Brevet FR2169865A1 — publié le 19730914

La présente invention concerne un générateur de fréquence inductif, avec un stator qui contient un enroulement inducteur, excité magnétiquement, et un rotor qui ferme le circuit magnétique et forme des entrefers avec le stator, dans deux zones annulaires, le stator et le rotor d'une de ces zones au moins étant munis de dentures semblables, qui produisent une variation périodique du flux magnétique, correspondant la vitesse du rotor. Dans les générateurs de fréquence connus de ce type, le stator forme un seul circuit magnétique et l'enroulement inducteur est par suite constitué d'une seule bobine > disposée entre les branches cylindriques du circuit magnétique. L'excitation de ce dernier peut s'effectuer au moyen d'un courant continu, circulant dans la bobine d'induction elle m8me ou dans un enroulement d'excitation distinct, ou d'un champ magnétique permanent. Par suite de la variation périodique de la réluctance et par suite du flux magnétique lors du décalage relatif des dentures statorique et rotorique, il apparait dans la bobine en tension utile, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du rotor. Lorsqu'un tel générateur de fréquence se trouve proximité de sources perturbatrices électromagnétiques, telles que moteurs alternatifs, transformateurs ou oscillateurs, des tensions parasites sont en outre induites dans la bobine du générateur de fréquence, se superposent è la tension utile et peuvent être très supérieures à cette dernière. Outre cette superposition, la tension parasite module la tension utile en amplitude. Par suite de la superposition et de la modulation d'ampli tude, la tension de sortie subit une modulation de fréquence lors du traitement du signal dans une bascule de Schmitt ou un circuit similaire en aval. I1 apparatt donc, même dans le cas d'une rotation parfaitement régulière du rotor, une tension de sortie modulée en fréquence, alors que sa fréquence, proportionnelle à la vitesse du rotor, devrait être constante. La modulation en fréquence résultante de la tension utile perturbe une régulation ou une commande pour laquelle la tension utile du générateur de fréquence constitue la valeur instantanée de la vitesse. Un blindage magnétique suffisant du générateur de fréquence ou des sources perturbatrices exige un appareillage important, dans la mesure où il est réalisable. I1 en est de même pour d'autres dispositions, telles que l'emploi de filtres qui ne peuvent d'ailleurs être couronnées de succès que dans des conditions déterminées. L'invention a pour objet un générateur de fréquence inductif présentant les caractéristiques précitées et dont le signal de sortie ne contient que de faibles composantes de tensions parasites, même en présence de champs électromagnétiques parasites. Selon une caractéristique essentielle de I'invention, le stator forme deux circuits magnétiques ou groupes de circuits magnétiques, répartis sur sa circonférence et dont chacun porte un enroulement partiel, l'excitation magnétique des deux circuits ou groupes, rapportée à la position choisie des enroulements partiels, étant de sens opposé et les enroulements partiels étant interconnectés de façon que les tensions utiles induites s'additionnent en phase. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale simplifiée d'un premier exemple de réalisation d'un générateur de fréquence; la figure 2 est une vue en plan du stator du générateur de fréquence selon figure 1; la figure 3 est une coupe axiale simplifiée d'un second exemple de réalisation d'un générateur de fréquence; la figure 4 est une vue en plan du stator du générateur de fréquence selon figure 3; la figure 5 est une coupe axiale simplifiée d'un troisieme exemple de réalisation d'un générateur de fréquence; la figure 6 est une vue en plan du stator du générateur de fréquence selon figure 5; et la figure 7 représente schématiquement deux enroulements partiels d'un générateur de fréquence selon l'invention, reliés à un réseau pour l'addition de fractions ajustables des tensions induites. Dans tous les exemples de réalisation représentés (figures 1 à 6), le rotor 1 et le stator 2, dont la suspension commune n'est pas représentée, sont constitués par un matériau magnétique doux. Le rotor 1 porte deux courtes branches cylindriques 3 et 4. Le stator 2 comporte une branche 5 également cylindrique, en regard de la branche intérieure 3, La branche en regard de la branche extérieure 4, et initialement cylindrique aussi, est par contre divisée en deux parties arquées et séparées 8 et 9 par deux ouvertures 6 et 7. Ces dernieres sont diamé tralement opposées. Le rotor et le stator forment des entrefers entre les branches 3 et 5, ainsi qu'entre la branche 4 et les parties arquées 8 et 9. La branche cylindrique 4 du rotor et les parties arquées 8 et 9 du stator sont munies de dentures 4', 8' et 9' semblables et correspondantes. Ces dentures étant connues dans le cas de générateurs de fréquence, elles sont simplement indiquées sur le dessin et munies d'un repère sur la figure 2 uniquement. Dans chacun des exemples de réalisation, deux circuits magnétiques sont ainsi formés sur la circonférence du stator; chacun d'eux comprend les zones annulaires 10 et 11 du stator 2 ou du rotor 1. Le premier circuit magnétique (à gauche) est constitué par les éléments 5-10-8 du stator et 4-11-3 du rotor, le second circuit magnétique (à droite) par les éléments -1O-9 Qu stator et 4-11-3 du rotor. Les autres pièces du stator et du rotor, non encore mentionnées, ont une fonction purement mécaniques dans chacun des exemples de réalisation et pourraient donc être fabriquées aussi dans un matériau amagnétique. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, chacune des deux parties arquées 8 et 9 du stator 2 porte un enroulement partiel en croissant 12 ou 13, adapté à sa forme et représenté par deux enroulements sur la figure. Les faisceaux intérieurs de ces enroulements partiels sont logés dans une première chambre, formée par la branche cylindrique 5 et la partie arquée 8 ou 9 du stator. Une enveloppe cylindrique 14 forme une seconde chambre annulaire sur le stator, pour le logement et la protection des faisceaux extérieurs des enroulements partiels. Dans l'exemple de réalisation considéré, les deux enroulements partiels 12 et 13 de l'enroulement inducteur du stator 2 constituent aussi l'enroulement d'excitation dès deux circuits magnétiques précédemment décrits, auxquels ils correspondent. Ils sont reliés à une source de courant 16 par une résistance additionnelle 15 relativement élevée et branchés en série avec une polarité telle que l'excitation des deux circuits magnétiques, situés à gauche et à droite du dessin, se fait en sens inverse. Lorsque les courants circulent dans le sens représenté par les flèches, le sens du flux magnétique dans les deux circuits est alors tel qu'un pôle N apparat dans le haut de la pièce arquée 8 et un pôle S dans le haut de la pièce arquée 9. Le fonctionnement est alors le suivant. Les variations périodiques de la réluctance, produites par les dentures précitées 4', 8' et 4', 9' lors de la rotation du rotor, entraînent des variations en phase du flux magnétique dans les deux circuits situés à gauche et à droite sur le dessin et comprenant la branche 8 ou 9. Les tensions ainsi induites dans les enroulements partiels 12 et 13 sont par suite additionnées dans le même sens, avec le couplage adopté. Le comportement des deux circuits magnétiques est par contre différent pour un champ parasite. Soit un tel champ parasite, dont les lignes de force sont axiales et dirigées, à l'instant considéré, de bas en haut (sur la figure 1). Dans la branche 8, le champ magnétique produit par l'excitation en courant continu est dirigé vers le haut et se trouve ainsi amplifié; dans la branche 9 par contre, le flux magnétique dirigé vers le bas est réduit sensiblement de la méme valeur. Les tensions parasites induites dans les deux enroulements partiels 12 et 13 sont donc en opposition de phase, de sorte qu'elles se compensent pratiquement lors de l'addition des tensions induites dans les deux enroulements partiels. L'exemple de réalisation des figures 3 et 4 diffère de celui des figures 1 et 2 par la disposition is deux enroulements partiels. Chaque enroulement partiel 12' ou 13' entoure dans ce cas la partie arquée 8 ou 9 qui lui correspond et la branche intérieure annulaire 5. Dans les générateurs de fréquence selon figures 1 et 2 ou 3 et 4, les enroulements partiels 12 et 13 ou 12' et 13' entourent des branches de circuit magnétique parallèles à l'axe du générateur. I1 n'en est plus ainsi dans l'exemple de réalisation des figures 5 et 6. Les enroulements partiels 12" et 13" entourent dans ce cas les branches des circuits magnétiques, disposées radialement entre les parties arquées 8 et 9, et formées par la zone annulaire 10. Le stator 2' est complété par deux enveloppes cylindriques 17 et 18, formant une chambre annulaire supplémentaire pour le logement et la protection des faisceaux des enroulements partiels situés sur la face inférieure du stator (à la figure 5). Dans la mesure où la position du générateur de fréquence par rapport à un champ parasite électromagnétique ou à la résultante de plusieurs champs parasites est telle que les tensions parasites induites dans les deux enroulements partiels sont égales, l'addition des tensions induites assure une compensation parfaite des tensions parasites; il est possible de déterminer la position optimale du stator en faisant tourner ce dernier par rapport à l'axe rotorique, jusqu'à ce que la somme des deux tensions parasites partielles en opposition de phase s'annule ou passe par un minimum. I1 est toutefois possible d'obtenir aussi une tension parasite minimale quand les tensions parasites partielles induites dans les deux enroulements partiels ont une amplitude différente. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux enroulements partiels du stator 2, tels que 12 et 13, ne sont alors pas branchés directement en série, mais reliés à un réseau qui permet l'addition de fractions réglables des tensions induites dans les enroulements partiels. La figure 7 représente un exemple de réalisation simple d'un tel montage. Sur la figure 7, chacun des enroulements partiels 12 et 13 est en parallèle, par l'intermédiaire d'un condensateur 19 ou 20, avec un diviseur de tension 21 ou 22 dont la résistance est très supérieure à la sienne. Les tensions apparaissant entre la borne 25 et le curseur 21 ou 22 des diviseurs de tension sont branchées en série. Pour l'équilibrage à la perturbation minimale, les deux diviseurs de tension sont d'abord amenés sur leur position maximale. Le diviseur de tension 21 ou 22, correspondant à l'enroulement partiel dans lequel la tension parasite maximale est induite, est alors ajusté de façon que la somme des tensions parasites partielles en opposition de phase des deux enroulements partiels 12 et 13 s'annule ou passe par un minimum sur les bornes de sortie 23 et 24. Au lieu de deux circuits magnétiques, le générateur de fréquence selon l'invention pourrait aussi former deux groupes de circuits magnétiques, répartis sur la circonférence du stator. Un circuit du premier groupe peut alors être suivi d'un circuit du second groupe. Les enroulements partiels correspondant aux circuits des deux groupes sont branchés en série dans chaque groupe. Le couplage s'effectue ensuite comme dans les exemples de réalisation précédemment décrits. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications I. Générateur de fréquence inductif avec un stator, excité magnétiquement et qui comporte un enroulement inducteur, et un rotor qui ferme le circuit magnétique et forme des entrefers avec le stator, dans deux zones annulaires, le stator et le rotor d'une de ces zones au moins étant munis de dentures semblables, qui produisent une variation périodique du flux magnétique correspondant à la vitesse du rotor, ledit générateur étant caractérisé en ce que le stator forme deux circuits magnétiques ou groupes de circuits magnétiques, répartis sur sa circonférence et dont chacun porte un enroulement partiel, l'excitation magnétique des deux circuits ou groupes, rapportée à la position choisie des enroulements partiels, étant de sens inverse et les enroulements partiels étant branchés de façon que les tensions utiles induites soient additionnées en phase. 2. Générateur de fréquence selon revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements partiels entourent des branches des circuits magnétiques parallèles à l'axe. 3. Générateur de fréquence selon revendication 2, caractérisé en ce que deux ouvertures divisent une des branches annulaires du circuit magnétique en parties arquées séparées dans le stator. 4. Générateur de fréquence selon revendication 3, caractérisé en ce que les ouvertures sont diamétralement opposées. 5. Générateur de fréquence selon une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chacune des parties arquées porte un enroulement partiel adapté à sa forme. 6. Générateur de fréquence selon une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la branche annulaire extérieure est divisée et chacun des deux enroulements partiels entoure la partie arquée qui lui correspond et la branche annulaire intérieure. 7. Générateur de fréquence selon revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements partiels entourent les branches des circuits magnétiques disposées radialement entre les parties arquées. 8. Générateur de fréquence selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'excitation des circuits magnétiques est assurée par l'enroulement inducteur même. 9. Générateur de fréquence selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'excitation de chaque circuit magnétique est assurée par un enroulement d'excitation propre. 10. Générateur de fréquence selon une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que l'excitation des circuits magnétiques est assurée par des aimants permanents. 11. Générateur de fréquence selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les enroulements partiels sont reliés à un réseau permettant d'additionner des fractions réglables des tensions induites dans les enroulements partiels, de façon que la somme des tensions parasites s'annule meme dans le cas d'une induction asymétrique d'un champ parasite électromagnétique.