Brevet FR2034171A1 — publié le 19701211

La présente invention, due à Marc 33EGEAULT et Bernard GRANCOIN, se rapporte à un dispositif de contre-réaction tachymétrique pour moteurs à courant continu à effet Hall permettant leur emploi aisé dans des asservissements. 5 Dans les systèmes d'asservissement de position qui doivent utiliser, en général, une contre-réaction tachymétrique, il est nécessaire avec des moteurs de type classique d'employer une gé-ratrice tachymétrique qui est une deuxième machine de taille équivalente accouplée sur l'arbre moteur. On double donc pratiquement 10 l'encombrement du système et son coût. La présente invention s'applique à des moteurs à effet Hall comportant un resolveur à effet Hall fournissant des tensions variant sinusoîdalement en fonction de la position angulaire du rotor et a pour but d'éviter l'inconvénient ci-dessus en permet-15 tant l'élaboration des tensions tachymétriques dans le revolveur lui-même. L'invention a donc pour objet un dispositif de contre-réaction tachymétrique pour moteur à courant continu à effet Hall comprenant un resolveur, dont le stator comporte un anneau collec— 20 teur de flux magnétique en matériau magnétique doux, et deux gé-nérateuis de Hall portés par cet anneau à un angle de électri que l'un de l'autre et dont le rotor a p paires de pôles à aimantation fixe, et un élément moteur dont le stator comporte deux enroulements alimentés respectivement par les générateurs de Hall 25 et dont le rotor comporte également p paires de pôles à aimantation fixe et est lié au rotor du resolveur, remarquable notamment en ce que ledit dispositif comprend deux bobines, disposées à un angle de —^— électrique l'une de l'autre sur le stator du resolveur pour être soumises au champ magnétique créé par le rotor du 30 resolveur, lesdites bobines étant situées à une même distance angulaire prédéterminée, définie pour chacune à près, res — pectivement des deux générateurs de Hall, et en ce que des moyens sont prévus pour connecter lesdites bobines en série chacune avec le générateur de Hall situé à ladite distance angulaire prédéter-35 minée de cette bobine. 69 03853 2 2034171 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où : La figure 1 représente un mode de ré&lisation d'un moteur h, 5 effet Hall multipolaire comportant le dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une variante du dispositif suivant l'invention* La figure 3 représente un schéma d'interconnexion électrique 10 du moteur à effet Hall comportant le dispositif selon l'invention. La figure 4 montre plusieurs variantes d'interconnexion. Sur la figure 1 on a représente en (a) une vue de front et en (b) une vue en coupe selon OX d'un moteur à effet Hall multipolaire du type décrit dans 1s demande de brevet français déposée 15 le 21 Novembre 1968 sous le n° TV 174 758 par la .Demander es se, et muni du dispositif de contre-réaction tachymétrique selon l'invention. Un tel moteur est décrit en détail dans ladite demande de brevet. Il comprend un resolveur et un élément moteur accolés. Le 20 resolveur compi-end un anneau statorique 1 en matériau magnétique doux portant doux générateurs de Hall 3 et 4. Le demi-plan radial faisant parti© du plan de symétrie pour le générateur 3 et ayant pour trace OX sur la figure '1 (a) sert de demi-plan de référence. 25 Les générateurs de Hall 3 et 4 sont à une distance angulai re l'un de l'autre égale à électrique, c'est-à-dire à une distance angulaire réelle de , si p est le nombre de paires de pôles du rotor. ^ Le rotor 2 comporte donc p paires de pôles 21 (p=3 ici) 30 qui sont constituées par un empilage de tôles magnétiques douces dans lequel sont encastrés des aima-nts permanents 20 aimantés, normalement aux plans radiaux du rotor qui sont leurs plans de symétrie respectifs, alternativement dans un sens et en sens opposé. Le rotor ainsi constitué est commun au resolveur et à l'é-35 lément moteur. Sa position angulaire est repérée par la position du demi-plan de symétrie l'un pôle de référence arbitraire, demi-plan dont la trace est représentée en OT sur la figure . La 69 03853 3 2034171 partie statorique de l'élément moteur n'a pas été représentée pour simplifier. Le dispositif de contre-réaction tachymétrique comprend deux bobines identiques 5 et 6 de n spires placées, autour de l'anneau statorique 1 , à une distance angulaire res-5 pectivement de et de —g- + du demi-plan de réfé - œnce de trace OX , et donc du générateur de Hall 3 . Le fonctionnement en est le suivant : Les générateurs de Hall 3 et 4 fournissent des tensions proportionnelles au courant de commande I qui les traverse S îOet respectivement à cos 3 6 et sin 3 0 , où 8 représente la position angulaire instantanée, du rotor 2 (angle entre OX et OY ). Plus généralement, pour un rotor à p paires de pôles, les tensions fournies respectivement par les générateurs de Hall 3 et 4 s'écrivent : 15 V_ = E I B cos p 6 3 go * • 7, = - E I B sin pO 4 g o où K est le coefficient de Hall des générateurs de Hall supposés identiques, et Bq la valeur maximum de l'induction magnétique dans l'entrefer. 20 Pour une bobine de n spires entourant l'anneau 1 et située à une distance angulaire du demi-plan de référence de trace OX l'induction dans l'entrefer est à chaque instant : 3 = Bq cos p ( y - 0) (1) et le flux magnétique traversant effectivement la bobine est 25 donné par : - (j> = Q sin p ( f - 0) Si le rotor tourne à la vitesse angulaire w , on a 0 = uit en supposant pour simplifier que 0=0 au temps t = 0 et la tension induite dans une telle bobine est donc : 30 V = n Y p ï*»cos p u,t)= n Vq p v^cos p ( ^ — 0) Une telle tension a une amplitude proportionnelle à W et peut donc constituer une tension tachymétrique. , Tf Pour une bobine situee a une position angulaire P est un nombre entier, la tension induite est donc : 69 03853 4 2034171 V.| = ^ n Yfl p u) cos p 0 suivant que k1 est pair ou impair. Ceci est le cas de la bobine 5 , située à de l'axe OX (k.« pair) et dans laquelle est induite la tension : 5 Vj. = n Yq pwlcos p © , Pour une bobine située à une position angulaire Tî* rr y= rj— + k0 —— où k0 est un nombre entier (ou, ce qui re- P P ÎT vient au même, à la distance angulaire (l^+l) du générateur 4), la tension induite est : 10 Y~ = + n Y p u) sin p 0 2 — o suivant que k» est pair ou impair . TT TT Ceci est le cas de la bobine 6, située à —g— + —— de l'axe OX (k£ impair) et dans laquelle est induite la tension : Yg = - n Yq p uJ sin p 6 15 Si l'on oppose les tensions fournies par les bobines 5 et 6 respectivement aux tensions fournies par les électrodes de Hall 30, 31 du générateur 3 et 40, 41 du générateur 4 (Figure 3) les tensions fournies aux enroulements moteur 12 et 13 par l'intermédiaire des amplificateurs 10 et 11 seront respectivement : 20 V1 et Y.- = V. - Y, = - sin p 0- (K I B - n V p ) 13 4 6 * v g o o On applique donc aux enroulements moteurs, qui sont décalés d'un angle de —électrique, deux tensions d'amplitude égale, mais en quadrature et proportionnelles aux tensions de Hall Y^ 25 et Y^, ce qui détermine bien l'apparition d'un couple moteur constant, mais dont l'amplitude a été diminuée d'une valeur propor -tionnelle à la vitesse angulaire UJ du moteur. On a donc bien réalisé une contre-réaction de type tachymétrique sans utiliser une machine supplémentaire, en employant simplement des tensions in-30 duites dans des bobines situées dans le resolveur lui-même.Ceci reste valable quelque soit le sens de rotation du moteur.En effet si l'on inverse le sens de rotation par exemple en inversant le sens du courant de commande I des générateurs de Hall fourni ë par la source 9 (figure 3), 1^ change de signe de même queW 69 03853 5 2034171 et on a toujours une contre—réaction correcte. Dans l'exemple décrit ci-dessus on a choisi des bobines 5 2k TT et 6 disposées au même angle ——— respectivement des générateurs de Hall 3 et 4 . 5 Mais il est bien évident que l'on pourrait également les placer à un angle p ^^ respectivement des générateurs de Hall. Dans ce cas les tensions induites dans les bobines 5 et 6 ne devraient plus être opposées mais ajoutées aux tensions de Hall. Bien entendu, il est à la portée de l'homme de l'art d'en 10 déduire également des solutions mixtes pour le positionnement des bobines qui ne changent rien au principe de l'invention. Ce principe s'applique évidemment aussi au cas du moteur bipôlaire à effet Hall décrit dans le brevet français N° 1 388 848. La figure 2 représente une variante de montage des bobines de 15 contre-réaction. Les bobines 7 et 8 de n spires sont disposée dans l'entrefer lui-même, le plan des spires étant perpendiculaire à l'induction magnétique dans l'entrefer, et à une distance angulaire respectivement de + 3 —et de 3 — du demi—plan de référence de trace OX et donc du générateur 20 de Hall 3. Dans ce cas, l'induction dans l'entrefer en un point à la distance angulaire étant toujours donnée par la relation (1) , le flux traversant la bobine placée en ce point est donné par ' = cos p ( ©) 25 et la tension induite, pour une vitesse angulaire W du rotor, par : V' = — n p uj sin p (^ — 0) Pour une bobine située à une position angulaire J** + —-—3— où k! est un nombre entier, la tension 2p P i 30 induite est donnée par : VI = + n V' p uJcos p 0 1 - o * suivant que ki est impair ou pair. Tf 3 ^ Ceci est le cas de la bobine 7, située à -g— +-~(kj impeir) et dans laquelle est induite la tension : 35 Y_ = n V' p wOcos p 9 7 o ■ 69 03853 6 2034171 Pour tme bobine située à une position angulaire y*=kl ^ TT ÏP (où , ce qui revient au même, à la distance du générateur 4 ) : VI = + n V' p yj sin p 8 — o 5 suivant que kl est pair ou impair» Ceci est le cas de la bobine 8 , située à 3 tj—(kJj impair) et dans laquelle est induite la tension : VQ = - n V' p sin p 0 o o Ici aussi l'on dispose de tensions V^. et Yg d'amplitude 10 proportionnelle au) , que l'on peut opposer respectivement aux tensions de Hall Y^ et pour obtenir une contre-réaction tachymétrique. Ceci est valable de façon plus générale pour des bobines d'entrefer situées respectivement à des générateurs de Hall 3 et 4 . 15 De même que précédemment, on pourrait aussi utiliser deux bobines à une distance angulaire —^ ^ 1 des générateurs de Hall ou une solution mixte. Cependant les tensions de contre-réaction tachymétrique utilisées de la manière indiquée sur la figure 3 ne peuvent 20 être ajustées. La figure 4 représente trois exemples de montage dans lesquels la contre-réaction tachymétrique est réglable. On a représenté une seule voie pour la clarté du dessin. Sur la figure 4 (a) la bobine 5 est montée en parallèle avec une résis-25 tance réglable 18. (Le même montage est réalisé pour la bobine 6). Sur la figure 4 (b) , un montage potentiométrique composé de la résistance 15 et de la résistance réglable 14 est monté en parallèle avec la bobine. Enfin, sur la figure 4 (e) le montage 30 potentiométrique composé de la résistance 16 de la résistance réglable 17 est monté en parallèle sur le générateur de Hall» Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. 69 03853 7 2034171 REVENDICATIONS 1. Dispositif de contre-réaction tachymétrique pour un moteur à courant continu à effet Hall comprenant un resolveur, dont le stator comporte un anneau collecteur de flux magnétique en matériau magnétique doux et deux générateurs de Hall portés par cet anneau 5 à un angle de — électrique l'un de l'autre et dont le rotor a p paires de pôles à aimantation fixe, et un élément moteur, dont le stator comporte deux enroulements alimentés respectivement par les générateurs de Hall et dont le roto-C comporte également p paires de pôles à aimantation fixe et est lié au rotor du résol- 10 veur, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend deux bobines, disposées à un angle de électrique l'un de l'autre sur ledit anneau de façon à être soumises au champ magnétique créé par le rotor du resolveur, lesdites bobines étant situées à une même distance angulaire prédéterminée, définie pour chacune à près, P 15 respectivement des deux générateurs de Hall, et en ce que des moyens sont prévus pour connecter lesdites bobines en série chacune avec le générateur de Hall situé à ladite distance angulaire prédéterminée de ladite bobine. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que 20 lesdites bobines entourent ledit aimeau et en ce que ladite distance angulaire prédéterminée est égale à —à près pour chaque bobine, k étant un nombre entier. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites bobines sont disposées à l'intérieur dudit anneau dans 25 l'entrefer du résolveur et en ce que ladite distance angulaire prédéterminée est égale à à, près pour chaque bobine, k' étant un nombre entier. 4. Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une résistance réglable 30 connectée en parallèle sur chacune des bobines, 5. Dispositif selon les revendications 2 ou 3 , caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent, pour chaque bobine, une résistance et une résistance réglable en série connectées en parallèle sur la bobine et en ce que le générateur de Hall 69 03853 8 2034171 en série est connecté entre une borne de la bobine et le point de jonction des résistances. 6. Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent, pour chaque bobine, une résistance et une résistance réglable en série connectées en parallèle sur le générateur de Hall correspondant et en ce que la bobine est connectée entre une électrode de Hall et le point de jonction des résistances.