Brevet FR2051763A1 — publié le 19710409

La présente invention concerne des servo-moteurs de mise en action (ou de commande) et en particulier des servo-moteurs de commande devant fonctionner sous l'eau, et a pour objet la réalisation d'un tel servo-moteur sous une forme commode. L'invention consiste en un servo-moteur comprenant un carter, un moteur pas à pas placé dans ledit carter, un arbre de sortie et un réducteur de vitesse raccordant ledit moteur audit arbre de sortie, ledit carter étant rempli dthuile. Le réducteur peut comporter plusieurs étages comportant chacun une roue à channe et une chai" ne de liaison. D'autres objets et avantages de 11 invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un ou plusieurs exemples de réalisation et en se référant -au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma -d'un servo-moteur de commande monté de manière à actionner une vanne - la figure 2 est un schéma des circuits d'un ensemble de commutation destiné à commander un moteur pas à pas , - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un ensemble de commande commandant la vitesse et le sens de rotation du moteur. La figure I représente un servo-moteur de commande, par exemple, une vanne 1 dans un-oléoduc sous-marin 2 comportant un carter (non représenté mais de forme appropriée), un moteur pas à pas 3 placé à l'intérieur dudit carter et qui entrasse l'arbre de commande 4 de la vanne par un réducteur 5 également placé dans ledit carter. Le réducteur 5 peut comprendre, par exemple, trois étages réducteurs comportant chacun des roues à chaine reliées par une channe. En variante, le dispositif 5 peut être constitué, par exemple, par une bolte d'engrenages. Le carter du servo-moteur de commande est rempli d'huile de manière à empêcher les fuites d'eau vers Itintérieur du carter quand ledit servo-moteur est placé sous l'eau. Le fonctionnement pas à pas du moteur 3 est commandé par un ensemble de commande 6 qui agit sur la puissance électrique provenant dtuFe source auxiliaire 7 de courant continu alimentant le moteur. Cette source 7 peut être constituée par une batterie de 24 volts placée à proximité du servo-moteur et maintenue charge par raccordement à une source principale de courant continu 8 éloignée dudit servo-moteur Cette batterie peut, par exemple, fournir une énergie suffisante pour seulement un ou deux cycles de fonctionnement de la vanne 1 avant qu'une recharge soit nécessaire. Un dispositif de commutation auxiliaire 9 comprend des commutateurs pour débrancher le moteur 3 aux extrémités de la course de a vanne 1 et des interrupteurs dynamométriques destiné éviter qu'un couple excessif ne soit appliqué à l'arbre 4 aux extrémités de la courbe. Un ensemble, non représenté, est incorpore pour indiquer à distance le degré d'ouverture de la vanne 1. Sur la figure 2, le moteur 3 comprend, par exemple, un moteur synchrone multipolaire avec un rotor 10 à aimant permanent. Un moteur approprié peut, par exemple, avoir 50 pôles et des enroulements 11 et 12 diphasés à prise médiane. La figure 2 représente un procédé d'utilisetlon du moteur 3 comme moteur pas à pas. Les prises médianes des enroulements 11 et 12 sont raccordes à un pôle de la source de courant continu 7. Les extrémités de l'enroulement sont raccordées, respectivement, par des interrupteurs 13 et 14, à l'autre pôle de la source 7. De même, les extrémités de l'enroulement 12 sont raccordées respectivement par les interrupteurs 15 et 16 à la source 7. Le tableau 1 ci-après indique l'ordre dans lequel les interrupteurs 13 à 16 doivent être actionnés pour faire avancer le moteur pas à pas dans le sens dextrorsum et le tableau 2 indique ltordre de succession pour l'avance dans le sens sinistrorsum. Sur chaque tableau "C" signifie '!interrupteurs fermés" et "0" signifie "interrupteurs ouverts". TABLEAU 1 Pas 13 14 15 r6 1 C o - C o- 2 C 0 O C 3 0 C O C. 4 0 C c 0 1 C O C O etc. TABLEAU 2 Pas 13 14 15 16 1 C O c O 2 0 C C O 3 0 C O C 4 C O O C 1 C O C O etc. Un ensemble préféré pour faire fonctionner le moteur pas à pas 3 est représenté sur la figure 3. Un oscillateur 16, alimenté par la source de courant continu 7 engendre des impulsions rectangulaires dont la fréquence de récurrence peut être modifiée par un signal de commande de vitesse appliqué à une entrée 17 de l'oscil- lateur. Si la Xréquence de récurrence est diminuée jusqu'à ce que, en fait, un signal en çourant continu soit appliqué au moteur 3, le rotor du moteur 3 doit s'immobiliser, le couple antagoniste étant le couple maximal nominal. Le moteur peut être maintenu indéfiniment dans cet état, ou à l'état calé, sans surchauffe. Le signal de régulation de la vitesse est destiné à commander l'oscillateur 16 de manière que, lorsque l'alimentation en courant continu est mise en circuit, cet oscillateur fonctionne à basse fréquence et ensuite fonctionne jusqu'à la fréquence maximale prédéterminée. De cette manière, on obtient un couple de démarrage maximal. Le couple est à peu près proportionnel au courant dans le moteur. Aux fréquences et vitesses du moteur les plus élevées, l'inductance des enroulements 11 et 12 réduit le courant dans le moteur et diminue par conséquent le couple.Si le moteur 3 est choisi de manière à fonctionner à une tension inférieure à celle de la source 7 et si des résistances, non représentées, sont branchées en série avec les enroulements 11 et 12, la baisse d'intensité du courant aux vitesses les plus élevées diminue parce que la constante de temps des enroulements 11 et 12 a diminué. Les commutateurs 13 à 16 de la figure 2 sont remplacés dans-cette disposition préférée par un dispositif de commutation 18 qui comprend quatre transistors-commutateurs, non représentés, qui jouent le même rôle que les commutateurs 13 à 16. Les transistors commutateurs peuvent commander des commutateurs mécaniques correspondants qui commandent effectivement le courant du moteur provenant de la source 7. lies transistors-commutateurs sont commandés par un compteur en anneau qui applique successivement les impulsions provenant de 1'oscillateur 16 aux transistors-commu tateurss dans l'ordre indiqué sur le tableau 1 ci-dessus.Pour inverser le sens de rotation-du moteur 3, une unité 20 de commande du sens de rotation modifie le fonctionnement du compteur 19 si bien que les impulsions sont transmises aux transistorscommutateurs dans l'ordre indiqué sur le tableau 2 ci-dessus. L'ensemble 20 répond à un signal de direction appliqué à une entrée 21 pour provoquer une inversion du sens de rotation du moteur. L'intensité du courant de ce signal 'peut être très faible et un commutateur-inverseur pour courant fort est par conséquent inutile. L'emploi d'un moteur pas à pas pour actionner la vanne 1 présente certains avantages, en particulier dans les applications sous-marines. Ce moteur tourne lentement. Cependant, ce moteur est immergé dans l'huile par mesure de sécurité et le frottement visqueux appliqué au rotor est diminué par la faible vitesse. Cette faible vitesse réduit également la violence d'un coup de bélier appliqué quand l'arbre 4 est arrete, et ce coup de bélier peut être absorbé par l'entraînement par chaîne. Le moteur est sans balais, ce qui fait disparaître les difficultés associées en général aux balais. Ce moteur peut être commandé par des circuits à transistors à basse tension. Puisque ce moteur est synchrone, on peut faire varier sa vitesse en agissant sur la fréquence de fonctionnement des commutateurs. Le courant de démarrage du moteur n9est pas excessif et par conséquent ne surcharge pas les circuits à transistors. Quand ce moteur est débranché, il oppose une résistance considérable à l'entraînement en sens inverse par la charge-. Un moteur approprié peut, par exemple, être du type vendu par la Superior Electric Corporation of America, sous la marque "SL0-SYNt', et fournissant un couple de 0,275 kg.m environ. Les commutateurs limiteurs de couple du dispositif 9 peuvent être remplacés par un dispositif de mesure du courant du moteur en obligeant ce dernier à rester inférieur à une valeur maximale prédéterminée. On indique ci-dessus que l'oscillateur 16 démarre lentement de manière à disposer du couple maximal du moteur. Un calage du moteur 3 peut se produire quand la fréquence de l'oscillateur est supérieure à la valeur correspondant au démarrage et le moteur ne doit pas alors obligatoirement redémarrer. L'oscillateur 16 peut être commandé de telle manière que, si le moteur 3 cale, la fréquence de l'oscillateur diminue automatiquement jusqu'à sa valeur correspondant au démarrage. Le servo-moteur de commande peut fonctionner à une profondeur de, par exemple, 300 mètres dans l'eau de mer et ledit servo-moteur est, dans ces conditions, de préférence entièrement contenu dans une enceinte étanche à l'eau qui est traitée pour résister à la corrosion et à l'action de la faune et de la flore marines. Des moyens techniques peuvent être incorporés pour une commande mat le bw par un moteur auxiliaire de la vanne 1 et ces moyens peuvent être réalisés de manière à pouvoir être actionnés par un plongeur si le servo-moteur de commande est sous l'eau. Des commandes peuvent égelement être montées sur le servo-moteur pour permettre à un plongeur de l'actionner localement. Des téléindicateurs peuvent être incorporés pour indiquer si la vanne est ouverte ou fermée ou se déplace. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Servo-moteur de mise en action ou de commande, caractérisé en ce qu'il comprend un carter, un moteur pas à pas à l'intérieur dudit carter, un arbre de sortie et un réducteur de vitesse reliant ledit moteur audit arbre de sortie > ledit carter étant rempli d'huile, 2 - Servo-moteur de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réducteur de vitesse comprend plusieurs roues à chaîne et leurs chaînes de liaison. 3 - Servo-moteur de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit reducteur de vitesse est une bolte d1 engrenages. 4 - Servo-moteur de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit moteur pas à pas est un moteur synchrone multipolaire avec un rotor à aimant permanent. 5 - Servo-moteur de commande selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit moteur comprend des enroulements diphasés à prises médianes. 6 - Servo-moteur de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits enroulements sont reliés par des commutateurs à une source de courant continu. 7 - Servo-moteur de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite source de courant continu est une batterie. 8 - Servo-moteur de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits enroulements sont alimentés par une source de courant continu par l'intermédiaire d'un oscillateur qui engendre des ondes rectangulaires 9 - Servo-moteur de commande selon la revendication 8s caractérisé en ce que la fréquence de récurrence des impulsions rectangulaires engendrées par 1 t oscillateur est variable. 10 - Servo-moteur de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisd en ce que ledit carter est traité pour résister à la corrosion et à la faune et la flore marines. ll - Servo-moteur de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des organes de commande manuelle.