Moteur électrique à collecteur L'invention a pour objet un moteur électrique à collecteur, qui est plus spécialement destiné à fonction ner dans une gamme étendue de vitesses de rotation et qui convient en particulier pour la commande des broches des machines-outils, pour les appareils électro ménagers, machines à écrire et à calculer, etc.
L'invention a surtout pour but de rendre ce moteur apte à répondre mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique, notamment en ce qui con cerne tant son inertie réduite que sa facilité d'équili brage et de réglage de l'entrefer et sa facilité de mon tage, notamment pour la commande des susdites broches.
On rappelle, pour bien établir l'intérêt et le progrès technique de l'invention, les conditions actuellement demandées à des moteurs à collecteur, d'entraînement des broches de machines-outils, dans les diverses tech niques mécaniques, électriques ou électroniques.
Etant donné la nécessité d'éviter les transmissions par courroies, engrenages, etc., ces moteurs doivent de plus en plus être montés directement et concentrique ment sur leurs arbres-supports, en particulier sur les broches des machines-outils. Ils doivent s'adapter à une gamme étendue de vitesses et pouvoir tourner à des vitesses importantes, ladite gamme variant par exemple de 150 à 7000 tours.
Les moteurs doivent, d'autre part, présenter un couple élevé à bas régime et pouvoir être pilotés par une commande électronique, en vue de permettre un nombre de tours préalablement imposé que le moteur doit maintenir malgré les sollicitations variables qui s'y opposent.
Les moteurs doivent aussi, en cas d'intervention d'une force supérieure au couple dont le moteur dis pose, pouvoir s'arrêter sans élever la température d'échauffement jusqu'au moment où la cause qui oblige le moteur à s'arrêter est supprimée, permettant au moteur de se libérer, auquel cas le moteur doit pouvoir reprendre le nombre exact de tours qui avait été affiché auparavant par sa commande électronique.
Un grand nombre d'applications de ces moteurs demandent en outre l'absence totale de vibrations et une inertie des parties tournantes très basse permettant la variation, avec une rapidité extrême, du nombre des tours.
D'autre part, l'encombrement doit être le plus réduit possible. Parmi les autres exigences demandées, il y a celle de limiter et maintenir la précision de l'arbre moteur. De cela découle la nécessité d'évacuer la cha leur avant que son niveau ait atteint une valeur pouvant perturber les tolérances des parties tournantes accou plées.
Les moteurs connus ne permettent pas de répondre aux exigences sus rappelées.
Ces moteurs présentent une grande inertie et com portent un collecteur lourd, ce qui les rend impropres aux utilisations à grande vitesse, tandis que les moteurs à rotor en forme de disque et à circuits imprimés, dont l'inertie est faible, manquent de rigidité à basse vitesse.
En outre, les moteurs classiques ne permettront pas un réglage de l'entrefer. Quant aux moteurs à rotor- disque en circuits imprimés, ils nécessitent une intensité de courant relativement élevée du fait qu'ils ne tolèrent qu'une tension faible.
Les moteurs classiques ne sont pas équilibrables dynamiquement, ils présentent une trop grande inertie au démarrage et aux changements de régime; leurs arbres de petit diamètre ne peuvent pas offrir un loge ment suffisant aux broches d'entraînement ou au pas- sage de barres; leur poids est trop grand, et leur fabri cation longue et coûteuse.
Les moteurs à circuit imprimé possèdent un rotor très léger, mais facilement déformable et ne supportent pas de charges élevées; ils ne peuvent pas être envisagés au-delà des petites puissances.
D'autre part, la conception du circuit imprimé oblige à travailler à bas voltage, faute de longueur suffisante de bobine. Cela entraîne de gros défauts pour l'alimentation et, par conséquent, un rende ment bas.
Leur fabrication fait appel à des techniques peu industrialisées et chères.
Le seul type de moteur qui élimine une partie de ces inconvénients est celui qui se base sur un rotor cylindrique creux d'épaisseur mince, portant à l'inté rieur un cylindre en fer destiné à fermer le circuit magnétique obtenu par un stator conventionnel.
Ce moteur présente néanmoins l'inconvénient de ne pas permettre la fabrication au-dessus des petites puissances, cela étant dû à la forme cylindrique du rotor qui n'est pas résistant aux sollicitations centri fuges et de torsion.
En outre, le rotor ne peut pas être facilement dé moulé, ne présentant pas de dépouille, et son entrefer n'est pas réglable, mais il doit être obtenu en tenant compte de la précision d'usinage entre rotor et stator.
Lorsque les moteurs connus sont à collecteur, ils présentent en outre le défaut de l'utilisation de collec teurs moulés, ou isolés par mica, qui sont de poids excessif et difficiles à fabriquer.
Le moteur électrique à collecteur qui forme l'objet de l'invention vise à remédier aux difficultés signalées dans ce qui précède. Ce moteur est susceptible de se prêter à de nombreuses applications, telles que machi nes-outils, appareils électroménagers, machines à écrire et à calculer, etc.
Le moteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un rotor comportant un manteau conique creux constitué par l'enroulement d'induit noyé dans un enrobage en matière plastique, un collecteur à lames et un fourreau axial s'étendant à l'intérieur du manteau et, d'autre part, un stator constitué par une carcasse, un dispositif porte-balais, une portion d'armature externe au manteau conique du rotor et portant les pôles d'induction et une portion d'armature interne à ce manteau, cette portion d'arma ture interne étant libre de tourner par rapport à la portion d'armature externe et par rapport au rotor, ou angulairement solidaire de la portion d'armature externe ou du rotor.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diffé rentes formes d'exécution du moteur objet de l'inven tion.
La fie. 1 est une vue partielle en coupe longitudinale, d'une première forme d'exécution du moteur selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective du rotor du moteur de la fie.<B>1.</B> Les fig. 3 et 4 sont des vues de face et de profil du porte-balais du moteur de la fig.1.
La fie. 5 est une vue partielle, en coupe transversale, de la partie portant les pôles d'induction du moteur de la<B>lie.</B> 1, à plus petite échelle.
La fig. 6 est une vue schématique d'un bobinage d'induit du moteur de la fig. 1.
Les fie. 7, 8 et 9 sont des vues partielles de variantes. La fie. 10 est une coupe axiale du moteur de la fig. 1, à plus petite échelle.
La fig. 11 est une coupe selon la ligne 8-8 de la fig. 10.
Les fig. 12, 13 et 14 illustrent trois modes de fabri cation du collecteur du moteur de la<B>fie.</B> 1.
La fig. 15 est le schéma du circuit électronique de commande du moteur de la fig. 1.
La fig. 16 illustre une variante de ce circuit.
La fig. 17 est une coupe axiale d'une seconde forme d'exécution du moteur suivant l'invention.
La fie. 18 est une coupe selon la ligne 18-18 de la fig. 19.
La fig. 19 représente un coulisseau porte-balais du moteur de la fig. 16.
La fie. 20 est une vue en perspective du rotor du moteur suivant la fig. 17.
La fig. 21 est une vue en bout du moteur de la fig. 17 suivant la ligne 21-21 de cette figure.
La fig. 22 est une coupe du dispositif porte-balais suivant la ligne 22-22 de la<B>lie.</B> 21.
Le moteur à collecteur représenté aux fie. 1 et 10 comprend: - d'une part, une partie tournante A constituée par un rotor conique 1 (fig. 2) avec un enroulement d'induit 2 (fig. 6), et par un collecteur 4 à lames 5 (fie. 2), le tout, noyé dans un enrobage 6 en matière plastique, étant rendu solidaire d'un fourreau cylindrique 3.
- d'autre part, une partie fixe B comprenant, en plus d'une carcasse 7 (fig. 10) et d'un porte-balais 8 (fig. 3 et 4), une portion d'armature 9, externe au rotor 1, portant les pôles d'induction 10 (fie. 5), et une por tion d'armature interne 11, libre sur le fourreau 3.
Le rotor conique 1<B>(fie.</B> 2), épais d'environ 2 mm, comprend des bobines d'induit 2 (fig. 6) en cuïvre, mises en forme et connectées aux lames 5 du collecteur 4 par des conducteurs 12. Les bobines 2 et les conduc teurs 12 sont noyés dans une masse 6 d'une matière plastique (telle que la résine synthétique connue sous la marque Araldite ) isolante au point de vue élec trique et résistante au point de vue mécanique. La cons titution du rotor conique sans matière ferromagné tique lui assure une grande légèreté, et donc une faible inertie, ce qui permet des modifications rapides de vitesse de rotation. Sa forme conique lui donne en outre une grande rigidité, encore accrue par la bague périphérique 13.
En outre, la forme conique du rotor 1 permet un réglage aisé de l'entrefer, par déplacement longitudinal du rotor entre les deux portions 9 et 11 du stator B.
Le collecteur 4 (fie. 1 et 2) a également une faible épaisseur (de l'ordre du demi-centimètre) et ne com- porte aucun élément ferromagnétique, de manière à présenter une faible inertie. Il comprend une série de lames de cuivre 5 noyées dans la même masse 6 de matière plastique que les bobines induites 2.
Le collecteur 4 est formé, par exemple, par embou tissage, fluage ou extrusion d'une ébauche, avec des fentes ou des trous de raccordement pour les conduc teurs 12 des bobines qui seront exécutées avantageu sement sur une machine à bobiner automatique. Avant de couler la matière plastique, on ménage dans l'ébau che des fentes 14 délimitant les lames 5, ces fentes nn s'étendant toutefois pas sur toute la longueur de l'ébauche, afin de conserver la forme cylindrique (fig. 12 et 13).
Dans un premier mode de fabrication, illustré sur la fig. 12, la portion sans fentes de l'ébauche cons titue une portion centrale 15, et on prolonge dans cette portion 15 les fentes correspondantes des portions laté rales<I>16</I> et<I>17,</I> après la coulée et la prise de la matière plastique 6. Dans un second mode de réalisation, illus tré sur la fig. 13, la portion sans fentes constitue l'ex trémité IS qui sera coupée après coulée et prise de la matière plastique.
Pour réaliser des collecteurs de grande longueur pouvant tourner à grande vitesse, on peut aussi prévoir une gorge 19 en V disposée au milieu du collecteur<B>(fi-.</B> 14) et placer dans cette gorge un fil isolant et solide 20 (par exemple en une superpolya- mide) qui, noyé dans la résine coulée, accroîtra la résis tance du collecteur à la force centrifuge.
Le fourreau métallique 3 est rendu solidaire des autres éléments du rotor par suite de la prise de la matière plastique qui est moulée directement sur le fourreau et qui pénètre dans des gorges 74 ménagées sur le pourtour du fourreau. C'est ce fourreau tournant 3 qui assure la transmission du couple à l'organe à en traîner, une broche de machine-outil, par exemple. Le fait qu'il soit creux permet de monter ledit organe coaxialement à l'intérieur du fourreau, ce qui est très avantageux par exemple pour réaliser des moteurs- broches (fig. 1 et 10).
L'ensemble tournant A est ainsi constitué par des éléments solidarisés au moment de la prise de la matière plastique 6. Cette partie A est centrée et équilibrée à sa sortie du moule. Elle est en outre très légère et rigide, ce qui autorise une grande vitesse de rotation ainsi qu'une rapide variation de cette vitesse.
La partie B comprend, logés à l'intérieur de la car casse<I>7,</I> le stator 9, 11 et le porte-balais<I>8.</I>
La portion externe d'armature 9 du stator (fig. 1 et 10), dont la position dans la carcasse 7 peut être modifiée, est en fer doux ou en tôle feuilletée. Le champ induit est produit par des aimants permanents radiaux 10 logés dans des sabots 21 et enrobés dans une masse 22 de résine percée de canaux longitudinaux 23 des tinés à recevoir des fils magnétisants (non représentés), aptes à assurer l'aimantation et éventuellement à con trôler la vitesse en ajoutant ou soustrayant un champ magnétique auxiliaire au champ magnétique principal créé par les aimants permanents 10.
La portion interne d'armature<B>Il</B> du stator (fig. 1) est réalisée comme la portion externe 9 en fer doux ou tôle feuilletée. Elle est montée soit libre sur le fourreau 3, soit fixe par rapport à la carcasse; dans le premier cas, on peut prévoir entre le fourreau et l'extérieur du cône du rotor une paroi améliorant la rigidité de celui-ci.
Dans une variante représentée à la fig. 7, la portion externe 9 du stator est constituée par des tôles en U (obtenues par pliage, profilage, frittage, etc.), juxta posées de façon que leurs ailes 91 constituent des pôles recevant des bobinages 92 et portant les pièces polai res 21.
Dans une autre variante, représentée à la fig. 8, la portion externe 9 comporte un tube roulé soudé en 93, sur lequel sont montés des pôles feuilletés 94, 21. Dans une variante de cette dernière disposition repré sentée à la fig. 9, la partie annulaire du stator est formée par des segments découpés.
Les diverses tôles ou autres éléments du champ magnétique sont établis à l'aide de matériaux connus, de préférence en fer ARMCO ou à l'aide de ferrite. Le porte-balais (fig. 1, 3 et 4) est de construction fort simple et bon marché, étant réalisé à partir de profilés du commerce. Il est constitué par une plaque- support 24 sur laquelle sont fixées deux paires de pro filés 25, de section droite en forme de U. Chaque paire de profilés constitue, avec une plaque métallique 26 et une plaque isolante 27, une cage pour un balai 29. La faculté de régler la position des fers 25, assemblés sur la plaque 24 par des vis permet un montage cou lissant des balais dans leur cage, exact et sans jeu.
Deux ressorts en épingle<I>30,</I> montés sur des axes<I>31</I> fixés sur la plaque 24, appliquent les balais 29 avec la pression désirée sur le collecteur 4.
Le fourreau 3 tourne dans des paliers à roulements 32 portés par les extrémités 33 de la carcasse 7 (fig. 10). Les roulements<I>32</I> sont logés dans des bagues<I>34</I> dotées de rainures<I>35</I> permettant le passage de l'air de refroi dissement. Sur la fig. 10, on a représenté par des flèches la circulation de l'air de refroidissement qui pénètre, en<I>36,</I> par les rainures 35 de la bague<I>34</I> de gauche, refroidit le palier avant et les balais 9, passe entre le rotor 1 et la portion externe 9 du stator, puis dans la roue d'une turbine<I>37</I> portée par l'anneau<I>13,</I> avant de refroidir le palier arrière et de sortir en 38,à une température d'environ 5 à 10 supérieure à la tempé rature de l'air aspiré en 36.
Le moteur présente par exemple les caractéristiques suivantes
EMI0003.0026
Nombre <SEP> de <SEP> pôles <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 8
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lames <SEP> de <SEP> collecteur <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 59
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> bobines <SEP> d'induit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 59
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> spires <SEP> par <SEP> bobine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5
<tb> Type <SEP> de <SEP> l'enroulement <SEP> des <SEP> bobines <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> ondulé
<tb> Type <SEP> du <SEP> stator <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> à <SEP> aimants <SEP> permanents
<tb> Intensité <SEP> du <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> dans
<tb> l'entrefer <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6500 <SEP> gauss
<tb> Diamètre <SEP> extérieur <SEP> du <SEP> stator <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 230 <SEP> mm
<tb> Largeur <SEP> utile <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 75 <SEP> mm
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> collecteur <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 84 <SEP> mm
<tb> Diamètre <SEP> de <SEP> l'alésage <SEP> central <SEP> du <SEP> fourreau <SEP> . <SEP> 60 <SEP> mm
EMI0004.0001
Diamètre <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> chassé <SEP> dans <SEP> l'alésage <SEP> cents.
<SEP> 60 <SEP> mm
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> sans <SEP> carcasse <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 175 <SEP> mm
<tb> Puissance <SEP> à <SEP> 3000 <SEP> tours/min. <SEP> . <SEP> . <SEP> supérieure <SEP> à <SEP> 3 <SEP> CV
<tb> Tension <SEP> nominale <SEP> à <SEP> 3000 <SEP> tours/min. <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 130 <SEP> V Dans la forme d'exécution représentée à la<B>hg.</B> 11, le rotor conique 54 est constitué par des enroulements d'induit<I>54a</I> enrobés dans de la matière plastique iso lante<I>54b</I> qui assure également l'assemblage monobloc avec un collecteur frontal 55, en forme générale de rondelle peu épaisse. Le recours à cette forme de col lecteur permet d'obtenir l'allégement de la partie tour nante du moteur et de réduire l'encombrement dans le sens axial ainsi que l'inertie.
La pièce moulée en matière plastique est conformée pour laisser toute liberté au collecteur pour sa dilata tion dans deux directions, à savoir: axialement en direction de la face frontale<I>55a</I> destinée au contact avec les balais, et radialement, en direction de la face périphérique<I>55b.</I> Les enroulements<I>54a</I> sont connectés de toute manière connue et nécessaire aux lames du collecteur 55.
A l'autre extrémité du rotor 54, la matière plastique <I>54b</I> forme directement, par moulage, des ailettes<I>54c</I> assurant le brassage de l'air et, par conséquent, la ven tilation et le refroidissement. On intègre ainsi. le venti lateur au rotor, en simplifiant la fabrication et le montage.
Cette disposition n'exclut pas l'emploi d'un ven tilateur supplémentaire rapporté, si des conditions de travail particulières l'exigent. D'autre part, l'équili brage dynamique du rotor à ailettes peut être réalisé par enlèvement et/ou adjonction éventuelle de matière sur les ailettes.
Avec le rotor 54 est moulé directement, en une seule pièce, un fourreau axial<I>54d</I> qui est armé intérieure ment, par exemple sous la forme d'un manchon métal lique mince 56, ou de toute autre manière: filet métal lique, tiges, etc. Des portées intérieures<I>54e</I> d'appui sur l'arbre central peuvent être directement formées par la matière moulée isolante, à l'intérieur du fourreau 54a.
Le stator comporte une partie 59 se trouvant à l'extérieur du rotor conique et une partie interne 60, qui referme le champ. La partie interne 60 est prolon gée au-delà du rotor par une large collerette 60a, qui est rendue solidaire périphériquement de la partie fixe extérieure<I>59</I> par des vis<I>61</I> vissées dans des secteurs d'appui<I>62,</I> solidaires de la partie<I>59.</I>
Dans une variante non représentée, le fer interne peut être mobile et solidaire du rotor. Dans ce cas, le fer interne intégré au rotor tourne avec ce dernier. Cette disposition implique une exécution du fer interne en fer doux feuilleté, afin d'éliminer les perturbations.
Dans le moteur décrit, le fer interne qui referme le champ, peut donc être exécuté suivant trois modalités: - en étant libre par rapport au stator et au rotor, et monté sur des roulements, comme dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1; - en étant fixe et relié au stator comme dans la forme d'exécution représentée à la fig. 17; - en étant intégré au rotor, et par conséquent monté tournant avec ledit rotor,\ce qui implique une exécution en fer doux feuilleté.
Les roulements nécessaires pour porter l'arbre axial peuvent être montés soit sur des fiasques latéraux du stator, soit à l'intérieur du fer destiné à fermer le champ magnétique quand ce fer est fixe et solidaire du stator (roulements<I>78</I> à la fig. 17).
On connaît les difficultés d'accès aux balais et de réglage des balais, les vérifications, nettoyage et rem placement qui s'imposent d'une manière relativement fréquente. Les dispositions réalisées sur le moteur re présenté à la fig. 17 remédient aux inconvénients habi tuels. Dans ce moteur, le dispositif porte-balais com prend principalement deux organes, à savoir un support 63 présentant des glissières et un coulisseau 66 porte- balais (fig. 17). Ces deux éléments sont exécutés de préférence en matière isolante moulée.
Le support<I>63,</I> de forme générale circulaire. s'adapte à la partie périphérique fixe 50 du stator, à laquelle il est fixé au moyen de vis 64 (fig. 17). Le sup port 63 présente à cet effet des ouvertures oblongues <I>63a</I> pour le passage desdites vis (fig. 21), de façon à permettre un réglage angulaire de l'ensemble porte- balais, afin de trouver le plan exact de commutation.
Le support 63 présente des glissières parallèles<I>63b</I> ouvertes à une extrémité, et fermée à l'autre extrémité par une cloison transversale<I>63c.</I> Sur les glissières<I>63b</I> sont rapportées et fixées des plaquettes de retenue 65 dont la face inférieure présente un bord penté <I>65a.</I>
Le support<I>63</I> présente, encore dans la partie cen trale, une large ouverture circulaire<I>63e</I> pour le libre passage du fourreau axial tournant<I>54d</I> solidaire du rotor, et aussi de façon à dégager entièrement la sur face frontale du collecteur 55. Le bord de l'ouverture <I>63e</I> est penté et vient à proximité immédiate du col lecteur 55 pour retenir les balais lorsqu'on retire le coulisseau.
Le coulisseau porte-balais 66 est ajusté à coulisse ment, par ses bords à pans<I>66a,</I> entre les glissières<I>63b,</I> en prenant appui, avec le jeu strictement nécessaire et réglable, entre les faces pentées <I>65a</I> des plaquettes<I>65,</I> et les faces pentées <I>63d à la</I> base des glissières <I>63b.</I>
Le coulisseau est ouvert axialement en<I>66b</I> pour être librement engagé autour du fourreau<I>54b.</I> Le cou- lisseau présente en outre quatre logements<I>66e</I> judi cieusement positionnés, dont le fond est ouvert, et dans lesquels sont placés les balais<I>67</I> qui viennent en appui contre le collecteur 55.
Les balais<I>67</I> sont maintenus en appui ferme et élastique contre le collecteur par le brin libre<I>68a</I> de ressorts à lame<I>68</I> enroulés en spirale chacun sur un axe<I>69</I> monté entre des portées<I>66d</I> du coulisseau. L'extrémité intérieure des ressorts<I>68</I> est fixée sur l'axe <I>69</I> et ce dernier est fixé par rapport aux portées<I>66d,</I> au moyen de vis<I>70,</I> de façon à régler et à obtenir la pression judicieuse nécessaire sur chacun des balais<I>67</I> en direction du collecteur 55.
Les connexions sont réalisées au moyen de con ducteurs<I>71</I> qui relient alternativement les balais à des bornes<I>72,</I>à partir desquelles des conducteurs<I>73</I> assu rent la liaison avec des lames de contact 74. Les lames 74 sont fixées près de l'extrémité du coulisseau qui, lors de l'assemblage, vient à proximité de la cloison<I>63c</I> du support. La cloison<I>63c</I> porte des pinces élastiques <I>75</I> doublement repliées, entre lesquelles viennent s'en gager à frottement élastique les lames<I>74.</I> Aux pinces<I>75</I> sont connectés les conducteurs<I>76.</I>
Lorsque le coulisseau est en place, on assure ainsi directement et dans de bonnes conditions la continuité du circuit électrique, tout en ayant la possibilité de retirer le coulisseau porte-balais instantanément et à volonté.
Le coulisseau 66 est positionné avec précision le long des glissières<I>63b</I> par le moyen de billes d'arrêt<I>77</I> coopérant avec des dépresssions que présentent les bords<I>66a</I> du coulisseau. Des vis de blocage peuvent également être prévues pour bloquer le coulisseau.
Un remplacement rapide des balais peut être obtenu en démontant le coulisseau et en le remplaçant immé diatement par un autre coulisseau standard, équipé de ses balais. On peut alors procéder en atelier, à un banc spécial, à la vérification des balais du coulisseau enlevé, à leur remplacement, au nettoyage, au réglage de pres sion, avec une grande précision, en disposant du temps nécessaire, en toute commodité, sans immobiliser les moteurs qui continuent à fonctionner.
Le moteur électrique selon l'invention peut être équipé d'un circuit de commande électronique établi selon le schéma de la fig. 15. Ce circuit à semi-conduc teur comprend: - un pont 39 de diodes au silicium qui redresse le courant monophasé du réseau 40; - une diode contrôlée ou thyratron solide 41 ali mentée par la sortie dudit pont pour fournir le courant de commande du moteur électrique M; - un dispositif limiteur 42 disposé dans le circuit d'alimentation dudit moteur et qui débite un signal sur sa sortie 43 si l'intensité du courant débité par la diode contrôlée 41 dépasse une limite prédéterminée; -un dispositif 44 branché aux bornes 45 du moteur M (aux bornes des balais 29) pour débiter une tension sensiblement proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur;
- un dispositif d'affichage de la vitesse désirée qui est constitué par exemple par un potentiomètre apte à bébiter une tension imposée proportionnelle à la vitesse affichée; - un amplificateur différentiel 47 ou un dispositif analogue recevant sur ses deux entrées 48 et 49 respec tivement la tension imposée par le dispositif 46 et la tension sensiblement proportionnelle à la vitesse de rotation et amplifiant la tension d'erreur égale à la différence entre les deux tensions d'entrée pour débiter une tension d'erreur amplifiée, cet amplificateur étant également contrôlé par le signal de sortie du dispositif limiteur 42,
afin de réduire la tension de sortie en pré sence dudit signal de sortie signalant un dépassement du courant appliqué au moteur M; - un transistor unijonction 61 commandé par la tension d'erreur amplifiée et contrôlant à son tour la diode 41.
Le dispositif de commande de la fig. 15 assure ainsi l'ajustement automatique et très rapide de la vitesse de rotation du moteur M à la vitesse affichée dans le dis positif 46, étant entendu que tout autre dispositif élec tronique pourrait être utilisé dans le même but.
Lorsqu'on désire une très large gamme de vitesses de rotation du moteur M et une grande stabilité de la vitesse réelle de celui-ci en dépit des variations de la tension du réseau et/ou du couple résistant auquel est soumis le rotor du moteur, on peut modifier la portion à droite de la verticale Z-Z de la fig. 15, comme illustré sur la fig. 16.
Dans cette variante, la tension proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur M est donnée par une dynamo tachymétrique <I>44a</I> dont le rotor est entraîné (avec ou sans démultiplication) par le rotor du moteur M (liaison figurée en 52). La tension débitée par la dynamo tachymétrique, n'étant influencée ni par la résistance propre du moteur, ni par les caractéristiques du circuit de commande, est strictement proportion nelle à la vitesse de rotation du moteur M. Cette tension est affichée par le tachymètre 53.
Le moteur électrique objet de l'invention présente, par rapport aux moteurs électriques du même genre déjà existants de nombreux avantages, notamment les suivants: - légèreté et forme équilibrée des parties tour nantes, avec une inertie très réduite, - robustesse, en particulier bonne résistance à la torsion et à la centrifugation, - encombrement réduit, - absence de vibrations à tous les régimes et fonc tionnement silencieux, par suite de la légèreté des masses tournantes et de la possibilité d'un parfait équilibrage statique et dynamique, - accélération et décélération très rapides, - poids de l'ensemble inférieur aux moteurs actuels de type analogue, - gamme très étendue de vitesses, - la réaction d'induit est faible, - conception permettant les extrapolations de puissance,
- le bobinage permet l'utilisation d'une tension suffisante, et on évite les défauts des moteurs à circuits imprimés qui travaillent à bas voltage, - absence de flasques latéraux généralement dé- formables, ce qui fausse l'alignement des arbres, - le stator repose sur une carcasse résistante, sans influencer les supports de la broche, - le grand diamètre du rotor et son épaisseur très réduite permet un grand diamètre interne pour l'em ploi de broches résistantes ou le passage d'arbres de grand diamètre, - l'entrefer entre stator et rotor est très facilement réglable, et avec une extrême précision, par le déplace ment axial du rotor,
- la dépouille du rotor conique permet d'appli quer dans d'excellentes conditions la technique du moulage et de la polymérisation des résines, dans le but d'obtenir un rotor monolithique, - la conception permet une exécution industrielle avantageuse en très grandes séries des diverses parties ou pièces du moteur, - le moteur présente encore un excellent rende ment et un prix de revient à l'utilisation qui est inférieur à celui des moteurs comparables connus et utilisés actuellement, - possibilité d'accoupler le moteur directement à une broche à entraîner, en utilisant les mêmes paliers pour la broche et le moteur, - régularité de rotation à basse vitesse permettant d'éviter tout accouplement souple entre le rotor et la broche.
Electric motor with commutator The object of the invention is an electric motor with commutator, which is more especially intended to operate in a wide range of rotational speeds and which is suitable in particular for controlling the spindles of machine tools, for machines. household appliances, typewriters and calculators, etc.
The object of the invention is above all to make this engine capable of responding better than to date to the various requirements of practice, in particular as regards both its reduced inertia and its ease of balancing and adjustment of the speed. 'air gap and its ease of assembly, in particular for the control of the aforesaid pins.
In order to clearly establish the interest and the technical progress of the invention, the conditions currently required of commutator motors for driving machine tool spindles, in the various mechanical, electrical or electronic techniques, are recalled.
Given the need to avoid transmissions by belts, gears, etc., these motors must increasingly be mounted directly and concentrically on their support shafts, in particular on the spindles of machine tools. They must adapt to a wide range of speeds and be able to rotate at high speeds, said range varying for example from 150 to 7000 revolutions.
The engines must, on the other hand, present a high torque at low speed and be able to be controlled by an electronic control, in order to allow a number of revolutions previously imposed that the engine must maintain despite the variable stresses which oppose it.
The motors must also, in the event of intervention of a force greater than the torque available to the motor, be able to stop without raising the heating temperature until the moment when the cause which obliges the motor to stop is suppressed, allowing the engine to free itself, in which case the engine must be able to resume the exact number of revolutions which had previously been displayed by its electronic control.
A large number of applications of these motors also require the total absence of vibrations and a very low inertia of the rotating parts allowing the variation, with extreme speed, of the number of revolutions.
On the other hand, the size must be as small as possible. Among the other requirements, there is that of limiting and maintaining the precision of the motor shaft. This results in the need to evacuate the heat before its level has reached a value which may disturb the tolerances of the coupled rotating parts.
Known motors do not meet the requirements mentioned above.
These motors have high inertia and have a heavy manifold, making them unsuitable for high speed use, while disc-shaped rotor motors with printed circuit boards, which have low inertia, lack stiffness at high speed. low speed.
In addition, conventional motors will not allow adjustment of the air gap. As for the rotor-disc motors in printed circuits, they require a relatively high current intensity because they tolerate only a low voltage.
Conventional engines cannot be dynamically balanced, they have too much inertia when starting and when changing speeds; their small diameter shafts cannot provide sufficient housing for the drive spindles or the passage of bars; their weight is too great, and their manufacture long and expensive.
Printed circuit motors have a very light rotor, but easily deformable and do not withstand high loads; they cannot be considered beyond the small powers.
On the other hand, the design of the printed circuit makes it necessary to work at low voltage, for lack of sufficient coil length. This causes big faults in the feed and, consequently, a low efficiency.
Their manufacture uses techniques that are not very industrialized and expensive.
The only type of motor which eliminates some of these drawbacks is that which is based on a hollow cylindrical rotor of thin thickness, carrying inside an iron cylinder intended to close the magnetic circuit obtained by a conventional stator.
This motor nevertheless has the drawback of not allowing manufacture above small powers, this being due to the cylindrical shape of the rotor which is not resistant to centrifugal and torsional stresses.
In addition, the rotor cannot be easily de-molded, having no relief, and its air gap is not adjustable, but it must be obtained taking into account the machining precision between rotor and stator.
When the known motors are manifolded, they furthermore have the shortcoming of using molded or mica-insulated manifolds which are excessive in weight and difficult to manufacture.
The electric motor with collector which forms the object of the invention aims to remedy the difficulties indicated in the above. This motor is likely to lend itself to many applications, such as machine tools, household appliances, typewriters and calculators, etc.
The motor according to the invention is characterized in that it comprises, on the one hand, a rotor comprising a hollow conical mantle formed by the armature winding embedded in a plastic coating, a blade collector and a sheath. axial extending inside the mantle and, on the other hand, a stator consisting of a frame, a brush holder device, a portion of the frame external to the conical mantle of the rotor and carrying the induction poles and a reinforcement portion internal to this mantle, this internal reinforcement portion being free to rotate with respect to the external reinforcement portion and with respect to the rotor, or angularly integral with the external armature portion or of the rotor.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the engine which is the subject of the invention.
The fie. 1 is a partial view in longitudinal section of a first embodiment of the engine according to the invention.
Fig. 2 is a perspective view of the rotor of the fie motor. <B> 1. </B> Figs. 3 and 4 are front and side views of the brush holder of the motor of FIG. 1.
The fie. 5 is a partial view, in cross section, of the part carrying the induction poles of the motor of <B> lie. </B> 1, on a smaller scale.
Fig. 6 is a schematic view of an armature winding of the motor of FIG. 1.
The fies. 7, 8 and 9 are partial views of variants. The fie. 10 is an axial section of the motor of FIG. 1, on a smaller scale.
Fig. 11 is a section taken along line 8-8 of FIG. 10.
Figs. 12, 13 and 14 illustrate three ways of making the <B> fie engine manifold. </B> 1.
Fig. 15 is the diagram of the electronic engine control circuit of FIG. 1.
Fig. 16 illustrates a variant of this circuit.
Fig. 17 is an axial section of a second embodiment of the motor according to the invention.
The fie. 18 is a section taken along line 18-18 of FIG. 19.
Fig. 19 shows a brush holder slide of the motor of FIG. 16.
The fie. 20 is a perspective view of the rotor of the motor according to FIG. 17.
Fig. 21 is an end view of the motor of FIG. 17 along line 21-21 of this figure.
Fig. 22 is a section through the brush holder device taken on line 22-22 of the <B> lie. </B> 21.
The collector motor shown in fie. 1 and 10 comprises: - on the one hand, a rotating part A constituted by a conical rotor 1 (fig. 2) with an armature winding 2 (fig. 6), and by a collector 4 with blades 5 (fie. 2), the whole embedded in a plastic coating 6, being made integral with a cylindrical sleeve 3.
- on the other hand, a fixed part B comprising, in addition to a casing 7 (fig. 10) and a brush holder 8 (fig. 3 and 4), a frame portion 9, external to the rotor 1, carrying the induction poles 10 (fie. 5), and a portion of internal reinforcement 11, free on the sheath 3.
The conical rotor 1 <B> (fie. </B> 2), about 2 mm thick, comprises armature coils 2 (fig. 6) in copper, shaped and connected to the blades 5 of the manifold 4 by conductors 12. The coils 2 and the conductors 12 are embedded in a mass 6 of a plastic material (such as the synthetic resin known under the trademark Araldite) insulating from an electric point of view and resistant from a mechanical point of view. . The construction of the conical rotor without ferromagnetic material gives it great lightness, and therefore low inertia, which allows rapid changes in speed of rotation. Its conical shape also gives it great rigidity, further increased by the peripheral ring 13.
In addition, the conical shape of the rotor 1 allows easy adjustment of the air gap, by longitudinal displacement of the rotor between the two portions 9 and 11 of the stator B.
The collector 4 (fie. 1 and 2) also has a small thickness (of the order of half a centimeter) and does not include any ferromagnetic element, so as to have low inertia. It comprises a series of copper blades 5 embedded in the same mass 6 of plastic material as the induced coils 2.
The manifold 4 is formed, for example, by stamping, creeping or extrusion of a blank, with slots or connection holes for the conductors 12 of the coils which will advantageously be executed on an automatic winding machine. Before pouring the plastic material, slots 14 delimiting the blades 5 are made in the blank in the blank, these slots however not extending over the entire length of the blank, in order to maintain the cylindrical shape (fig. 12 and 13).
In a first mode of manufacture, illustrated in FIG. 12, the portion without slots of the blank constitutes a central portion 15, and the corresponding slots of the lateral portions <I> 16 </I> and <I> 17 </I> are extended in this portion 15 after the casting and setting of the plastic 6. In a second embodiment, illustrated in FIG. 13, the portion without slits constitutes the end IS which will be cut after casting and setting of the plastic material.
To produce very long collectors that can rotate at high speed, it is also possible to provide a V-shaped groove 19 arranged in the middle of the manifold <B> (fi-. </B> 14) and place in this groove an insulating and solid wire 20 (eg in a superpolyamide) which, embedded in the cast resin, will increase the resistance of the collector to centrifugal force.
The metal sleeve 3 is made integral with the other elements of the rotor as a result of the taking of the plastic material which is molded directly on the sleeve and which penetrates into grooves 74 formed around the periphery of the sleeve. It is this rotating sheath 3 which transmits the torque to the member to be dragged, a machine tool spindle, for example. The fact that it is hollow makes it possible to mount said member coaxially inside the sleeve, which is very advantageous for example for producing spindle motors (FIGS. 1 and 10).
The rotating assembly A is thus constituted by elements joined together when the plastic material 6 sets. This part A is centered and balanced when it leaves the mold. It is also very light and rigid, which allows a high speed of rotation as well as a rapid variation of this speed.
Part B includes, housed inside the broken car <I> 7, </I> the stator 9, 11 and the brush holder <I> 8. </I>
The outer frame portion 9 of the stator (FIGS. 1 and 10), the position of which in the frame 7 can be modified, is made of soft iron or of laminated sheet. The induced field is produced by radial permanent magnets 10 housed in shoes 21 and coated in a mass 22 of resin pierced with longitudinal channels 23 of the tines to receive magnetizing wires (not shown), able to ensure magnetization and possibly to control speed by adding or subtracting an auxiliary magnetic field from the main magnetic field created by the permanent magnets 10.
The internal frame portion <B> II </B> of the stator (fig. 1) is made like the external portion 9 of soft iron or laminated sheet. It is mounted either free on the sleeve 3, or fixed relative to the carcass; in the first case, a wall can be provided between the sleeve and the outside of the cone of the rotor to improve the rigidity of the latter.
In a variant shown in FIG. 7, the outer portion 9 of the stator is formed by U-shaped sheets (obtained by bending, profiling, sintering, etc.), juxtaposed so that their wings 91 constitute poles receiving windings 92 and carrying the pole pieces 21 .
In another variant, shown in FIG. 8, the outer portion 9 comprises a rolled tube welded at 93, on which laminated poles 94, 21 are mounted. In a variant of the latter arrangement shown in FIG. 9, the annular part of the stator is formed by cut segments.
The various sheets or other elements of the magnetic field are established using known materials, preferably ARMCO iron or using ferrite. The brush holder (fig. 1, 3 and 4) is of very simple and inexpensive construction, being made from commercially available profiles. It consists of a support plate 24 on which are fixed two pairs of profiles 25, of U-shaped cross section. Each pair of profiles constitutes, with a metal plate 26 and an insulating plate 27, a cage for a brush. 29. The ability to adjust the position of the irons 25, assembled on the plate 24 by screws, allows smooth mounting of the brushes in their cage, exact and without play.
Two hairpin springs <I> 30, </I> mounted on axles <I> 31 </I> fixed on the plate 24, apply the brushes 29 with the desired pressure on the collector 4.
The sleeve 3 rotates in rolling bearings 32 carried by the ends 33 of the frame 7 (FIG. 10). The <I> 32 </I> bearings are housed in <I> 34 </I> bushings fitted with <I> 35 </I> grooves allowing the passage of the cooling air. In fig. 10, arrows show the circulation of cooling air which enters, at <I> 36, </I> through the grooves 35 of the left-hand ring <I> 34 </I>, cools the bearing front and the brushes 9, passes between the rotor 1 and the external portion 9 of the stator, then in the wheel of a turbine <I> 37 </I> carried by the ring <I> 13, </I> before to cool the rear bearing and exit at 38, to a temperature approximately 5 to 10 higher than the temperature of the air drawn in at 36.
The engine has, for example, the following characteristics
EMI0003.0026
Number <SEP> of <SEP> poles <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 8
<tb> Number <SEP> of <SEP> blades <SEP> of <SEP> collector <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 59
<tb> Number <SEP> of <SEP> coils <SEP> armature <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 59
<tb> Number <SEP> of <SEP> turns <SEP> by <SEP> coil <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 5
<tb> Type <SEP> of <SEP> the winding <SEP> of the <SEP> coils <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> corrugated
<tb> Type <SEP> of the <SEP> stator <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> to <SEP> permanent <SEP> magnets
<tb> Intensity <SEP> of the <SEP> magnetic field <SEP> <SEP> in
<tb> the air gap <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 6500 <SEP> gauss
<tb> Outside diameter <SEP> <SEP> of the <SEP> stator <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 230 <SEP> mm
<tb> Useful <SEP> width <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 75 <SEP> mm
<tb> Diameter <SEP> of the <SEP> manifold <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 84 <SEP> mm
<tb> Diameter <SEP> of <SEP> the central bore <SEP> <SEP> of the <SEP> sleeve <SEP>. <SEP> 60 <SEP> mm
EMI0004.0001
Diameter <SEP> of <SEP> axis <SEP> driven out <SEP> in <SEP> bore <SEP> cents.
<SEP> 60 <SEP> mm
<tb> Total length <SEP> <SEP> without <SEP> carcass <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 175 <SEP> mm
<tb> Power <SEP> at <SEP> 3000 <SEP> revolutions / min. <SEP>. <SEP>. <SEP> greater than <SEP> to <SEP> 3 <SEP> CV
<tb> Nominal <SEP> voltage <SEP> at <SEP> 3000 <SEP> revolutions / min. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 130 <SEP> V In the embodiment shown in <B> hg. </B> 11, the conical rotor 54 is formed by armature windings <I> 54a </I> encased in insulating plastic material <I> 54b </I> which also ensures the monobloc assembly with a front collector 55, in the general shape of a thin washer. The use of this form of drive neck makes it possible to lighten the tower part of the motor and to reduce the bulk in the axial direction as well as the inertia.
The molded plastic part is shaped so as to leave the collector complete freedom for its expansion in two directions, namely: axially towards the front face <I> 55a </I> intended for contact with the brushes, and radially, towards the peripheral face <I> 55b. </I> The windings <I> 54a </I> are connected in any known and necessary manner to the blades of the collector 55.
At the other end of the rotor 54, the plastic material <I> 54b </I> directly forms, by molding, fins <I> 54c </I> ensuring the circulation of the air and, consequently, the ventilation. tilation and cooling. We thus integrate. the fan to the rotor, simplifying manufacture and assembly.
This provision does not exclude the use of an added additional fan, if special working conditions so require. On the other hand, the dynamic balancing of the finned rotor can be achieved by removing and / or possibly adding material to the fins.
With the rotor 54 is molded directly, in one piece, an axial sleeve <I> 54d </I> which is internally reinforced, for example in the form of a thin metal sleeve 56, or in any other way: metal net, rods, etc. Interior <I> 54e </I> bearing surfaces on the central shaft may be directly formed by the insulating molded material, inside the sleeve 54a.
The stator comprises a part 59 located outside the conical rotor and an internal part 60, which closes the field. The internal part 60 is extended beyond the rotor by a wide flange 60a, which is secured peripherally to the external fixed part <I> 59 </I> by screws <I> 61 </I> screwed into support sectors <I> 62, </I> in solidarity with part <I> 59. </I>
In a variant not shown, the internal iron may be mobile and integral with the rotor. In this case, the internal iron integrated in the rotor rotates with the latter. This arrangement involves an execution of the internal iron in laminated soft iron, in order to eliminate disturbances.
In the motor described, the internal iron which closes the field can therefore be produced in three ways: - being free with respect to the stator and the rotor, and mounted on bearings, as in the embodiment shown in fig. . 1; - By being fixed and connected to the stator as in the embodiment shown in FIG. 17; - By being integrated into the rotor, and therefore mounted so as to rotate with said rotor, which implies an execution in laminated soft iron.
The bearings necessary to support the axial shaft can be mounted either on lateral flanges of the stator, or inside the iron intended to close the magnetic field when this iron is fixed and integral with the stator (bearings <I> 78 </ I> in fig. 17).
We know the difficulties of access to the brushes and adjustment of the brushes, the checks, cleaning and replacement which are required in a relatively frequent manner. The arrangements made on the engine shown in FIG. 17 remedy the usual drawbacks. In this motor, the brush holder device comprises mainly two members, namely a support 63 having slides and a brush holder slide 66 (FIG. 17). These two elements are preferably made of molded insulating material.
The support <I> 63, </I> of general circular shape. adapts to the fixed peripheral part 50 of the stator, to which it is fixed by means of screws 64 (fig. 17). The support 63 has for this purpose oblong openings <I> 63a </I> for the passage of said screws (fig. 21), so as to allow angular adjustment of the brush holder assembly, in order to find the plane. exact switching.
The support 63 has parallel slides <I> 63b </I> open at one end, and closed at the other end by a transverse partition <I> 63c. </I> On the slides <I> 63b </ I > Retaining plates 65 are attached and fixed, the underside of which has a sloping edge <I> 65a. </I>
The support <I> 63 </I> has, again in the central part, a large circular opening <I> 63rd </I> for the free passage of the rotating axial sleeve <I> 54d </I> integral with the rotor , and also so as to completely free the front face of the collector 55. The edge of the opening <I> 63e </I> is sloping and comes in close proximity to the reader neck 55 to retain the brushes when the slide.
The brush holder slide 66 is slidably adjusted, by its angled edges <I> 66a, </I> between the slides <I> 63b, </I> by resting, with the strictly necessary and adjustable play, between the sloped faces <I> 65a </I> of the plates <I> 65, </I> and the sloped faces <I> 63d at the </I> base of the slides <I> 63b. </I>
The slide is axially open at <I> 66b </I> to be freely engaged around the sleeve <I> 54b. </I> The slide also has four carefully positioned <I> 66e </I> housings. , the bottom of which is open, and in which are placed the brushes <I> 67 </I> which come to rest against the collector 55.
The <I> 67 </I> brushes are held firmly and resiliently against the collector by the free end <I> 68a </I> of leaf springs <I> 68 </I> each wound in a spiral axis <I> 69 </I> mounted between bearings <I> 66d </I> of the slide. The inner end of the springs <I> 68 </I> is fixed to the axle <I> 69 </I> and the latter is fixed in relation to the bearings <I> 66d, </I> by means of screws <I> 70, </I> so as to adjust and obtain the necessary judicious pressure on each of the brushes <I> 67 </I> in the direction of the collector 55.
The connections are made by means of conductors <I> 71 </I> which alternately connect the brushes to terminals <I> 72, </I> from which conductors <I> 73 </I> ensure the connection with contact blades 74. The blades 74 are fixed near the end of the slide which, during assembly, comes close to the partition <I> 63c </I> of the support. The partition <I> 63c </I> carries elastic grippers <I> 75 </I> twice folded, between which the blades <I> 74. </I> With the grippers engage with elastic friction. > 75 </I> are connected the conductors <I> 76. </I>
When the slide is in place, the continuity of the electrical circuit is thus ensured directly and under good conditions, while having the possibility of removing the brush holder slide instantly and at will.
The slide 66 is positioned with precision along the slides <I> 63b </I> by means of stop balls <I> 77 </I> cooperating with the depressions presented by the edges <I> 66a </ I > of the slide. Locking screws can also be provided to lock the slide.
A quick replacement of the brushes can be obtained by removing the slide and immediately replacing it with another standard slide, fitted with its brushes. We can then proceed in the workshop, on a special bench, to check the brushes of the removed slide, to their replacement, to cleaning, to the pressure adjustment, with great precision, while having the necessary time, in all convenience, without immobilize the motors which continue to operate.
The electric motor according to the invention can be equipped with an electronic control circuit established according to the diagram of FIG. 15. This semiconductor circuit comprises: a bridge 39 of silicon diodes which rectifies the single-phase current of the network 40; a controlled diode or solid thyratron 41 supplied by the output of said bridge to supply the control current of the electric motor M; a limiting device 42 arranged in the supply circuit of said motor and which outputs a signal to its output 43 if the intensity of the current supplied by the monitored diode 41 exceeds a predetermined limit; a device 44 connected to the terminals 45 of the motor M (to the terminals of the brushes 29) to supply a voltage substantially proportional to the speed of rotation of the motor;
a device for displaying the desired speed which is constituted, for example, by a potentiometer capable of bbiting an imposed voltage proportional to the displayed speed; - a differential amplifier 47 or a similar device receiving on its two inputs 48 and 49 respectively the voltage imposed by the device 46 and the voltage substantially proportional to the speed of rotation and amplifying the error voltage equal to the difference between the two input voltages for delivering an amplified error voltage, this amplifier also being controlled by the output signal of the limiting device 42,
in order to reduce the output voltage in the presence of said output signal indicating an overshoot of the current applied to the motor M; a unijunction transistor 61 controlled by the amplified error voltage and in turn controlling the diode 41.
The control device of FIG. 15 thus ensures the automatic and very rapid adjustment of the speed of rotation of the motor M to the speed displayed in the positive device 46, it being understood that any other electronic device could be used for the same purpose.
When we want a very wide range of rotational speeds of the motor M and great stability of the actual speed of the latter despite variations in the voltage of the network and / or the resistive torque to which the rotor of the motor is subjected, it is possible to modify the portion to the right of the vertical ZZ of FIG. 15, as illustrated in fig. 16.
In this variant, the voltage proportional to the speed of rotation of the motor M is given by a tacho dynamo <I> 44a </I> whose rotor is driven (with or without reduction) by the rotor of the motor M (link shown in 52). The voltage supplied by the tachometer, being influenced neither by the own resistance of the motor, nor by the characteristics of the control circuit, is strictly proportional to the speed of rotation of the motor M. This voltage is displayed by the tachometer 53 .
The electric motor which is the subject of the invention has, compared to electric motors of the same type already in existence, numerous advantages, in particular the following: - lightness and balanced shape of the rotating parts, with very reduced inertia, - robustness, in particular good resistance to torsion and centrifugation, - reduced size, - absence of vibrations at all speeds and silent operation, due to the lightness of the rotating masses and the possibility of perfect static and dynamic balancing, - acceleration and very rapid deceleration, - lower overall weight than current motors of similar type, - very wide range of speeds, - armature reaction is low, - design allowing power extrapolations,
- the winding allows the use of sufficient voltage, and the faults of printed circuit motors which work at low voltage are avoided, - absence of generally deformable side plates, which distorts the alignment of the shafts, - the stator rests on a resistant frame, without influencing the spindle supports, - the large diameter of the rotor and its very reduced thickness allows a large internal diameter for the use of resistant spindles or the passage of large diameter shafts, - the air gap between stator and rotor is very easily adjustable, and with extreme precision, by the axial displacement of the rotor,
- the relief of the conical rotor makes it possible to apply the technique of molding and polymerization of resins under excellent conditions, with the aim of obtaining a monolithic rotor, - the design allows an advantageous industrial execution in very large series of various parts or parts of the engine, - the engine still has excellent efficiency and a cost per use which is lower than that of comparable engines known and in use today, - possibility of coupling the engine directly to a spindle drive, using the same bearings for the spindle and the motor, - regularity of rotation at low speed to avoid any flexible coupling between the rotor and the spindle.