Brevet FR2051742A1 — publié le 19710409

i 2051742 La présente invention est relative à des dispositifs de commande pour moteurs électriques réversibles et se rapporte plus particulièrement à un dispositif de commande pour inverser sélectivement le sens de rotation de l'induit d'un moteur électrique 5 à courant continu du type à aimants permanents. Les dispositifs de commande actuels à l'état solide destinés à inverser le sens de la marche de moteurs électriques du type à aimants permanents nécessitent quatre transistors. Pour en diminuer le prix de revient et augmenter la fiabilité, il est souhai-10 table de réduire le nombre des transistors utilisés pour inverser le sens de rotation d'un moteur électrique à courant continu du type à' aimants permanents. Par conséquent, l'invention vise à fournir : - un dispositif de commande perfectionné pour inverser le 15 sens de rotation de moteurs électriques à courant continu du type à aimants permanents ; - un tel dispositif à transistors qui n'utilise que deux transistors. Dans le dispositif de commande selon l'invention, pour l'in-20 version sélective du sens de rotation de l'induit d'un moteur électrique à courant continu du type à aimants permanents, une source de potentiel continu d'alimentation peut être connectée sélectivement entre une borne dé 1'induit et les électrodes de transport du courant d'un transistor, ou entre l'autre borne de P5 l'induit du motéur et les électrodes de transport du courant d'un autre transistor connecté en série entre la première borne de l'induit et la source de potentiel continu d'alimentation. D'autres caractéristiques de*1'invention apparaîtront au cours de la description suivante, faite en référence au dessin annexé 30 donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Pig. 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif de commande d'inversion de l'inventioji % la Fig. ? représente schématiquement une variante de mode de réalisation du dispositif de commande d'inversion de l'invention 35 Qui utilise des transistors de types de conductivité opposés. Dans les deux figures du dessin, les composants analogues ont reçu les mêmes caractères de référence. Comme le point de potentiel de référence ou masse est éléc-trlquement le même dans tout le dispositif, il a été représenté 69 24031 2051742 schématiquement par le symbole habituel et a reçu le caractère de référence 5 sur tout le dessin. En se référant aux Figures, le dispositif de commande d'inversion de l'invention destiné à inverser sélectivement le sens 5 de rotation de l'induit 6 d'un moteur électrique à courant continu du type à aimants permanents est représenté en combinaison avec une source de potentiel continu d'alimentation S. Dans les Figures, cette source est représentée schématiquement sous la forme d'une batterie. Il est clair toutefois, qu'une autre source convenable 10 de potentiel continu peut être utilisée. Le dispositif de commande d'inversion à l'état solide de l'invention comprend un premier et un second transistors ayant chacun deux électrodes de transport du courant et une électrode de base, l'une des électrodes de transport du courant du premier 15 transistor étant connectée à une première borne choisie de l'induit du moteur et l'électrode analogue de transport du courant du second transistor étant connectée à la borne opposée de l'induit du moteur, un commutateur électrique pour connecter sélectivement et indépendamment la source de potentiel continu d'alimentation PO aux bornes de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du premier transistor et de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du second transistor, et des circuits de polarisation du premier et du second transistors interconnectés ?5 électriquement avec le premier et le second transistors respectivement de manière telle que le premier transistor est polarisé à l'état conducteur lorsque la source de potentiel continu d'alimentation est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du premier 30 transistor et que le second transistor est polarisé à l'état conducteur lorsque la source de potentiel continu d'alimentation est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du second transistor. Le commutateur électrique peut être un commutateur unipolaire 35 à deux directions classique .15 comportant un contact mobile 17 et deux contacts fixes 18 et 19. Dans les Figures, le contact mobile 17 est représenté connecté à la borne de polarité positive de la source de potentiel continu d'alimentation 3 et peut être mis dans une première position pour venir en contact avec le contact fixe 69 24031 3 2051742 18 et dans une seconde position pour venir en contact avec le contact fixe 19. Si on le désire, le commutateur 15 peut être un commutateur à trois positions dont la troisième est une position ouverte, comme représenté sur les Figures. 5 Comme le contact mobile 17 du commutateur 15 est représenté sur les Figures comme étant connectés à la borne de polarité positive de la source 8, (Fig. l) les électrodes d'émetteur 12 et 22 des transistors PNP 10 et 20 respectivement sont connectées aux balais respectifs 14 et 16, en contact électrique avec l'in-10 duit 6 du moteur et à la Fig. 2, les électrodes de collecteur 11 et 21 des transistors NPN 10 et 20 respectivement sont connectées aux balais 14 et 16. Les électrodes de transport du courant, l'électrode d'émetteur 11 et l'électrode de collecteur 12 du transistor 10 sont connectées 15 entre une borne de l'induit 6 et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5, et les électrodes de transport de courant, l'électrode d'émetteur 22 et ^électrode de collecteur 21 du transistor .20 sont connectées entre 1'autre borne de 1'induit 6 et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5. 20 On a prévu deux diodes 24, 26 pour maintenir le second transis tor 20 à l'état non conducteur lorsque le premier transistor 10 est conducteur, le contact mobile 17 du commutateur 15 étant dans la première position appliqué contre le contact fixe 18, et pour maintenir le premier transistor 10 non conducteur lorsque le 25 second transistor 20 est conducteur, le contact mobile 17 du commutateur 15 étant dans la seconde position, appliqué contre le contact fixe 19 .L*i*ie- dés .diodes—est connectée de façon à conduire en sens direct entre l'un des contacts fixes du commutateur 15 et une borne de l'induit du moteur, et la seconde diode est connectée 350 de manière à conduire en sens direct entre l'autre des contacts fixes du commutateur 15 et l'autre borne de l'induit 6. Dans les Figures, la première diode 24 est connectée entre le contact fixe 13 du commutateur 15 et.le balai 16, et la seconde diode 26 est connectée entre le contact fixe 19 du commutateur 15 et le balai 14 35 Comme la borne de polarité positive de la source 8 est représentée connectée au,, contact mobile 17 du commutateur 15 dans les Figures, l'électrode d'anode de chacune des diodes 24 et 26 est connectée, au contact fixe respectif du commutateur 15. Il est prévu des circuits de polarisation du premier et du second transistors connectés 69 24031 4 2051742 à ceux-ci respectivement de manière telle que le premier transistor est polarisé à l'état conducteur lorsque la source 8 est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du premier transistor, et 5 que le second transistor est polarisé à l'état conducteur lorsque la source 8 est connectée aux bornes^de la combinaison série de l'induit du moteur et des électrodes de transport du courant du second transistor. A la Fig. 1, la combinaison série de résistances 36 et 38 10 est connectée aux bornes de la jonction 35 entre la seconde diode ?6 et le contact fixe 19 du commutateur 15 auquel elle est connectée, et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5 et la combinaison série de résistances 40 et 4p est connectée entre la jonction 48 entre la première diode 24 et le 15 contact fixe 18 du commutateur 15 auquel elle est connectée et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5-Les électrodes de transport du courant du premier transistor 10, l'émetteur 12 et le collecteur 11, sont connectées entre la borne de l'induit 6 du moteur à laquelle la seconde diode 26 est connec-20 tée par l'intermédiaire du balai 14 et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5* et les électrodes de transport du courant du second transistor 20, l'émetteur 22 et le collecteur 21, sont connectées entre l'autre borne de l'induit 6 du moteur par 1'intermédiaire du balai 16 et 1'autre borne de la source 8 par 25 l'intermédiaire du point 5. L'électrode de base 13 du transistor 10 est connectée à la jonction 45 entre les résistances série 36 et 38 et l'électrode de base 23 du transistor 20 est connectée à la jonction 20 entre ïgs résistances série 40 et 42. A la Fig. 2, la combinaison série des résistances J>6 et 38 est 30 connectée entre la jonction 48 entre la première diode 24 et le contact fixe 18 du commutateur 15 auquel elle est connectée et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5, et la combinaison série des résistances 40 et 42 est connectée entre la jonction 35 entre la seconde diode 26 et le contact fixe 19 du 35 commutateur 15 auquel elle est connectée et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5- Les électrodes de transport du courant du premier transistor 10, le collecteur 11 et l'émetteur 12, sont connectées entre la borne de l'induit 6 du moteur à laquelle la seconde diode 26 est connectée par l'intermé 69 24031 5 2051742 diaire du balai 14 et l'autre borne de la source 8 par l'intermédiaire du point 5 et les électrodes de transport du courant du second transistor 20, le collecteur 21 et l'émetteur 22 sont connectées entre l'autre borne de l'induit 6 du moteur par l'intermédiaire du ^ balai 16 et l'autre borne de la source 3 par l'intermédiaire du point 5. L'électrode de base 13 du transistor 10 est connectée à la jonction 45 entre les résistances séries 36 et 38 et l'électrode de base 23 du transistor 20 est connectée à la jonction 50 entre les résistances série 40 et 42. 10 En se référant à la Fig. 1, le contact mobile 17 du commuta teur 15 étant appliqué contre le contact fixe 18, la source 8 est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit 6 et des électrodes de transport du courant du premier transistor 10, l'émetteur 12 et le collecteur 11, par l'intermédiaire de la première 15 diode 24, des balais 16 et 14 et du point 5- Le potentiel de la jonction 5^ a une polarité positive par rapport au point 5 qui polarise la seconde diode 26 en sens inverse. Comme 1'extrémité de la résistance 36 connectée à la jonction 35 est ouverte électriquement, la diode 26 étant polarisée en sens inverse, cette résis-20 tance est mise hors circuit et par.conséquent, la base 13 du transistor 10 est connectée au point 5 par l'intermédiaire de la résistance 38. Le potentiel de polarité positive par rapport à celui du point 5 présent à la jonction 52 est appliqué entre l'émetteur et la base du transistor 10 et sa polarité permet de faire 25 circuler un courant émetteur-base dans ce transistor de type BNP. Par conséquent, comme le potentiel présent sur la jonction 5? est de polarité positive par rapport au point 5.» le transistor liO conduit entre l'émetteur et le collecteur et ferme un circuit d'exi-tation permettant de faire circuler un courant dans l'induit 6 du 30 moteur, ce circuit allant de la borne de polarité positive de la source 8 et passant par 1'intermédiaire du contact mobile 17 du commutateur 15, le contact fixe 18, la diode 24, le balai 16, l'induit 6, le balai 14, l'émetteur et le collecteur du transistor 10 et le point 5 jusqu'à la borne de polarité négative de la source 8. 35 Les résistances série 40 et 42 sont également connectées entre les bornes de la source 8 par 1'intermédiaire du contact mobile 17 du commutateur 15 et du contact fixe 18 et par conséquent un courant circule dans ces résistances. La valeur ohmique de la résistance 40 est choisie de façon à produire une chute de potentiel inférieure 40 à la chute de potentiel en sens direct dans la diode 24. Par consé- 69 24031 6 2051742 quent, le potentiel de la jonction 54 appliqué à l'émetteur 22 du transistor 20 est moins positif que le potentiel de la jonction 50 qui est appliqué à la base 23 du transistor 20. Comme cette relation du potentiel entre l'émetteur et la base ne satisfait pas les 5 conditions de polarisation émetteur-base pour faire circuler un courant entre l'émetteur et la base d'un transistor de type PNP, le transistor 20 est maintenu à l'état non conducteur par la diode 24. Par conséquent, l'induit 6 du moteur tourne dans un premier sens. Le contact mobile 17 du commutateur 15 étant appliqué contre 10 le contact fixe 19, la source 8 est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit 6 et les électrodes de transport du courant du second transistor 20, l'émetteur 22 et le collecteur 21, par l'intermédiaire de la seconde diode 26, des balais 14 et 16 et du point 5- Le potentiel de la jonction 54 est de polarité po-15 sitive par rapport au point 5 et polarise en sens inverse la première diode 24-a Comme l'extrémité de la résistance 40 cdnnectée à la jonction 48 est ouverte électriquement, la diode 24 étant polarisée en sens inverse, cette résistance est mise hors circuit et par conséquent la base 23 du transistor 20 est connectée au 20 point 5 par l'intermédiaire de la résistance 42. Le potentiel de polarité positive par rapport à ce point présent sur la jonction 54 est appliqué entre l'émetteur et la base du transistor 20 et sa polarité permet de faire circuler un courant émetteur-base dans ce transistor du type PNP. Par conséquent, comme le potentiel présent 25 sur la jonction 54 est de polarité positive par rapport au point 5, le transistor 20 conduit entre son émetteur et son collecteur et ferme un circuit d'excitation, faisant circuler le courant dans le sens opposé dans l'induit 6 du moteur, ce circuit allant de la borne positive de la source 8 et passant par le contact mobile 17 30 du commutateur 15, le contact fixe 19, la diode 26, le balai 14, l'induit 6, le balai 16, l'émetteur et le collecteur du transistor 20 et le point 5 atteignant la borne négative de la source 8. Les résistances série 36 et 38 sont connectées également aux bornes de la source 8 par l'intermédiaire du contact mobile 17 du 35 commutateur 15 et du contact fixe 19 et un courant circule donc dans ces résistances. La valeur ohmique de la résistance 36 est choisie de façon à produire une chute de potentiel inférieure à la chute de potentiel en sens direct dans la diode 26. Par conséquent, le potentiel de la jonction 5? qui est appliqué à l'émetteur 12 du 69 24031 7 2051742 transistor 10 est moins positif que le potentiel de la jonction 45 qui est appliqué à la base 13 du transistor 10. Comme cette relation du potentiel base-émetteur ne satisfait pas aux conditions de polarisation permettant de faire circuler un courant entre l'émetteur 5 et la base d'un transistor de type PNP, le transistor 10 est maintenu non conducteur par la diode 26. Par conséquent, l'induit 6 du moteur tourne dans 1'autre sens. Un second commutateur unipolaire et à deux directions ?5 comportant un contact mobile 2J et deux contacts fixes 28 et 29 et 10 connecté comme indiqué sur le dessin peut être utilisé avec le circuit dB^la Fig. 1 pour permettre la commande du moteur 6 à partir d/emplacement séparé . Les connexions appropriées sont indiquées dans la Figure par une représentation schématique de connecteurs portant les références 31, 32 et 33. Les contacts mobiles 15 des commutateurs 15 et 25 étant dans la même position en s'appliquant sur des contacts fixes correspondants, l'induit du moteur 6 tourne dans le sens déterminé par ces contacts fixes. En se référant à la Fig. 2, le contact mobile 17du commutateur 15 touchant le contact fixe 18, la source 8 est connectée aux 20 bornes de la combinaison série de 1'induit 6 et des électrodes de transport du courant du premier transistor 10, le collecteur 11 et l'émetteur 12, par l'intermédiaire de la diode 24, des balais 16 et 14 et du point 5. Des résistances série 36 et 38 sont également connectées aux bornes de la source 8 par l'intermédiaire du 25 contact mobile 17 du commutateur 15, et du contact fixe 18 et il circule par conséquent un courant dans ces résistances. Le potentiel de la jonction 45 appliqué à la base 13 du transistor 10 présente une polarité positive par. rapport à celui du point 5 appliqué à 1'.émetteur 12 du transistor 10. Comme cette polarité du 30 potentiel base-émetteur satisfait aux conditions de polarisation , • un courant base-émetteur permettant de faire circuler^, eiïtre la base et 1 émetteur d'un transistor de type NPN et comme le potentiel de la jonction 52 est de polarité positive par rapport au point 5, le transistor 10 conduit entré son collecteur et son émetteur et ferme 35 un circuit d'excitation faisant circuler un courant dans l'induit 6 du moteur, ce circuit allant de la borne de polarité positive de la source 8, passant par le contact mobile 17 du commutateur 15, le contact fixe 18, la diode 24, le balai 16, l'induit 6, le balai 14, le collecteur et l'émetteur du transistor 10 et le point 5 40 en rejoignant la borne de polarité négative de la source 8. Le 69 24031 8 2051742 potentiel de polarité positive appliqué à la jonction 52 par rapport à celui du potentiel du point 5 polarise la diode 26 en sens inverse. Par conséquent, l'extrémité des résistances série 40 et 4? connectée à la jonction 35 est électriquement ouverte. Ce 5 circuit étant ouvert, il n'existe pas de différence de potentiel entre la base et l'émetteur du transistor 20 et par conséquent ce transistor est maintenu à l'état non conducteur par la diode 26. En conséquence, l'induit.6 du moteur tourne dans un premier sens. Le contact mobile 17 du commutateur 18 étant sur le contact fixe 10 la source 8 est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit 6 et des électrodes de transport'du courant du second transistor 20, c'est-à-dire le collecteur 21 et l'émetteur 22, par 1'intermédiaire de la diode 26, des balais 14 et 16 et du point 5. Les résistances série 40 et 42 sont également connectées 15 aux bornes de la source 8 par l'intermédiaire du contact mobile 17 du commutateur 15 et du contact fixe 19 et par conséquent il circule un courant dans ces résistances. Le potentiel de la jonction 50 qui est appliqué à la base 23 du transistor 20 a une polarité positive par rapport à celui du point 5 qui est appliqué à l'émet-?0 teur 22 du transistor 20. Comme cette polarité du potentiel base-émetteur ne satisfait pas aux conditions de.polarisation permettant de faire circuler un courant entre la base et l'émetteur d'un transistor du type NPN, et comme le potentiel de la jonction 54 est de polarité positive par rapport au point 5* le transistor 20 P5 conduit entre son collecteur et son émetteur et ferme un circuit d'excitation faisant circuler un courant dans l'induit 6 du moteur, ce circuit allant de la borne de polarité positive de la source 8 en passant par le contact mobile 17 du commutateur 15* le contact fixe 19, la diode 26, le balai 14, l'induit 6, le balai 16, le ■jO collecteur et l'émetteur du transistor 20 et le point 5 et allant jusqu'à la borne de polarité négative de la source 8. Le potentiel de polarité positive présent sur la jonction 54 par rapport à celle du potentiel du point 5 polarise la diode 24 en sens inverse. Par conséquent, l'extrémité des résistances série 36 et 38 connectée ■55 à la jonction 48 est électriquement ouverte. Ce circuit étant ouvert, il n'existe pas de différence de potentiel entre la base et l'émetteur du transistor 10 et par conséquent ce transistor est maintenu à l'état non conducteur par la diode 24. En conséquence, l'induit 6 du moteur tourne dans le sens inverse, c'est-à-dire le 40 premier sens. 24031 9 2051742 Bien que des polarités., des types de transistor et des connexions d'électrode particuliers aient été décrits ci-dessus, il est entendu que d'autres types de transistors peuvent être utilisés avec des polarités convenables sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. 69 24031 10 2051742 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de l'inversion sélective du sens de circulation du courant dans l'induit d'un moteur électrique à courant continu du type à aimants permanents utilisant des transistors pour connecter le moteur à une source de potentiel continu 5 d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second transistors (10, 20) comportant chacun deux électrodes (11, 12, 21, 22) de transport du courant et une électrode de base (13.» 23), l'une des électrodes (12 ou 11) de transport du courant du premier transistor (10) étant connectée à une première borne (l4) 10 choisie de l'induit (6) et l'électrode analogue (22 ou 21) de transport du courant du second transistor (20) étant connectée à l'autre borne (l6) de l'induit (6), un commutateur électrique (15, 25) pour connecter sélectivement et indépendamment la source de potentiel continu d'alimentation (3) aux bornes de la combinai-15 son série de l'induit (6) et des électrodes (il, 12) de transport du courant du premier transistor (10) et la combinaison série de l'induit (6) et les électrodes (21, 2?) du second transistor (20) et des circuits de polarisation du premier et du second transistor connectés au premier et au second transistors (10, 20) 20 respectivement de manière telle que le premier transistor (10) est polarisé à l'état conducteur lorsque la source de potentiel continu d'alimentation (8) est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit (6) et des électrodes de transport du courant (11, 1?) du premier transistor (10) et le second transistor (20) 25 est polarisé à l'état conducteur lorsque la source de potentiel continu d'alimentation (8) est connectée aux bornes de la combinaison série de l'induit (6) et des électrodes (21, 22) de transport de courant du second transistor (20). 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractéri-30 sée en ce que le commutateur électrique (15, 25) est unipolaire, à deux directions, et comprend deux contacts fixes (18, 19) pouvant être branchés sélectivement par un contact mobile (17) connecté à une borne d'une première polarité de la source de potentiel continu d'alimentation (8), les électrodes (il, 12) de transport du courant 35 du premier transistor (10) connectant la première borne (l4) de l'induit (6) à la borne de seconde polarité (5) de la source de potentiel continu d'alimentation (8) et les électrodes (21, 22) de 69 24031 ii 2051742 transport de courant du second transistor (20) connectant la seconde borne (16) de l'induit (6) à la borne de seconde polarité (5) de la source de potentiel continu d'alimentation (8), des diodes (26, 24) étant connectées de manière à conduire en sens 5 direct respectivement entre les contacts fixes (19, 18) et les bornes (14, 16) de l'induit (6). 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le commutateur (15, 25) comporte une troisième position correspondant à un circuit ouvert. 10 4. Dispositif de commande selon la revendication 2 ou 3» caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde résistances (36, 38) connectées entre l'une (26) des diodes et également le contact fixe (19) du commutateur électrique (15) auquel elle est connectée, et l'autre borne (5) de la source de potentiel con-15 tinu d'alimentation (S),.la base (13) du transistor (10) étan£ connectée à une jonction (45) entre les résistances (36, 38)/des troisième et quatrième résistances (40, 42) connectées entre l'autre diode (24), et également le contact fixe (18) du commutateur électrique (15) auquel elle est connectée, et l'autre borne 20 (5) de la source de potentiel continu d'alimentation (8), la base (23) du transistor (20) étant connectée à une jonction (50) entre les résistances (40, 42). 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisée en ce que les première et seconde résistances (36, 38) sont 25 connectées à la première diode (24) et les troisième et quatrième resistan^çg^ SOnt connectées à la seconde diode (26).