Brevet FR2138065A1 — publié le 19721229

L'invention concerne un moteur électrique triphasé, et, plus particulièrement, un moteur électrique triphasé à rotor bobiné muni d'un dispositif électronique de commande de vitesse incorporé. antérieurs Les dispositifs de commande de vitesse de moteur électrique/ présentent divers inconvénients que la présente invention vise à résoudre, notamment en incorporant le dispositif au moteur. Dans ce but l'invention propose notamment un moteur électrique comportant, dans un carter, un stator alimenté en triphasé, un rotor calé sur un arbre rotatif et dans lequel le stator induit un courant triphasé et un ventilateur tournant avec l'arbre, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'organes électroniques commandés portés par le ventilateur ou une autre pièce solidaire de l'arbre. Chaque organe électronique comporte une anode et une cathode reliées à deux phases respectives parmi les trois phases du rotor. Ainsi sont constituées entre les trois phases du rotor des liaisons électriques lorsque les organes électroniques sont excités. Ces liaisons permettent de mettre graduellement le rotor en court-circuit. L'électrode de commande de chacun desdits organes, constituée par exemple par des thyristors, est reliée par un système de liaison, comportant une bague calée sur l'arbre et tournant avec lui et un élément collecteur fixe en contact avec la bague, a' une commande de réglage ou de déclenchement extérieure au moteur. L'invention fournit ainsi un moteur comportant un dispositif de commande de vitesse incorporé permettant un réglage précis de la vitesse. Le moteur conforme à l'invention comporte un dispositif électronique de commande incorporé qui règle l'intensité du courant qui traverse le rotor et permet de court-circuiter progressivement les phases du rotor. L'invention fournit également un moteur électrique triphasé dans lequel on diminue la puissance mécanique sur l'arbre du moteur de façon à réduire sa vitesse. Grâce au dispositif de commande incorporé au moteur, on réalise une économie de puissance pouvant atteindre 90% et plus, portant sur la puissance dissipée par effet Joule, par rapport à un moteur de type courant muni d'un dispositif externe de commande suivant l'art antérieur. Grâce au dispositif de commande incorporé suivant l'inven tion, il est possible d'obtenir un moteur électrique triphasé dans lequel on n'utilise que des fractIons prédéterminées et présélectionnées des ondes sinusoïdales du courant induit dans le rotor du moteur. L'invention permet enfin d'obtenir une commande précise et efficace pour n'importe quelle puissance demandée au moteur dans les limites de sa puissance nominale. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit d'un dispositif constituant un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure l est une vue en coupe longitudinale du moteur suivant l'invention; et - la figure 2 est un diagramme schématique montrant les liaisons et les composants du dispositif de commande incorporé du moteur de la figure 1. Le moteur 10 illustré en figure 1 est logé dans un carter 12 percé d'une série de trous et d'ouvertures. L'une des ouvertures, désignée par 24, sert au passage des câbles d'alimentation L1, L2 et L3 qui alimentent le stator 14. Une autre ouverture, désignée par 26, livre passage à des conducteurs 26 qui vont à un organe externe de commande , de déclenchement ou de contrôle (non représenté). Une ouie 28 du carter est destinée à laisser entrer de l'air frais provenant de l'extérieur du carter, air destiné à refroidir le moteur 10. Il est bien évident que l'emplacement de ces ouvertures et ouïe peut varier, celui qui est indiqué sur le dessin ne constituant qu'un exemple. Des passages 20 et 20' ménagés aux extrémités opposées du carter 12 livrent passage à un arbre 18 qui porte le rotor 16 du moteur. Cet arbre tourne de façon classique sur des roulements 22 et 22' ou des paliers équivalents. Le stator 14 est excité de façon classique par le courant amené par les câbles L1, L2 et L3 et il induit dans le rotor 16 des courants de caractéristiques similaires à celles des courants statoriques. Le rotor 16 est monté à demeure ou calé sur l'arbre 18 de façon à tourner avec lui et à l'entraîner en rotation avec les caractéristiques désirées. Un ventilateur 30 fixé sur l'arbre 18 est placé à proximité du stator 14 et du rotor 16. Le rôle de ce rotor est d'aspirer de l'air frais, par exemple à travers l'ouie 28, et de le faire passer dans l'entrefer et sur d'autres portions du moteur, de fa çon à refroidir l'intérieur du carter. Une pluralité d'organes électroniques d'un type propre à régler l'écoulement du courant qui les traversent sont couplés au ventilateur 30. Ces organes électroniques sont, dans le mode de réalisation illustré, au nombre de quatre désignés respectivement par les références 32, 34, 36 et 38. Ces organes électroniques commandés 32 à 38 ont leurs anodes et leurs cathodes électriquement reliées à des phases respectives du rotor par l'intermédiaire de conducteurs 42. Cette connexion peut être directe ou par l'intermédiaire de trous,tels que 40,percés dans le corps du ventilateur. Un autre conducteur, tel que 44, relie l'élément de commande (grille, porte ou gâchette) de chacun des organes électroniques 32 à 38 à une bague ou à un organe similaire 46, 48, 50 ou 52 respectif. Ces bagues sont fixées sur l'arbre 18 dont elles sont électriquement isolées. Sur ces bagues 46 à 52 portent des balais correspondants 54, en carbone ou matériau comparable, de fa çon à établir un contact glissant et à relier chaquebague à un fil correspondant 56 qui sort du carter par l'ouverture 26. Les fils 56 sont reliés à un dispositif de commande ou de déclenchement (non représenté) dont le rôle sera défini plus loin dans ses grandes lignes. On voit que chacun des organes électroniques est chacune monté avec son anode et sa cathode reliées/a un point-déterminé de l'enroulement d'une phase du rotor, tandis que sa grille, sa porte ou sa gâchette, suivant le cas, est reliée au dispositif de commande. Il est bien évident pour l'homme de l'art que le nombre d'organes électroniques peut être modifié, sous la seule condition qu'il reste possible de relier l'ensemble des trois phases du rotor l'une à l'autre par l'intermédiaire de ces organes, de façon à constituer des trajets unidirectionnels de courant de chacune des phases aux deux autres, suivant la polarisation du courant induit dans chaque phase par le stator. Etant donné que l'arbre 18, lorsqu'il tourne sous l'action du couple exercé par le rotor 16, entraîne le ventilateur 30 et la pluralité d'organes électroniques 32 à 38 qu'il porte ainsi que la pluralité correspondante de bagues 46 à 52, tous ces composants tournant en même temps et à la même vitesse, il n'y a guère de risque que les conducteurs assurant les liaisons électriques s'emmêlent, se cassent cu s'erdommagentw puisqu'ils ne subissent pratiquement pas de cor.tratnteb Si l'on se reporte maintenant a la figure 2 qui montre schématiquement les liaisons électriques d moteur suivant l'invention, on voit que le rotor représenté est du type couplé en étoile. Mais l'invention est tout aussi applicable lorsque le rotor est monté en triangle ou suivant tout autre configuration. Les bornes libres des trois phases du rotor sont respectivement désignées par les numéros de référence 1, 2 et 3. A la borne 1 de la première phase sont reliés deux des organes électroniques commandés ES1 et ES3, le premier ayant son anode reliée au point de connexion PCl et le second ayant sa cathode reliée au point de connexion PC1A, ces deux points de connexion étant reliés à la borne 1. On comprendra sans peine que ces organes électroniques sont dans une disposition inversée, de sorte que la cathode du premier est reliée par le point de connexion PC2 à la borne 2 de la seconde phase, tandis que l'anode du second est reliée à la même borne par le point de connexion PC2A. En conséquence on voit que les bornes 1 et 2 peuvent être reliées l'une à l'autre, quelle que soit la polarité respective des courants qui parcourent les phases correspondantes. Par ailleurs la borne de phase 2 est également reliée à la borne de phase 3 par l'intermédiaire d'une autre paire d'organes électroniques ES2 et ES4 montés de façon comparable aux organes précédents mais dans une disposition inversée. La cathode de l'un de ces organe s, désigné par ES2*est reliée au point de connexion PC2 de la cathode de l'organe ES1. t'anode de l'organe ES2 est reliée par le point de connexion PC3 à la borne de phase 3. Au contraire l'organe électronique ES4 a son anode qui est reliée par le point PC2A à la borne de phase 2, comme l'anode de l'organe ES3. Ainsi les deux organes ES1 et ES3 (qui relient les bornes de phase 1 et 2), ainsi que les organes ES2 et ES4, -sont dans une disposition inversée l'une de l'autre et permettent de répondre à toute polarisation relative possible des courants dans le circuit. On pourra d'ailleurs trouver une description plus précise des conditions de fonctionnement dans la demande de brevet déposée le même jour que la présente demande, aux noms des mêmes titulaires, pour "Dispositif de commande électronique de la vu Ces se d'yin moteur à rotor bobiné", notamment en se reportant aux figures 2, 3 et 4 de cette demande. Un conducteur provenant de l'électrode de commande (grille, porte ou gâchette) de chacun s organes électroniques ES1 et ES4 du circuit est relié à une bague correspondante parmi les bagues CG, CG2, CG3 et CG4 (correspondant aux bagues 46 à 52 de la figure 1) qui sont placées à l'intérieur du carter du moteur, sur l'arbre 18 de celui-ci. Des conducteurs électriques mis en contact avec les bagues respectives CGî et CG4 sont reliés aux plots A, B, C et D d'un dispositif de commande ou de déclenchement MC représenté par un simple cadre sur la figure 2. Le dispositif de commande ou de déclenchement a pour fonction d'exciter l'électrode de commande (grille, porte ou gâchette) de chaque organe électronique ES1 à ES4. Cette excitation permet à un courant de circuler dans la direction appropriée, à partir d'un instant et dans une mesure qui peuvent être réglés de fa çon précise, à l'aide d'une tension de polarisation par rapport à la cathode de l'organe électronique. Il est évident pour l'homme de l'art que le dispositif de commande MC peut autre d'un type quelconque parmi ceux qui permettent d'assurer la régulation requise du courant. Le rôle du circuit de commande est de mettre en court-circuit progressif les trois phases du rotor, et de provoquer ainsi la circulation pendant des intervalles de temps convenables de courants préselectionnés de sens convenable qui sont déterminés de façon précise à l'aide des organes électroniques ES1 à ES4 commandés par le dispositif MC, comme il a été indiqué. Les organes électroniques de réglage de la circulation des courants, désignés par ESI, ES2, ES3 et ES4 sont avantageusement des thyristors, ou des composants similaires permettant de régler la circulation de courants alternatifs. Ainsi, on voit que l'invention fournit un moteur triphasé à rotor bobS muni d'un système de commande de vitesse incorporé ou intégré qui permet de régler de façon effective la vitesse du moteur depuis une valeur qui est de l'ordre de 5 % de la vitesse nominale jusqu'à cette vitesse, aussi bien dans le sens de l'accroissement que de la diminution de la vitesse, de toute valeur à toute autre à ce domaine. Référence peut être faite à la demande parallèle déjà mentionnée pour ce qui est du mode exact de réglage. L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple et il doit être entendu que la portée du osent brevet s'étend aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique triphasé comportant, dans un carter, un stator alimenté en triphasé , un rotor calé sur un arbre rotatif et dans lequel le stator induit un courant triphasé, et un ventilateur tournant avec l'arbre, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'organes électroniques commandés, portés par le ventilateur ou une autre pièce fixée à l'arbre, et comportant chacun une anode et une cathode reliées à deux phases respectives parmi les trois phases du rotor pour constituer des liaisons électriques entre les trois phases du rotor lorsqu'ils sont excités et pour mettre ledit rotor graduellement en courtcircuit, l'électrode de commande de chacun desdits organes électroniques étant reliée à un système de liaison du genre à bague calée mr l'arbre et tournant avec lui, chacune des bagues étant associée à un élément connecteur de contact avec elle , élément relié par un conducteur à une commande, extérieure au moteur de réglage ou de déclenchement. 2. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits organes électroniques est constitué par un organe régulateur de courant alternatif du courant induit dans le rotor,et en ce que tous lesdits organes électroniques sont montés électriquement de façon à effectuer une mise en courtcircuit de l'ensemble des trois phases du rotor bobiné quelles que soient les conditions de polarité du courant induit. 3. Moteur électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électrode de commande, du genre grille, porte ou gâchette, de chacun desdits organes électroniques réglant la circulation du courant est reliée à ladite commande de réglage ou de déclenchement de façon à être excitée par elle à un instant et avec une amplitude choisis pour que chacun desdits organes électroniques permette l'écoulement d'une quantité déterminée de courant dans la direction appropriée, suivant la polarité du courant, pour arriver à un court-circuit progressif. 4. Moteur électrique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplitude et l'instant d'application du potentiel électrique appliqué à l'électrode de grille, de porte ou de gâchette de chacun desdits organes électroniques sont commandés par la commande de réglage ou de déclenchement de façon à n'autoriser le passage d'un courant à travers lesdits organes électroni aues que pendant une fraction prédéterminée et réglable de la période du courant. 5. Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant induit dans le rotor est modifié sans augmenter ou diminuer de façon notable la résistance totale du circuit rotorique, de sorte que la dissipation d'énergie sous forme de chaleur due à l'effet Joule est rendue minimale. 6. Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits organes électroniques est constitué par un thyristor.