FR3137117A1 - Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant - Google Patents
Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant Download PDFInfo
- Publication number
- FR3137117A1 FR3137117A1 FR2206346A FR2206346A FR3137117A1 FR 3137117 A1 FR3137117 A1 FR 3137117A1 FR 2206346 A FR2206346 A FR 2206346A FR 2206346 A FR2206346 A FR 2206346A FR 3137117 A1 FR3137117 A1 FR 3137117A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- rotor
- motor
- stator
- actuator according
- permanent magnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
- E06B9/56—Operating, guiding or securing devices or arrangements for roll-type closures; Spring drums; Tape drums; Counterweighting arrangements therefor
- E06B9/68—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive
- E06B9/72—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive comprising an electric motor positioned inside the roller
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2207/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to arrangements for handling mechanical energy
- H02K2207/03—Tubular motors, i.e. rotary motors mounted inside a tube, e.g. for blinds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
L’invention concerne un actionneur électromécanique pour l’actionnement d’un dispositif d’occultation tel qu’un volet roulant ou un store, comprenant un carter, une tête (54) destinée à être fixée à une structure fixe, un moteur (1a) de type synchrone à aimants permanents, un réducteur de vitesse et une unité de commande du moteur, le moteur, le réducteur de vitesse et l’unité de commande étant insérés dans le carter de l’actionneur électromécanique, le moteur comprenant : un rotor (3) de forme cylindrique, des aimants permanents (12) associés au rotor et formant des pôles magnétiques, un stator (2) de forme cylindrique, disposé de manière coaxiale autour du rotor et comportant une pluralité de dents s’étendant radialement vers le rotor, et un bobinage (11) formant un enroulement autour de chacune des dents du stator, et dans lequel les aimants permanents (12) sont à base de ferrite, le stator (2) présente un diamètre externe inférieur à 55 mm, le rotor (3) comprend des évidements (31) autour d’un axe longitudinal du rotor, et les aimants permanents sont insérés dans les évidements du rotor. Figure 2
Description
La présente invention concerne le domaine des moteurs électriques et plus particulièrement les moteurs électriques « sans balais » synchrones dans les gammes de puissance allant de quelques dizaines de watts à quelques centaines de watts. De tels moteurs sont par exemple mis en œuvre dans des actionneurs électromécaniques dans le domaine des installations domotiques. Ces actionneurs servent notamment à mettre en rotation un arbre ou tube d’enroulement pour entraîner un volet roulant ou un store pour occulter une fenêtre ou une porte d’un bâtiment.
Un moteur électrique "sans balais", synchrone comprend classiquement un rotor et un stator comportant plusieurs enroulements. Dans les applications où le moteur équipe un actionneur électromécanique entrainant en rotation un tube d’enroulement, il est souhaitable pour des raisons d’encombrement de loger l’actionneur dans le tube d’enroulement, ce qui impose à l’actionneur de fortes contraintes en termes de volume et thermique. En effet, le moteur lui-même est encapsulé dans un carter, généralement métallique, de l’actionneur. Le diamètre du moteur est donc contraint à quelques centimètres. Dans ces conditions, il est difficile de ventiler le moteur. D’autre part, l’actionneur peut également être soumis à de fortes températures lorsqu’il est monté dans le tube d’enroulement d’un volet roulant ou d’un store monté en façade d’un bâtiment. La longueur du moteur est également réduite le plus possible pour permettre une longueur d’actionneur adaptée au plus grand nombre d’applications.
Dans le domaine des moteurs électriques "sans balais", synchrones, le moteur synchrone à aimants permanents est de plus en plus plébiscité, en raison de ses performances notamment en termes de puissance massique et de bruit, comparativement aux autres moteurs tels que les moteurs asynchrones à cage. Le moteur synchrone à aimants permanents peut être alimenté par un signal sinusoïdal ou trapézoïdal. Il comprend également, le plus souvent, des capteurs à effet Hall pour la détection de la position du rotor par rapport au stator.
Cependant, en réduisant la taille des moteurs, il apparaît des phénomènes de résonnance entre les efforts électromagnétiques se produisant au sein du moteur et les éléments mécaniques de ce dernier. Ces phénomènes de résonance correspondent à un spectre de bruit pouvant comprendre des pics dans le domaine des fréquences audibles qui s’avèrent gênants pour les humains.
Dans ce type de moteur synchrone à aimants permanents, il est connu de former des rainures sur le stator pour limiter l’amplitude du « cogging » (variation du couple sur un tour). Il est également connu de former des rainures sur le rotor dans le but d’augmenter le couple du moteur en augmentant le couple de reluctance. L’ajout de rainures uniformément réparties sur le rotor et/ou sur le stator permet aussi d’ajouter des pas de résolution sur des moteurs pas à pas.
Il est donc souhaitable de proposer des améliorations aux moteurs de type synchrone à aimants permanents, afin de réduire leur coût, sans pénaliser leurs performances en termes de couple généré, de consommation électrique, de chaleur dégagée et de bruit généré.
Des modes de réalisation concernent un actionneur électromécanique pour l’actionnement d’un dispositif d’occultation tel qu’un volet roulant ou un store, comprenant un carter, une tête destinée à être fixée à une structure fixe, un moteur de type synchrone à aimants permanents, un réducteur de vitesse et une unité de commande du moteur, le moteur, le réducteur de vitesse et l’unité de commande étant insérés dans le carter de l’actionneur électromécanique, le moteur comprenant : un rotor de forme cylindrique, des aimants permanents associés au rotor et formant des pôles magnétiques, un stator de forme cylindrique, disposé de manière coaxiale autour du rotor et comportant une pluralité de dents s’étendant radialement vers le rotor, et un bobinage formant un enroulement autour de chacune des dents du stator. Selon un mode de réalisation, le stator présente un diamètre externe inférieur à 55 mm, le rotor comprend des évidements autour d’un axe longitudinal du rotor, et les aimants permanents sont insérés dans les évidements du rotor.
L’actionneur ainsi défini est particulièrement compact et peu coûteux, tout en présentant des performances adaptées notamment aux applications de commande de volets roulants. En particulier, ces dispositions permettent de réduire le volume des aimants sans sans affecter notablement les performances du moteur. Les évidements forment des barrières de flux.
Selon un mode de réalisation, le rotor comprend quatre pôles magnétiques comprenant chacun un des aimants permanents.
Selon un mode de réalisation, le stator comprend six dents.
Le diamètre du moteur peut être réduit en choisissant un nombre réduit de pôles magnétiques et d’enroulements, sans affecter les performances du moteur en termes de couple, de consommation électrique et d’émission de chaleur. Le couple 6 enroulements / 4 pôles magnétiques présente des performances intéressantes dans le domaine d’application des stores et volets roulants, avec un stator particulièrement compact.
Selon un mode de réalisation, le rotor comprend une première rainure de rotor s’étendant sur une face cylindrique du rotor en regard de chacun des aimants permanents, la premère rainure de rotor étant centrée sur une ligne située en dehors d’un premier plan longitudinal du rotor et médian de l’aimant permanent.
En modifiant la perméance d’entrefer du moteur, cette première rainure permet d’atténuer un pic gênant dans le spectre de bruit émis par le moteur, sans affecter notablement les performances du moteur.
Selon un mode de réalisation, le rotor comprend une seconde rainure de rotor s’étendant sur une face cylindrique du rotor en regard de chacun des aimants permanents.
Cette seconde rainure modifie également la perméance d’entrefer du moteur et donc peut modifier également le spectre de bruit.
Selon un mode de réalisation, les première et seconde rainures de rotor sont disposées de manière symétrique par rapport au premier plan longitudinal.
Cette seconde rainure permet de symétriser le comportement du moteur dans les deux sens de rotation et ainsi d’obtenir un résultat identique quel que soit le sens de rotation du moteur. Grâce à cette disposition, la symétrie de comportement du moteur en termes de bruit et de performance peut être adaptée au fonctionnement de l’actionneur pour l’enroulement ou le déroulement d’un écran mobile, quel que soit le sens de montage de l’actionneur.
Selon un mode de réalisation, la première ou la seconde rainure de rotor ou chacune des première et seconde rainure de rotor présente au moins l’une des caractéristiques suivantes : une position angulaire par rapport au premier plan longitudinal comprise entre 0 et 35°, une section semi-circulaire, et une section semi-circulaire ayant un rayon compris entre 0,4 et 1,8 mm.
Selon un mode de réalisation, chaque dent du stator comprend une rainure de stator formée dans une extrémité libre de la dent.
Cette disposition en combinaison ou non avec une ou deux rainures sur le rotor permet égalaement de réduire le pic de bruit audible émis par le moteur, sans affecter notablement les performances du moteur.
Selon un mode de réalisation, la rainure de stator formée dans chaque dent du stator présente au moins l’une des caractéristiques suivantes : elle est centrée dans un plan longitudinal du stator et médian de la dent, elle présente une largeur de 0,2 à 3 mm, et elle présente une profondeur de 0,2 à 6 mm.
La position centrée des rainures dans les dents du stator permet de réduire davantage le pic de bruit audible émis par le moteur.
Selon un mode de réalisation, les aimants permanents présentent une forme parallélépipédique, et/ou sont réalisés en ferrite ou en plasto-ferrite.
Les aimants ayant cette forme sont particulièrement peut coûteux. L’usage de plasto-ferrite permet de réduire davantage le coût du moteur sans réduire les performances de ce dernier, notamment si la totalité du volume des évidements est rempli de ce matériau.
Selon un mode de réalisation, l’unité de commande applique au moteur une commande sinusoïdale ou trapézoïdale.
Les performances du moteur peuvent être atteintes par l’un ou l’autre de ces types de commande.
Selon un mode de réalisation, le rotor et/ou le stator sont formés par un assemblage de plaques de tôle.
Cette technique de fabrication s’avère particulièrement peu coûteuse et rapide. En outre, elle permet de modifier facilement la longueur du rotor ou du stator en fonction des performances souhaitées, notamment du couple à fournir par le moteur. En outre, cette technique permet de simplifier la réalisation des rainures qui peuvent être obtenues en formant des encoches dans les plaques de tôle.
Selon un mode de réalisation, le moteur présente une puissance inférieure ou égale à 300 W.
Les caractéristiques précitées du moteur sont particulièrement adaptées aux moteurs de cette gamme de puissance.
Des modes de réalisation peuvent également concerner un dispositif d’occultation du type volet roulant ou store, comprenant un actionneur tel que précédemment défini.
La présente invention sera bien comprise à l’aide de la description qui suit en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des éléments structurellement et/ou fonctionnellement identiques ou similaires.
Les f igures 1 et 2 représente un moteur 1a de type synchrone à aimants permanents, selon un mode de réalisation. Le moteur 1a comprend un stator 2, un rotor 3 et un arbre 4 solidaire du rotor, ces trois éléments étant coaxiaux et logés dans un carter 6. Le carter 6 est solidaire du stator 2 et lié à l’arbre 4 par l’intermédiaire de paliers 5, par exemple du type roulement à billes.
Sur la f igure 2, le stator 2 présente une forme cylindrique 20 creuse et comprend des dents 21 s’étendant radialement vers l’intérieur de la partie cylindrique 20. Les dents sont prévues pour recevoir chacune un enroulement 11. Les dents 21 peuvent présenter chacune une extrémité libre prolongée par une plaque 23 en forme de tuile.
Selon un mode de réalisation, le rotor 3 est de type à aimants permanents insérés. Ainsi, le rotor 3 présente un contour externe de forme cylindrique, à l’intérieur duquel sont formés des évidements 31 formant des barrières de flux, les évidements étant répartis autour de l’axe du rotor. Le rotor présente également un alésage central 36 dans lequel est fixé l’arbre 4 entrainé en rotation par la rotation du rotor 3. Des aimants permanents 12 sont insérés dans les évidements. Les plaques courbes 23 à l’extrémité des dents 21 épousent la forme cylindrique du rotor 3 en conservant un entrefer sensiblement constant dans la région de vis-à-vis entre chaque plaque 23 et le contour externe du rotor 3.
Dans l’exemple de la f igure 2, le stator 2 comprend six dents 21 et le rotor 3 comprend quatre pôles magnétiques formés par les aimants 12. Les aimants 12 présentent une forme parallélépipédique. Pour limiter les coûts, les aimants peuvent être réalisés, non pas dans une terre rare, mais en ferrite ou en plasto-ferrite. Les aimants 12 peuvent ainsi être insérés dans les évidements 31 soit du fait que la section des aimants solides correspond sensiblement à celle d’une partie des évidements, soit sous forme de pâte en plasto-ferrite qui remplit alors les évidements lors de la fabrication du moteur.
La longueur axiale des aimants 12 peut être plus grande que celle du stator de façon à pouvoir capter le flux des aimants par des capteurs à effet Hall qui donnent la position du rotor nécessaire au pilotage du moteur 1a.
Le stator 2 présente un diamètre externe inférieur à 55 mm, par exemple compris entre 35 et 55 mm. Il peut présenter une longueur comprise entre 14 et 20 mm. Le rotor 3 peut présenter un diamètre compris entre 18 et 25 mm et une longueur comprise entre 18 et 25 mm. L’entrefer peut être compris entre 0,2 et 0,6 mm, par exemple égal à 0,3 mm.
Le bobinage formant les enroulements 11 autour des dents 21 peut être de type dentaire ou concentrique et distribué, simple ou double couche. Le bobinage peut être réalisé avec du fil de cuivre de 0,12 à 0,2 mm pour former entre 700 et 1000 spires autour des dents 21.
Le stator 2 et le rotor 3 peuvent être réalisés par un empilement d’une pluralité de plaques découpées dans une tôle de faible épaisseur, par exemple comprise entre 0,3 et 0,7 mm. Les plaques peuvent être assemblées par des agrafes, notamment de manière à assurer leur alignement. Ainsi, la f igure 3 représente le rotor 3 formé d’un empilement de deux sortes de plaques 33, 34, les plaques 34 formant des shunts magnétiques. Dans l’exemple de la f igure 3, le rotor 3 est formé de 40 plaques 33, 34, dont trois plaques 34, puis un groupe de seize plaques 33 et un groupe de dix-neuf plaques 33, séparés par une plaque 34, et enfin une plaque 34.
Les f igures 2 et 4 montrent la forme des plaques 34. Selon un mode de réalisation, les aimants 12 sont de forme parallélépipédique. Ainsi, les évidements 31 formant les barrières de flux et logeant les aimants permanents 12, peuvent être définis par les paramètres suivants :
le rayon RE d’un cercle centré sur l’axe longitudinal du rotor 3 au-delà duquel sont formés les évidements 31,
la longueur ML et la largeur MW des aimants 12,
le demi-angle Aa d’extension des évidements 31 autour de l’axe longitudinal du rotor 3, et
l’angle d’ouverture Ga des évidements 31 sur le bord du rotor, autour de l’axe longitudinal du rotor.
La f igure 5 montre la forme des plaques 33. Les plaques 33 diffèrent des plaques 34 en ce que les évidements 31 s’étendent jusqu’au bord des plaques, divisant chaque plaque 33 en une partie centrale 33a et des parties périphériques 33b délimitant avec la partie de plaque 33a, le contour des évidements 31.
Selon un exemple de réalisation, le stator 2 peut présenter un diamètre extérieur de 40,7 mm, un diamètre intérieur de 21,8 mm et une longueur de 15 mm. Le rotor 3 peut présenter un diamètre de 21,2 mm et une longueur de 20 mm. Dans ces conditions, les paramètres RE, ML, MW, Ga, Aa peuvent prendre les valeurs rassemblées dans le tableau 1 suivant :
| RE (mm) |
ML (mm) |
MW (mm) |
Ga (°) |
Aa (°) |
Volume aimant (mm3) |
| 5,65 | 7,3 | 2,85 | 12,4 | 84,45 | 414 |
Le moteur 1a avec des aimants insérés moins coûteux, permet d’obtenir des performances faiblement dégradées par rapport à un moteur de référence du même type, de mêmes dimensions, mais avec des aimants permanents plaqués ou collés. Ces performances sont comparées dans le tableau 2 suivant :
| Courant onduleur efficace (mA) | Courant phase efficace (mA) | Densité de courant (A/mm²) | |
| Moteur 1a | 320 | 183 | 9,1 |
| Moteur de référence | 275 | 160 | 8,00 |
Ces valeurs sont obtenues avec des enroulements à 715 spires de fil de 0,15 mm de diamètre, et des plaques 33, 34 de 0,5 mm d’épaisseur, une commande sinusoïdale étant appliquée au moteur 1a, le couple moyen obtenu sur l’arbre du moteur 1a étant de 55 mN.m. La densité de courant étant plus forte, le moteur 1a s’échauffe plus vite que le moteur de référence. Les valeurs du tableau 2 sont très peu modifiées si l’on applique aux moteurs une commande trapézoïdale.
Cependant, sur le plan acoustique, le moteur 1a et le moteur de référence présentent un spectre de bruit comprenant un pic à environ 2 kHz se trouvant dans le spectre audible par l’oreille humaine. Or la prédominance d’un pic de bruit à cette fréquence s’avère gênante pour l’oreille humaine, avec une perception d’un bruit aigu.
La f igure 6 représente une plaque 34’ d’un rotor 3’ d’un moteur 1b, selon un mode de réalisation. Le moteur 1b diffère du moteur 1a uniquement par son rotor 3’. Le rotor 3’ du moteur 1b diffère du rotor 3 en ce que les plaques 33’, 34’ présentent des encoches 35 réparties sur leur bord. Les encoches 35 peuvent être définies par exemple par leur position angulaire Na et leur rayon NR. La position angulaire Na est définie par rapport à un plan médian 10 des évidements 31, incluant l’axe longitudinal du rotor 3’. Une fois empilées et assemblées, les encoches 35 sur le bord des plaques 33’, 34’ forment des rainures s’étendant longitudinalement le long du rotor 3’.
Selon un mode de réalisation, la position angulaire Na des encoches 35 est comprise entre 0 à 35°, et le rayon NR des encoches 35 est compris entre 0,4 et 1,8 mm. Lorsque les encoches 35 présentent une position angulaire Na à 20° et un rayon NR à 0,7 mm, il peut être observé que le pic de bruit audible se trouve atténué de 24 dBA, que le moteur 1b soit à vide ou en charge, par rapport au moteur 1a sans encoches.
La f igure 7 illustre un moteur 1c selon un autre mode de réalisation. Le moteur 1c diffère du moteur 1b uniquement par son rotor 3". Le rotor 3" représenté sur la f igure 7 diffère du rotor 3’ en ce que les plaques 33’, 34’ sont remplacées par des plaques 33", 34". Les plaques 33", 34" diffèrent des plaques 33’, 34’ en ce qu’elles comprennent chacune une seconde encoche 35’ disposée symétriquement à l’encoche 35 par rapport au plan médian 10 de chacun des évidements 31. Cette disposition ne change pas significativement l’amplitude du pic de bruit audible, mais présente l’avantage de symétriser le comportement du moteur 1b suivant les deux sens de rotation de ce dernier, notamment en terme de bruit.
Les f igures 8, 8A illustrent un moteur 1d selon un autre mode de réalisation. Le moteur 1d est équipé du rotor 3’ avec les plaques 33’, 34’ à une encoche 35 par pôle et un stator 2’. Le stator 2’ diffère du stator 2 en ce qu’il comprend une encoche 25 par dent 21 dans chaque plaque formant le stator. Chaque dent 21 de chaque plaque formant le stator 2’ comprend une des encoches 25. Chaque encoche 25 s’étend depuis l’extrémité libre d’une des dents 21 et est centrée sur cette dernière. Ainsi, les encoches 25 forment des rainures s’étendant longitudinalement dans les dents 21 du stator 2’. Sur la f igure 8A, chacune des encoches 25 est définie par sa largeur SW et sa profondeur SD dans une des dents 21.
Selon un mode de réalisation, les encoches 25 présentent une largeur SW de 0,2 à 3 mm et une profondeur SD de 0,2 à 6 mm.
En combinant les encoches 35 avec une position angulaire Na à 25° et un rayon NR à 1,25 mm, et les encoches 25 avec une largeur SW de 0,5 mm et une profondeur SD de 1 mm, le pic de bruit audible se trouve atténué de 15 dBA, que le moteur soit à vide ou en charge, par rapport au moteur 1 sans encoches.
Les performances des moteurs 1a, 1c et 1d sont comparées dans le tableau 3 suivant :
| Moteur | Courant onduleur efficace (mA) | Courant phase efficace (mA) | Densité de courant (A/mm²) |
| 1a | 320 | 183 | 9,1 |
| 1c | 333 | 192 | 9.5 |
| 1d | 350 | 200 | 9,94 |
Ces valeurs sont obtenues avec des enroulements de 715 spires, et des plaques 33, 34 et 33", 34" de 0,5 mm d’épaisseur, une commande sinusoïdale ou trapézoïdale étant appliquée au moteur, le couple moyen obtenu sur l’arbre du moteur étant de 55 mN.m.
La f igure 9 représente un actionneur électromécanique 50 selon un mode de réalisation. L’actionneur 50 comprend un moteur 56 pouvant être l’un des moteurs 1a, 1b, 41c, 1d précédemment décrits, un réducteur de vitesse 57 couplé à un arbre de sortie du moteur, et une unité de commande 55 connectée au moteur 56, en particulier pour alimenter et piloter ce dernier en énergie électrique en fonction d’ordres de commande. Le réducteur de vitesse 57 comprend un arbre de sortie 58 formant un arbre de sortie de l’actionneur 50. Le moteur 56, le réducteur de vitesse 57, l’arbre de sortie 58 et l’unité de commande 55 peuvent être logés de manière coaxiale autour d’un axe X dans un carter 52 de forme cylindrique ayant un diamètre intérieur correspondant au diamètre externe du stator du moteur 56. Le réducteur de vitesse 57, peut comprendre un réducteur de type épicycloïdal et/ou un frein mécanique ou électromagnétique.
Ainsi, l’actionneur 50 peut être disposé par exemple dans un tube d’enroulement 60 d’un dispositif d’occultation tel qu’un volet roulant ou un store. A cet effet, l’arbre de sortie 58 de l’actionneur 50 est couplé par une liaison mécanique 59 au tube d’enroulement 60. Par ailleurs, une tête 54 de l’actionneur 50 est fixée à une structure fixe 61. L’actionneur 50 comprend également une couronne-palier 63 montée sur le carter 52 et libre en rotation par rapport à ce dernier. La couronne-palier 63 est fixée en rotation au tube d’enroulement 60, de sorte que la couronne-palier 63 assure une fonction de palier en rotation du tube d’enroulement 60 sur le carter 52 et/ou sur la tête 54, du côté de l’unité de commande 55, l’arbre de sortie 58 assurant de l’autre côté le couplage mécanique entre l’actionneur et le tube d’enroulement 60 par la liaison mécanique 59.
L’actionneur électromécanique 50 est alimenté en énergie électrique par un réseau d’alimentation électrique du bâtiment, par exemple par le réseau alternatif du secteur ou par un bus à courant continu, ou encore au moyen d’une batterie non représentée, pouvant être rechargée, par exemple, par un panneau photovoltaïque. Ici, l’actionneur électromécanique 11 comprend un câble d’alimentation électrique 62 raccordé à un réseau d’alimentation électrique du secteur.
La f igure 10 représente une installation domotique selon un mode de réalisation. L’installation domotique peut être installée dans un bâtiment comportant une ouverture, fenêtre ou porte, équipée d’un écran 72 appartenant à un dispositif d’occultation 70, en particulier un store enroulable motorisé. Le dispositif d’occultation 70 peut être alternativement un volet roulant, un store avec des lames orientables, ou encore une porte enroulable. En pratique, la présente invention s’applique à tous les types de dispositif d’occultation comprenant un arbre d’enroulement motorisé en rotation.
L’écran 72 du dispositif d’occultation 70 est enroulé sur un tube d’enroulement tel que le tube d’enroulement 60 entraîné par l’actionneur électromécanique 50. L’écran 72 est mobile entre une position enroulée, en particulier haute, et une position déroulée, en particulier basse.
De manière connue, l’écran 72 du dispositif d’occultation 70 est formé par une toile, laquelle s’accroche par une première extrémité, au tube d’enroulement et par l’autre extrémité à une barre lestée 73. La position haute enroulée de l’écran correspond à la position de la barre lestée au niveau du tube d’enroulement 60 et la position basse déroulée correspond à la position de la barre lestée 73 de l’écran 72 au niveau du seuil de l'ouverture. Le déploiement de l’écran 72 peut être guidé par des coulisses 71. Le tube d’enroulement 60 peut être disposé à l’intérieur d’un coffre 74 ou être apparent. Le tube d’enroulement 60 est mobile en rotation par rapport à un support, tel qu’une joue, du coffre 74.
Il apparaîtra clairement à l’homme de l’art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l’invention n’est pas limitée aux actionneurs pour volets et stores. Elle s’applique plus généralement aux actionneurs de forme cylindrique présentant une puissance inférieure ou égale à 300 W.
Par ailleurs, le nombre de pôles magnétiques du rotor et le nombre de dents du stator peuvent prendre d’autre valeurs, sans sortir du cadre de la présente description. Si le moteur est commandé par trois phases, il importe simplement que le nombre de dents du stator soit un multiple de 3.
Les aimants permanents ne sont pas nécessairement de forme parallélépipédique, mais pourraient prendre toute autre forme adaptée à la forme des évidements 31. Ainsi, les aimants peuvent remplir la totalité du volume des évidements, jusqu’à la surface externe du rotor. Les aimants et les volumes vides délimités par les évidements peuvent être en forme de tuile.
Les angles Na des encoches 35, 35’ ne sont pas nécessairement identiques d’une plaque 33’, 33", 34’, 34" à l’autre, de sorte que les rainures formées par les encoches 35, 35’ ne sont pas nécessairement parallèles à l’axe du rotor, ni même rectilignes. En outre, toutes les plaques 33’, 33", 34’, 34" ne sont pas nécessairement pourvues d’encoches 35 et/ou 35’, de sorte que les rainures sur le rotor peuvent être discontinues ou ne pas s’étendre sur toute la longueur du rotor. Ainsi, par exemple, seules les plaques 33’, 33" pourraient être pourvues d’encoches 35, 35’.
Les rainures formées par les encoches ne sont pas nécessairement symétriques par rapport à des plans longitudinaux du rotor et médians des aimants permanents. En effet, il peut ne pas être nécessaire de symétriser le comportement du moteur dans les deux sens de rotation, notamment dans les applications où le moteur n’est utilisé que dans un seul sens de rotation.
Les rainures 25 formées dans le stator 2’ ne sont pas nécessairement centrées sur les dents 21. En effet, une position décentrée des rainures 25 permet de réduire le pic de bruit audible du moteur. En outre, le moteur peut comprendre ces rainures de stator sans rainures sur le rotor. En effet, une telle disposition permet également de réduire le pic de bruit audible.
Le rotor et/ou le stator ne sont pas nécessairement réalisés par un assemblage de plaques de tôles. En effet, chacun de ces éléments du moteur peut être formé en une seule pièce, par exemple métallique, obtenue par usinage ou fabrication additive (impression 3D).
Claims (14)
- Actionneur électromécanique pour l’actionnement d’un dispositif d’occultation tel qu’un volet roulant ou un store, comprenant un carter (52), une tête (54) destinée à être fixée à une structure fixe (61), un moteur (1a, 1b, 1c, 1d, 56) de type synchrone à aimants permanents, un réducteur de vitesse (57) et une unité de commande (55) du moteur, le moteur (1a, 1b, 1c, 1d, 56), le réducteur de vitesse (57) et l’unité de commande (55) étant insérés dans le carter (52) de l’actionneur électromécanique, le moteur comprenant :
un rotor (3, 3’, 3") de forme cylindrique,
des aimants permanents (12) associés au rotor et formant des pôles magnétiques,
un stator (2, 2’) de forme cylindrique, disposé de manière coaxiale autour du rotor et comportant une pluralité de dents (21) s’étendant radialement vers le rotor, et
un bobinage (11) formant un enroulement autour de chacune des dents du stator,
caractérisé en ce que :
le stator (2, 2’) présente un diamètre externe inférieur à 55 mm,
le rotor (3, 3’, 3") comprend des évidements (31) autour d’un axe longitudinal du rotor, et
les aimants permanents sont insérés dans les évidements du rotor. - Actionneur selon la revendication 1, dans lequel le rotor (3, 3’, 3") comprend quatre pôles magnétiques comprenant chacun un des aimants permanents (12).
- Actionneur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le stator (2, 2’) comprend six dents.
- Actionneur selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le rotor (3’, 3") comprend une première rainure de rotor (35) s’étendant sur une face cylindrique du rotor en regard de chacun des aimants permanents (12), la premère rainure de rotor étant centrée sur une ligne située en dehors d’un premier plan longitudinal du rotor et médian de l’aimant permanent.
- Actionneur selon la revendication 4, dans lequel le rotor (3") comprend une seconde rainure de rotor (35’) s’étendant sur une face cylindrique du rotor en regard de chacun des aimants permanents (12).
- Actionneur selon la revendication 5, dans lequel les première et seconde rainures de rotor (35, 35’) sont disposées de manière symétrique par rapport au premier plan longitudinal.
- Actionneur selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la première ou la seconde rainure de rotor (35, 35’) ou chacune des première et seconde rainure de rotor présente au moins l’une des caractéristiques suivantes :
une position angulaire (Na) par rapport au premier plan longitudinal comprise entre 0 et 35°,
une section semi-circulaire, et
une section semi-circulaire ayant un rayon (NR) compris entre 0,4 et 1,8 mm. - Actionneur selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque dent (21) du stator (2’) comprend une rainure de stator (25) formée dans une extrémité libre de la dent.
- Actionneur selon la revendication 8, dans lequel la rainure de stator (25) formée dans chaque dent (21) du stator (2’) présente au moins l’une des caractéristiques suivantes :
elle est centrée dans un plan longitudinal du stator et médian de la dent,
elle présente une largeur (SW) de 0,2 à 3 mm, et
elle présente une profondeur (SD) de 0,2 à 6 mm. - Actionneur selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel les aimants permanents présentent une forme parallélépipédique, et/ou sont réalisés en ferrite ou en plasto-ferrite.
- Actionneur selon la revendication 10, dans lequel l’unité de commande (55) applique au moteur une commande sinusoïdale ou trapézoïdale.
- Actionneur selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le rotor (3, 3’, 3") et/ou le stator (2, 2’) sont formés par un assemblage de plaques de tôle.
- Actionneur selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le moteur (1a, 1b, 1c, 1d, 56) présente une puissance inférieure ou égale à 300 W.
- Dispositif d’occultation du type volet roulant ou store, comprenant un actionneur selon l’une des revendications 1 à 13.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2206346A FR3137117A1 (fr) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant |
| PCT/FR2023/050877 WO2023247867A1 (fr) | 2022-06-24 | 2023-06-16 | Actionneur electromagnetique comprenant un moteur synchrone compact et silencieux avec des aimants permanents encastrés |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2206346A FR3137117A1 (fr) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant |
| FR2206346 | 2022-06-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3137117A1 true FR3137117A1 (fr) | 2023-12-29 |
Family
ID=83280320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2206346A Pending FR3137117A1 (fr) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3137117A1 (fr) |
| WO (1) | WO2023247867A1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006107602A2 (fr) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | Lutron Electronics Co., Inc. | Ensemble d'entrainement pour systeme de tube enrouleur motorise |
| EP2012410A1 (fr) * | 2006-04-24 | 2009-01-07 | Fujitsu General Limited | Rotor a aimant encastre, moteur utilisant ce rotor, et compresseur utilisant ce moteur |
| US20120267975A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet electric motor |
| US20170279320A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotary electrical machine with a configuration which minimises the torque undulations |
| US20170321480A1 (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Johnson Electric S.A. | Rolling shutter driving device and rolling shutter apparatus utilizing same |
| CN110880821A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-13 | 西安交通大学 | 一种混合励磁的转子永磁游标电机 |
| FR3105287A1 (fr) * | 2019-12-23 | 2021-06-25 | Somfy Activites Sa | Actionneur électromécanique d’entraînement d’un écran de fermeture ou de protection solaire, installation de fermeture ou de protection solaire comprenant un tel actionneur et procédé de dimensionnement d’un ressort de compensation d’une gamme de stores intégrant, chacun, un tel actionneur |
-
2022
- 2022-06-24 FR FR2206346A patent/FR3137117A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-06-16 WO PCT/FR2023/050877 patent/WO2023247867A1/fr unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006107602A2 (fr) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | Lutron Electronics Co., Inc. | Ensemble d'entrainement pour systeme de tube enrouleur motorise |
| EP2012410A1 (fr) * | 2006-04-24 | 2009-01-07 | Fujitsu General Limited | Rotor a aimant encastre, moteur utilisant ce rotor, et compresseur utilisant ce moteur |
| US20120267975A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet electric motor |
| US20170279320A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotary electrical machine with a configuration which minimises the torque undulations |
| US20170321480A1 (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Johnson Electric S.A. | Rolling shutter driving device and rolling shutter apparatus utilizing same |
| CN110880821A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-13 | 西安交通大学 | 一种混合励磁的转子永磁游标电机 |
| FR3105287A1 (fr) * | 2019-12-23 | 2021-06-25 | Somfy Activites Sa | Actionneur électromécanique d’entraînement d’un écran de fermeture ou de protection solaire, installation de fermeture ou de protection solaire comprenant un tel actionneur et procédé de dimensionnement d’un ressort de compensation d’une gamme de stores intégrant, chacun, un tel actionneur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023247867A1 (fr) | 2023-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2686940B1 (fr) | Moteur electrique et installation de fermeture ou protection solaire d'un fenetre comprenant un tel moteur | |
| WO2017121941A1 (fr) | Stator pour une machine a flux axial avec une couronne de stator formee des modules | |
| EP3440764B1 (fr) | Actionneur électromécanique pour la commande d'écrans et installation domotique comprenant un tel actionneur | |
| EP2908412B1 (fr) | Actionneur électromecanique comprenant un moteur électrique, installation comprenant un tel actionneur, gamme d'actionneurs et procédé de fabrication associé | |
| EP3347976B1 (fr) | Stator de machine electrique tournante a taux de remplissage optimise | |
| FR3008255A1 (fr) | Actionneur d'entrainement d'un ecran domotique et installation comprenant un tel actionneur | |
| WO2009083898A1 (fr) | Moteur electrique de manoeuvre d'un element d'occultation ou de protection solaire dans un batiment | |
| FR3137117A1 (fr) | Actionneur électromécanique à moteur synchro-reluctant compact et peu bruyant | |
| WO2023247866A1 (fr) | Actionneur electromecanique comprenant un moteur a reluctance synchrone compact et peu bruyant | |
| WO2014013147A1 (fr) | Actionneur comprenant deux moteur paliers magnétiques | |
| EP2878759A1 (fr) | Actionneur électromecanique et installation de fermeture ou de protection solaire comprenant un tel actionneur | |
| EP3440765B1 (fr) | Actionneur électromécanique pour la commande d'écrans, installation domotique comprenant un tel actionneur et gamme d'au moins deux tels actionneurs | |
| EP3043458A1 (fr) | Moteur electrique tubulaire | |
| EP4020777B1 (fr) | Rotor pour un moteur électrique, moteur électrique comprenant un tel rotor et procédé de fabrication d'un tel rotor | |
| EP3017525B1 (fr) | Gamme d'actionneurs electriques et procede de fabrication d'un moteur compris dans un actionneur appartenant a une telle gamme | |
| FR3004296A1 (fr) | Moteur electrique a faible couple de court-circuit, dispositif de motorisation a plusieurs moteurs et procede de fabrication d`un tel moteur | |
| WO2016146909A1 (fr) | Rotor de machine electrique tournante a configuration d'aimants permanents optimisee | |
| WO2017042487A9 (fr) | Stator de machine electrique muni d'un isolant d'encoche surmoule | |
| FR2972869A1 (fr) | Moteur electrique et installation de fermeture ou de protection solaire comprenant un tel moteur | |
| EP3840182A1 (fr) | Machine électrique tournante ayant un ratio de dimensions minimisant le bruit | |
| WO2022194740A1 (fr) | Rotor de machine électrique tournante | |
| FR3084793A1 (fr) | Machine electrique tournante munie d'un bobinage a configuration optimisee | |
| FR3055486A1 (fr) | Rotor pour un moteur electrique, moteur electrique comprenant un tel rotor et procede de fabrication d'un tel rotor | |
| WO2017042516A1 (fr) | Stator de machine electrique tournante a ouvertures d'encoches optimisees | |
| FR3053178A1 (fr) | Machine electrique tournante a rotor mono-levre |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20231229 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |