Brevet FR2169935A1 — publié le 19730914

L'invention concerne un procédé d'alimentation et de démarrage d'un moteur pas à pas à réluctance variable à partir d'un réseau de courant alternatif, ainsi qu'un circuit de mise en oeuvre dudit procédé. An sait que les moteurs pas à pas à réluctance variable connus branchés directement au secteur monophasé ou polyphasé, ne démarrent pas. Afin d'obtenir le couple de démarrage des moteurs pas à pas à réluctance variable, on a appliqué jusqutà présent une cage de démarrage montée sur le rotor. Un autre mode assurant la création du couple de démarrage consistait à introduire des pièces en un matériau monobloc, de manière à obtenir un couple asynchrone. Jusqu'à présent, aucun moteur électrique alimenté à partir d'un réseau de courant alternatif, ne permet d'obtenir un couple de réluctance sous forme "propre". Le couple de réluctance diun moteur est un couple du tzpe synchrone, donc ne permettant pas le démarrage; c'est pourquoi, on combine généralement un moment d'induction pour le démarrage et un moment de réluctance pour le travail synchrone. Les moteurs comportant cette combinaison sont très compliqués et chers. En outre, lesdits procédés et dispositifs connus ne garantissent pas l'absence de couple asynchrone dans les moteurs pas à pas à réluctance variable alimentés à partir du secteur de courant alternatif. Dans certaines applications desdits moteurs, la formation de ce couple est indésirable. L'invention se propose l'élaboration d'un procédé d'alimentation et de démarrage d'un moteur pas à pas à réluctance variable à partir d'un réseau de courant alternatif, ledit procédé étant dépourvu des inconvénients des modes de solution connus. L'invention concerne également un circuit permettant de mettre en oeuvre ledit procédé. L'essentiel de l'invention consiste en ce que dans l'in tervalle de chaque pas du rotor, on crée un flux tournant d'excitation. Les enroulements du moteur sont décalés dans l'espace entre eux de manière que la symétrie reste entre les axes magnétiques sur la périphérie du rotor. Lesdits enroule ments sont alimentés à l'aide d'impulsions ayant la forme de moitié de sinusoïde, Ces impulsions sont décalées dans le temps d'une valeur fonction de l'algorythme de commande du moteur par un commuta teur électronique. Les tensions entre les phases de la source d'alimentation sont décalées entre elles d'un angle suffisant pour obtenir un couple de démarrage.Pendant la période d'arrêt du moteur débranché du secteur de courant alternatif, on couple la tension continue à l'un ou à quelques enroulements du moteur. L'essentiel du circuit de mise en oeuvre dudit procédé selon l'invention, consiste en ce que l'enroulement du stator à 2 m paires de bobines ayant un seul axe magnétique (où m est le nombre de phases de la source alimentant ledit moteur) est couplé au secteur au moyen d'éléments redresseurs. Dans chaque paire de bobines, l'une d'elles est connectée par l'intermédiaire d'un élément redresseur à la source d'alimentation, de manière telle que le sens de conductibilité part de la source, tandis que l'autre bobine est connectée aussi par l'intermédiaire d'un élément redresseur à la source d'alimentation, mais de sorte que le sens de conductibilité soit dirigé vers la source. En appliquant le procédé d'alimentation selon l'invention, on obtient un démarrage d'un moteur pas à pas à réluctance variable, à couple uniquement de réluctance en l'alimentant à partir d'un secteur de courant alternatif. En effet, en amenant des signaux d'impulsions d'alimentation décalés dont la valeur est fonction de l'algorythme de commande du moteur pas à pas, dans 11 intervalle de chaque pas du moteur, on crée un flux tournant et non le flux d'excitation à impulsion. Par l'application du procédé et du dispositif de mise en oeuvre selon l'invention, on supprime la nécessité d'utiliser des enroulements complémentaires quelconques dans le moteur lui-même. En outre, on obtient l'universalité des enroulements du moteur pour le fonctionnement direct à partir d'un réseau de courant alternatif, ou soit à partir d'un commutateur électronique alimenté par les sources de courant continu selon un programme numérique0 Un autre avantage consiste en ce que la déconnexion du moteur du réseau de courant alternatif, provoque l'arrêt du rotor du moteur en position correspondant à la dernière impulsion du courant alternatif. L'objet de l'invention sera décrit d'une manière plus détaillée en se référant aux figures annexées, où, à titre d'exemple non limitatif - la figure 1 est le schéma du circuit d'alimentation du moteur pas à pas à réluctance variable à partir d'un réseau biphasé, et - la figure 2 est un graphique montrant la répartition des tensions dans les différents enroulements. Bn moteur pas tapas à réluctance variable selon ltexemple de réalisation comporte quatre enroulements W1, W2, W3 et W4, alimentés par un réseau biphasé. Lesdits enroulements sont décalés dans 11 espace entre eux de manière que les axes magnétiques soient symétriques sur le périmètre du rotor. Les enroulements W1 et > forment une paire., et de même les enroulements W2 et W4. Chaque paire est montée sur le même axe magmétique. Chaque enroulement est connecté au réseau d'alimentation par un élément redresseur.Par exemple, on a appliqué des diodes redresseuses D1,D2, D3, et Ces Ces diodes sont connectées de manière à ce qu'une des bo- bine s de chaque paire des enroulements soit couplée à la source d'alimentation de façon que le sens de conductibilité parte de la source, tandis que l'autre diode est branchée à la sour- ce de manière telle que le sens de conductibilité soit dirigé vers la source. Dans le premier cas, ce sont la diode D1 con nectée à la bobine W1 et la diode D2 connectée à la bobine W2, et dans le second cas, c'est la diode D3 qui est connectée à la bobine W3 tandis que la diode D4 est connectée à la bobine W4.Les diodes D1 et 33 sont branchées sous la tension U1, tandis que les diodes D2 et B4 se trouvent sous la tension U2. Les tensions U1 et U2 sont déphasées d'un angle suffisant pour obtenir le couple du moteur. Les tensions U1 et U2 sont les tensions entre les phases de la source d'alimentation. Les impulsions de tension appliquées aux différents enroulements du moteur présentent la forme d'une moitié de sinu sorte. Elles sont distribuées dans le temps selon l'algorythme de commande du moteur par le commutateur électronique. La distribution des tensions ayant la forme de moitiés de sinusoSde dans les différents enroulements dans l'exemple d'exécution selon l'invention du circuit d'alimentation d'un moteur à quatre enroulements mis sous tension d'un réseau biphasé est représentée sur la figure 2 du dessin. Le décalage du flanc avant d'impulsions pour les enroulements successifs, dure la moitié du temps de la durée de l'impulsion, c'est-à-dire que la fréquence du pas du moteur est 4 fois supérieure à la fréquence du réseau0 Ce fait résulte de l'algorythme de commande consigné au moteur, et il est fonction entre autres, du rapport du nombre de paires de pâles du stator et du rotor. En appliquant le procédé et le circuit objets de l'invention, il est possible d'alimenter un moteur ayant un nombre d'enroulements quelconque à partir d'un réseau ayant un nombre de phases convenables quelconque. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'alimentation et de démarrage d'un moteur pas à pas à réluctance variable à partir d'un réseau de courant alternatif, caractérisé en ce que pour chaque retendue du pas du rotor on crée un flux tournant d'excitation. 2 - Procédé selon la Revendication T, caractérisé en ce que les enroulements du moteur sont décalés entre eux de manière à respecter la syméfrie des axes maanétiques sur la périphérie du rotor, et en ce qu'on alimente lesdits enroulements avec des impulsions ayant la forme de moitié de sinusoi-des, lesdites impulsions étant décalées d'une valeur découlant de l'alagorithme de commande du moteur par un commutateur électronique, et en ce que la tension entre les phases de la source d'alimentation est décalée entre elles d'un angle suffisant pour obtenir le couple de démarrage. 3 - Procédé selon les Revendications T et 2, caractérisé en ce que durant l'arr8t du moteur déconnecté du secteur de courant alternatif, on met sous tension continue un ou plusieurs de ses enroulements. 4 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les Revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les enroulements du stator à 2 m de paires de bobines montées selon un meme axe magnétique (où m est le nombre de phases de la source d'alimentation en courant du moteur) sont connectés au réseau par des éléments redresseurs et en ce que l'une des bobines de chaque paire de bobines est connectée par les éléments redresseurs à la source d'alimentation de sorte que le sens de conductibilité parte de la source, tandis que l'autre bobine de chaque paire de bobines est connectée par les éléments redresseurs à la source d'alimentation de sorte que le sens de conductibilité soit dirigé vers la source.