Brevet FR2029802A1 — publié le 19701023

i 2029802 La présente invention concerne un collecteur à machine à courant continu. Selon!une particularité essentielle, ce collecteur est constitué par un réflecteur fixé sur l'induit de la machine à courant continu, un composant semiconducteur émet-5 tant un rayonnement et plusieurs composants semiconducteurs sensibles au rayonnement % et le réflecteur est réalisé et fixé sur l'arbre de l'induit de façon que le rayonnement provenant du composant semiconducteur émetteur et dévié par le réflecteur balaie successivement les composants semiconducteurs récepteurs 10 pendant la rotation de l'induit, le courant produit par les composants récepteurs étant utilisé pour la commande fonctionnelle du courant d'excitation, qui dépend de la'position instantanée de l'induit par rapport aux pôles du stator. Dans les machines à courant continu connues, les 15 balais frottant sur 1'induit sont considérés comme particulièrement gênants, car ils doivent être entretenus et subissent une usure inévitable. Le collecteur selon l'invention supprime ces inconvénients. La nouvelle constitution du collecteur convient particulièrement bien pour les petites machines, dont l'induit 20 est constitué par au moins un aimant permanent avec un pôle sud et un pôle nord, décalés de 180° sur le pourtour de l'induit. Dans de telles machines à courant continu, le courant dans les enroulements d'excitation, entourant les pôles du stator, est commandé en fonction de la position de l'induit par rapport aux 25 pôles. La commande du courant d'excitation selon l'invention, s'effectue sans contact, au moyen d'un rayonnement visible ou non, émis par un composant semiconducteur et dévié par un.réflecteur fixé à l'arbre d'induit. Ce réflecteur tourne avec l'arbre 30 d'induit, de sorte que le faisceau lumineux qu'il réfléchit, balaie, pendant un tour de 11 induit et en fonction de la position instantanée de l'arbre, tous les composants semiconducteurs détecteurs et.y produit un bref photocourant. Ce oôurant est amplifié de préférence par un circuit approprié, puis utilisé pour commander le 35 courant dans l'enroulement d'excitation d'un pôle statorique, correspondant au photocomposant considéré. Le nombre de composants semiconducteurs sensibles au rayonnement est de préférence égal à celui des pôles de la machine à courant continu. 70 03374 2 2029802 Une diode photoluminescente à l'arséniure de gallium se prête particulièrement bien à l'emploi comme composant semiconducteur émettant un rayonnement, tandis que des photodiodes ou phototransistors aù silicium sont utilisables comme composants 5 semiconducteurs sensibles au rayonnement. Il s'est révélé partiquiièrement avantageux de loger dans un même boîtier les composants semiconducteurs émetteur et détecteurs de rayonnement. Le composant semiconducteur émetteur est par exemple fixé au centre d'un socle cylindrique, tandis que 10 les composants semiconducteurs détecteurs sont groupés coneëntri-quement autour du précédent, & une distance constante. Les composants semiconducteurs détecteurs pont de préférence disposés à une distante angulaire constante. Afin d'assurer la protection éontre les influences extérieures, les composants semiconducteurs 15 émetteur et détecteurs sont encapsulés de préférence dans une résine à couler, transparente au rayonnement ou à la lumière. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique représentant un exemple de réalisation. 20 La figure représente un collecteur pour? une machine à courant continu tripolaire. Lçs pèles de cette machine,non représentés sur la figure, sont fixés sur le stator et décalés de 120°. Chacun d'eux est entouré par un enroulement d'excitation, dans lequel circule le courant produisant le champ tournant. 25 L'extrémité 2 de 1'arbre d'induit est en saillie sur la carcasse 1 du moteur. Cet arbre porte à l'intérieur de la carcasse un induit constitué peu* un aidant permanent, dort les pèles sont décalés par exemple de 180°. L'enroulement d'excitation des pSles stato-rlques doit être alimenté par un oourant d'exaltation dont l'in-30 tensité et le sens sont tels que le champ, magnétique produit entre le stator et l'induit constitue un phamp tournant. On utilise dans ce but des amplificateurs appropriés, dont l'entrée est attaquée par des composants semiconducteurs, détecteurs 3,... excités par un faisceau lumineux se déplaçant avec l'arbre d'induit, 35 Sur la face frontale du bout d'arbre d'induit est fixé un réflecteur 4, bombé par exemple, et dont la face dirigée vers l'arbre est concave. Le réflecteur peut toutefois être constitué aussi, comme l'indique la figure, par un miroir plan, fixé sur 70 03374 3 2029802 l'extrémité biseautée de l'arbre d'induit. En regard du réflecteur est disposé un boîtier 5, essentiellement constitué par un socle cylindrique 6 en matériau isolant, dont la face en regard du réflecteur est métallisée par endroits. Des connexions 5 7s isolées entre elles et par rapport aux armatures de métal- lisation 8, traversent le socle. Une électrode d'une diode photoluminescente 9 à l'arséniure de gallium est soudée sur l'armature de métallisation 8, au centre de la surface du boîtieur en regard du réflecteur 4. Cette diode photoluminescente est entourée 10 concentriquement par trois photodiodes au silicium 3 équidistantes, décalées-de 120° . Une électrode de chaque photodiode est reliée électriquement à l'armature de métallisation 8 du socle. La seconde électrode de chaque photodiode 3 et la seconde électrode de la diode photoluminesôente 9 sont reliées chacune par un mince 15 fil 10 à un fil de connexion traversant le socle. Les composants semiconducteurs 3 et 9, la surface du socle et par suite les fils minces 10 sont encapsulés dans une résine plastique transparente 11 et protégés ainsi eontre les•influences extérieures. La diode photo-luminescente 9 est alimentée jïar ùn courant qui produit un fais-20 ceau lumineux 12, ininterrompu dans le temps. Ce faisceau 12 tombe sur le réflecteur 4, qui démarre" ou tourne déjà, puis forme le faisceau réfléchi 13 qui tombe sur le boîtier contenant les composants semiconducteurs. La forme de la surface du réflecteur dévie ce faisceau lumineux 13 de façon que, pendant la rotation de 25 l'arbre d'induit ou du réflecteur, il balaie successivement les photodiodes 3 disposées en cercle et y produise un bref photocourant, décalé dans-le temps et assurant une commande fonctionnelle du courant correspondant à une photodiode dans un enroulement d'excitation. 30 Le boîtier 5 contenant les composants sémieonduc- teurs est de préférence disposé par rapport au réflecteur 4 fixé sur l'arbre d'induit, de façon que l'axe de ce dernier coïncide avec celui du socle-boîtier cylindrique. li est évident que les diodes photoluminescentes peuvent être' remplacées par des 35 transistors photoluminescents et les photodiodes par des phototransistors. Il est également possible de faire varier à volonté le nombre de photoéléments. 70 03374 -2029802 REVENDICATIONS . ^ 1 - Collecteur de machine à courant contlnus caractérisé en ce qu'il est constitué par un collecteur fixé sur l'induit de la machine* un composant semi-conducteur émettant un 5 rayonnement et plusieurs composants semi-conducteurs sensibles au' rayonnement, le réflecteur est réalisé et fixé sur l'arbre d'indui^ de façon que le rayonnement provenant du composant - semi-conducteur émetteur et dévié par le réflecteur balaie successivement, pendant la rotation de l'induit, les composants semi-conducteurs détecteurs 10 le courant produit par ces derniers servant à la commande fonctionnelle du courant d'excitation, qui dépend de la position instantanée de 1'induit par rapport aux pôles du stator= ' 2 - Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de composants semi-conducteurs sensibles au 15 rayonnement est égal à celui des pôles de la machine à courant continu, 3 - Collecteur selon la revendication l.ou 2, caractérisé en ce que l'induit porte au moins un aimant permanent comportant vin pôle sud et un pôle nord„ 20 4 - Collecteur selon une des revendications précéden tes, caractérisé par l'emploi d'une diode photoluminescente à l'arséniure de gallium comme composant semi-conducteur émettant un rayonnement _ _ 5 - Collecteur selon une des revendications précé-25 dentes, caractérisé par l'emploi de photodiodes ou de phototransistors au silicium comme composants semirconducteurs sensibles au rayonnement. 6 - Collecteur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants semi-conducteurs 30 émetteur et détecteurs sont logés dans un boîtier commune •: 7 - Collecteur selon revendication 6, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur émettant un rayonnement est disposé au centre d'un socle de boîtier cyclindrique et entouré concentriquement par les composants semi-conducteurs détecteurs 35 équidistants, ces derniers présentant tous une distance angulaire constante„ _ • COPY 70 03374 5 2029802 8 - Collecteur selon la revendication 6 ou J, caractérisé en ce que les composants semi-conducteurs* émetteur et détecteurs de rayonnement sont encapsulés dans une résine synthétique transparente au rayonnement„ 9 - Collecteur selon une des revendications précédentes.» caractérisé en ce que le réflecteur est fixé sur la face frontale -de l'arbre d'induit et que le boîtier contenant tous les compo sants semi-conducteurs est disposé par rapport audit arbre de façon que son axe coïncide avec celui du socle de boîtier,, COPY ]