
Le rapport de réduction est le même que dans le moteur de la figure 6.
Dans la variante de la figure 8, on retrouve la rotule centrale 33 - 34 qui assure la fixation du point C et la rotule à cage extérieure excentrée 35 - 36, destinés à maintenir l'angle α, mais la rotation du rotor 21 sur lui-même n'est pas bloquée. La coopération d'une couronne conique 32, de demi-angle au sommetΦ , solidaire de la cage 21, avec une couronne 37, solidaire du stator et de demi-angle au sommet φ' - , a pour effet d'imp ser au rotor, en plus de son mouvement conique autour de l'ax X'X provoqué par l'action des forces magnétiques, un mouvemen de rotation lent autour de son propre axe O'O, dont la vitess angulaire est divisée par rapport à ω , par le rapport
Figure imgf000012_0001
Ce mouvement de rotation autour de O'O est converti en un mouve ment de rotation autour de l'axe X'X à vitesse plus réduite par la coopération d'une couronne 38 solidaire de la cage rotorique 21 et d'un pignon 39 solidaire de l'arbre 5, ces deux organes 38 - 39 ayant une surface conique de demi-angle au sommet Φ dif férent de Φ' et les axes des couronnes 32 et 38 étant confondus avec O ' O .
On peut montrer que la vitesse de l'arbre est, par rapport à ω, multipliée par
Figure imgf000013_0001
A titre d'exempl pour Φ = 30°, Φ' = 45° et α= 3°, on trouve p= 0,0465.
Il va de soi que les modes d'exécution décrits et représentés ne sont pas limitatifs. Le rotor pourrait en particulier, être extérieur au stator .

Claims

Revendications de brevet
1. Moteur comportant un rotor, un stator ayant à chaque extrémité une pluralité de pôles définissant avec l'extrémité corres pondante du rotor une pluralité correspondante d'entrefers, le rotor et le stator ayant chacun un axe de révolution et un cen tre de symétrie commun à l'intersection de ces deux axes, un bobinage statorique alimenté et agencé pour engendrer un champ tournant radial de même direction dans les entrefers des deux extrémités respectives et des moyens de polariser magnétiquement avec des signes contraires les deux extrémités du rotor, carac térisé par des moyens mécaniques, comportant au moins une pièce excentrée (6, respectivement 35) montée sur l'arbre (5), respec tivement dans la cage du rotor (21), de maintenir à une valeur constante l'angle d'inclinaison de l'axe du rotor sur celui du stator, et la coïncidence des centres de symétrie de ces deux axes, lesdits moyens coopérant avec au moins un roulement à ro tule (7, respectivement 36) interposé entre la pièce excentrée et la cage du rotor, respectivement entre la pièce excentrée et l'arbre permettant le mouvement conique de l'axe du rotor autour dudit centre de symétrie commun et suivant ledit angle, sans en traîner le rotor autour de son axe.
2. Moteur selon 1 a revendication.1, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une deuxième pièce excentrée, ces deux pièces excentrées (6, 6a) coopérant chacune avec un roulement à rotule (7, 7a).
3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une rotule dont une cage (3, respectivement 34), perpendiculaire à l'axe du ro tor, est solidaire de la région médiane de la surface du rotor et centrée au centre de symétrie et dont l'autre cage (4, respectivement 33) est perpendiculaire à l'arbre (5).
4. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux pièces excentrées (6, 6a) sont montées sur l'arbre (5) avec leurs excentricités en opposition, et les roulements à rotule (7, 7a) ayant une cage extérieure (7, 7a) solidaire de la cage (21) du rotor.
5. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite rotule a une cage intérieure (3) montée sur la surface extérieure de la cage (21) et une cage extérieure (4) solidaire du stator.
6. Moteur selon la revendication 1, dans lequel la ou les pièces excentrées (35) sont montées dans la cage (21) du stator, le ou les roulements à rotule (36) étant montés sur l'arbre (5), caractérisé par des moyens d'entraîner l'arbre (5), comportant au moins un pignon (28, 39) conique centré sur l'arbre (5) et coopérant avec une couronne dentée (26, 38), les sommets des cônes primitifs du pignon et de la couronne coïncidant avec ledit centre de symétrie et leur demi-angle au sommet différant d'un angle égal audit angle d'inclinaison.
7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens (29, 31) sont prévus pour empêcher là rotation du rotor sur lui-même, tout en autorisant son mouvement conique.
8. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraîner l'arbre (5) comportent un deuxième pignon conique (37) solidaire du stator et coopérant avec une deuxième couronne dentée conique (32) solidaire du rotor, le deuxième pignon et la deuxième couronne ayant des cônes primitifs dont le sommet coïncide avec ledit centre de symétrie, l'axe de la deuxième couronne coïncidant avec celui de la première, mais les angles au sommet des deux cônes primitifs des deux couronnes étant différents.
9. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par des moyens magnétiques de polarisation du rotor qui bloquent le mouvement conique du rotor et la rotation de l'axe du moteur dès la coupure de l'alimentation.
10. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de polarisation magnétique du rotor comprennent deux couronnes d'aimants à aimantation radiale, respectivement montées aux deux extrémités du stator et aimantées en sens inverse.
11. Moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux couronnes d'aimants sont montées entre une culasse extérieure en matière magnétique qui règne sur toute la longueur du stator et deux empilages respectifs de to les magnétiques formant une pluralité de pôles à chaque extrémité du stator.
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