Brevet FR2340642A1 — publié le 19770902

L'invention concerne un montage de commande pour moteur à courant continu sans collecteur, comportant un rotor à aimants permanents et n enroulements de stator avec un nombre quelconque de paires de pâles, ces enroulements de stator étant connectés successivement à une source de courant continu au moyen de flip-flops et la connexion étant effectuée à l'aide de signaux qui sont induits, par suite de la rotation du rotor, dans les enroulements de stator ou dans des enroulements auxiliaires additionnels Un montage de commande de ce type est connu d'après le brevet allemand NO 1 224 824.Dans ce brevet est décrit également un montage de commande pour quatre ou six phases etc., dans lequel sont comparées les amplitudes des tensions induites dans deux enroulements voisins et dans lequel un flip-flop déterminant la connexion de la phase immédiatement suivante est enclenché en cas d'identité de ces amplitudes, tandis qu'un flip-flop jusque là connecté pour alimenter la phase précédemment utile est ramené en arrière. On sait que ces montages de commande connus nécessitent des circuits de démarrage ou des dispositifs de lancement distincts, car ils ne sont à même d'assurer la commutation qu'à partir d'un nombre de tours détermine. La présente invention a pour but de perfectionner les montages de commande connus, de façon que lauto-commutation puisse intervenir à partir d'un très petit nombre de tours, sans que des perturbations dues au couplage des courants du moteur risquent de déphaser la commutation. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait qu'il est prévu des moyens de connexion pour engendrer une impulsion de palpage chaque fois que la tension individuelle induite est en une relation prescrite avec une tension de comparaison dérivée de l'une au moins des tensions induites, cette relation étant choisie de telle façon qu'au moment où est engendrée l'impulsion de palpage, les valeurs instantanées des tensions induites utilisées soient relativement grandes et non chargées par le courant d'enroulement, qu'il est prévu des moyens d'emmagasinage qui, à l'apparition d'une impulsion de palpage, prennent des états correspondant aux signes algébriques des tensions induites, que les moyens de connexion pour engendrer les impulsions de palpage sont reliés aux flip-flops de manière qu'un seul d'entre eux seulement se trouve chaque fois en position de travail, et qu'il est prévu des moyens pour comparer les états des moyens d'emmagasinage correspondant à la position du champ du rotor à la position des flip-flops qui correspond à la position du champ du stator, un signal de commande pour bloquer l'enclenchement des flip-flops et/ou celui des enroulements du stator étant engendré si les états individuels des moyens d'emmagasinage ne sont pas en une relation prescrite avec les positions individuelles des flip-flops. En analogie avec le montage de commande précité pour quatre ou six phases etc., l'invention est donc basée sur la production d'une impulsion lorsque deux tensions induites forment entre elles un rapport déterminé, et sur l'utilisation de cette impulsion pour commuter l'un de plusieurs flip-flops en vue de l'enclenchement du moteur. Toutefois, conformément à l'invention, on examine, à chaque instant de production de cette impulsion, si les signes algébriques des tensions induites dans les trois enroulements correspondent à un état de consigne. Les impulsions d'avancement engendrées de façon erronée par les courants du moteur au démarrage à petite vitesse peuvent être ainsi décelées et une correction peut avoir lieu pour interrompre temporairement l'enclenchement du moteur et/ou la connexion successive des flip-flops. Grâce à cette surveillance avec faculté de correetion, il devient possible de mettre en oeuvre le montage de commande, même avec de très petits nombres de tours, pour lesquels de telles falsifications sont le plus probables.La mesure supplémentaire consistant à engendrer des impulsions de palpage à des instants où les trois tensions induites sont relativement élevées apporte également une amélioration dans le même sens, étant donné qu'à ces instants, les signes algébriques peuvent être reconnus, même pour une petite amplitude des tensions induites, malgré les chutes de tension dues aux courants d'enroulement. Un autre avantage que procure l'utilisation des enroulements du stator pour la production des tensions induites réside en ce que les tensions de commande utilisées sont dérivées seulement d'enroulements de stator non chargés. Pour la production des impulsions de palpage, il est prévu, de préférence, pour chaque phase, un élément comparateur et un générateur de tension de référence qui produit un signal proportionnel à la valeur de crête de la tension induite, ce signal étant comparé à la valeur instantanée de la tension induite dans l'élément comparateur et l'impulsion de palpage étant engendrée finalement lorsque ces tensions présentent entre elles un rapport déterminé et que leur différence varie simultanément dans la direction prescrite.Comme générateur de référence, on peut utiliser une mémoire de tension de pointe avec filtre additionnel ; pour l'obtention d'une tension de référence commune aux trois comparateurs, il est possible également de redresser à une seule phase les trois tensions induites et de former la moyenne instantanée de la somme, en n'exploitant que celles des demi-ondes qui ne sont pas chargées par le courant d'enroulement. Un autre moyen de-production des impulsions de palpage consiste à comparer la tension individuelle induite à une fraction prédéterminée de la tension induite cycliquement suivante et à déclencher l'impulsion de palpage lorsque l'égalité existe et que la différence varie simultanément dans la direction prescrite. Selon une forme de réalisation préférée, les flip-flops sont couplés en un compteur annulaire, que toutes les impulsions de palpage enclenchent et font avancer. Par compteur annulaire, il faut entendre ici un composant de construction qui, en raison d'impulsions à son entrée, permute cycliquement de façon continue un modèle de sortie prédéterminé . I1 peut s'agir, par exemple, d'un compteur avec décodage approprié, ou d'une mémoire à décalage convenablement connectée. Le montage de commande ainsi agencé peut intervenir très rapidement à la phase de démarrage du moteur arrêté. Pour le démarrage, il suffit par conséquent d'une seule ou d'un petit nombre d'impulsions, qui sont amenées au compteur annulaire ou réparties sur les flip-flops de façon que le compteur ou les flip-flops alimentent en courant l'un après l'autre les enroulements du moteur. La succession de ces impulsions dans le temps est programmée à l'avance. Elle doit tenir compte du moment d'inertie et du couple de rotation du moteur. Le passage sur l'auto-commutation a lieu dès que des impulsions de palpage exploitables sont engendrées et qu'un synchronisme est constaté. Selon une forme de réalisation préférée, les impulsions de démarrage précitées sont engendrées dans un mécanisme de commande numérique, les valeurs relatives des intervalles de temps des impulsions de démarrage étant contenues dans une mémoire à valeur fixe, et les valeurs absolues étant déterminées par la fréquence du cycle. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. - la figure 1 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation de l'invention avec compteur annulaire pour un moteur triphasé - la figure 2 est un diagramme des trois tensions induites en fonction du temps - la figure 3 reproduit un tableau de connexion ; - la figure 4 représente un montage possible en vue de la formation de l'impulsion de palpage et de la déduction du signe algébrique - la figure 5 montre une variante de la figure 4 - la figure 6 est un schéma synoptique d'un autre exemple de réalisation avec trois flip-flops non connectés entre eux. Dans la figure 1, les trois enroulements du moteur (ou des enroulements auxiliaires distincts) sont reliés aux bornes 1 à 3. Les tensions sont amenées à des détecteurs 4 à 6, qui délivrent chacun à leur sortie T l'impulsion de palpage et à la sortie VZ log. 1 lorsque la tension d'enroulement est positive1 et log. 0 lorsque cette tension est négative. Les sorties T sont groupées au moyen d'une porte ET 7 à sortie négative. Une impulsion de palpage se forme à la sortie, chaque fois que le signal passe à log. O sur l'une des sorties T, ce qui a lieu brièvement si les valeurs comparées sont égales entre elles. Un montage possible des détecteurs 4 à 6 est représenté dans la figure 4. En 1' est amenée la tension d'enroulement, dont la valeur de pointe est emmagasinée dans une mémoire 41. Un filtre 40 sert à supprimer les impulsions parasites de courte durée. La tension d'enroulement filtrée est amenée également à un amplificateur 42 de facteur d'amplification ct > 1. Etant donné que - ainsi qu'il ressort de la figure 2, par exemple pour l'allure de la tension A appliquée à la borne 1' - la tension de référence URef est la valeur positive de pointe de la tension A, on obtient, à la sortie de l'additionneur 43, la valeur O lorsque la valeur instantanée est négative et, en outre, si grande que, multipliée par elle représente en valeur absolue la tension- de pointe URef Le saut de tension prenant ainsi naissance à la sortie du comparateur 44, qui délivre des niveaux logiques, estconverti au moyen d'un differentiateur 45 en une courte impulsion devenant négative.La valeur 4 est choisie de manière que l'instant de la délivrance de cette impulsion se trouve en tl (figure 2). De façon analogue, le détecteur 5 fournit une impulsion à sa sortie T à l'instant t2 en raison de l'allure B et le détecteur 6 fournit une impulsion à sa sortie T à l'instant t3 en raison de l'allure C ; toutes les impulsions de sortie produisent ensemble à la sortie de la porte ET 7 les impulsions d'interrogation qui, à travers la porte OU 8 et l'élément 9 normalement conducteur, parviennent à l'entrée du compteur annulaire 10 et le font avancer chaque fois. Les trois sorties de ce compteur annulaire sont reliées par un interrupteur logique 14 aux interrupteurs de puissance des enroulement de stator, de sorte qu'à chaque avancement, un autre enroulement de stator (phase) est mis sous tension. Cette commutation est indiquée dans la figure 2 par des intervalles de temps (PH 1 Ein = phase 1 enclenchée, etc.). Grâce à des retours internes, le compteur annulaire 10 est auto-correcteur, de sorte qu'il reprend toujours le contenu cyclique log. 1/0/0, même après des dérangements. Dans la figure 4 est indiquée aussi la production du signal affichant le signe algébrique, la borne 1' étant reliée à cet effet à la sortie VZ par un comparateur 46, qui ne laisse passer que des tensions positives. Un signal log. 1 n'apparaît donc à la sortie VZ que si et aussi longtemps que la valeur instantanée de chaque tension d'enroulement est positive. Les impulsions d'interrogation engendrées à la sortie de la porte 7 sont amenées également à une mémoire 11, aux entrées de laquelle sont connectées les sorties VZ des détecteurs 4 à 6. Elles y déterminent l'emmagasinage correspondant aux signaux des sorties VZ aux instants tl, t2, t3, etc. Les combinaisons possibles des signes algébriques à ces instants tl à t3 peuvent être lues sur la figure 2, dans laquelle les allures sont désignées par A,-B, et C. Cette répartition des signes algébriques apparaît encore une fois dans le tableau de gauche de la figure 3. A chacun des trois instants différents, un autre registre est donc placé sur log. 1 dans la mémoire 11. Dans le bas de la figure 2, on voit quand doivent être enclenchées les diverses phases PH 1 à PH 3. Le tableau de droite de la figure 3 le montre également. I1 est aisé de se rendre compte que, dans les deux tableaux, il existe un modèle analogue des mémoires placées, d'une part, et des étages enclenchés du compteur annulaire 10, d'autre part, mais avec un déphasage. Pour pouvoir comparer dans l'élément 12 l'identité des sorties se correspondant des éléments 10 et 11, est effectuée une permutation cyclique des sorties de l'élément 11, de sorte que le signe algébrique de B est comparé alors à l'enclenchement de la phase 1, et ainsi de suite. Si la connexion des phases est synchronisée au champ induit, les valeurs comparées concordent et un signal de sortie log. 1 est engendré, qui est inversé en 13, c'est-a-dire qu'à la sortie de l'inverseur 13 il ne se forme un signal qu'en l'absence de concordance ; la mise en circuit de l'enroulement suivant est interdite alors au moyen de l'interrupteur 14 jusqu'au rétablissement du synchronisme. Le signal à la sortie de l'inverseur 13 sert de plus à arrêter le compteur annulaire à l'aide de la porte 8 pour atteindre à nouveau le synchronisme. Le lancement à partir de l'arrêt est assuré par la logique de démarrage, qui est mise en circuit en même temps que le moteur et commute l'interrupteur logique 9, de sorte que le compteur annulaire 10 reçoit alors des impulsions cycliques de la logique de démarrage. L'intervalle entre les impulsions de démarrage devient de préférence de plus en plus court. Lorsqu' une impulsion apparaît à la sortie de la porte 7 et que le synchronisme est constaté au temps suivant, la logique de démarrage est ramenée en arrière et la porte 9 également commutée. Un perfectionnement supplémentaire pouvant être apporté au montage de commande décrit jusqu'ici consiste à prévoir en plus un multivibrateur mono stable additionnel 15 et une porte ET additionnlle 16, le multivibrateur 15 étant enclenché par l'impulsion d'avancement du compteur annulaire 10 et bloquant ainsi la porte ET 16 pour un temps prédéterminé ; de ce fait on évite la transmission d'impulsions parasites éventuelles. Une sécurité supplémentaire contre les erreurs de commance peut être réalisée par des moyens simples, grâce à l'insertion, dans les lignes de sortie pour les impulsions de palpage des détecteurs 4 à 6, de portes OU 17, dont la deuxième entrée d'inversion est reliée à la sortie correspondante de chaque mémoire 11. I1 en résulte qu'un détecteur ne peut engendrer une impulsion de palpage que si la valeur constatée en dernier lieu de la tension induite correspondante possède un signe algébrique positif. Une porte 18 empêche l'auto-blocage. La figure 5 montre une variante de la figure 4. La tension de référence, qui est amenée à la borne 50 et qu'on peut engendrer, par exemple, en redressant et faisant la moyenne des tensions- induites A, B et C, est groupée au moyen d'une résistance R à la valeur instantanée, par exemple la tension A à la borne 1" à travers une résistance ckR R inférieure à R du facteur 71, I1 est possible également d'appliquer à la borne 50 du montage suivant la figure 5 la tension induite venant directement à la suite, c'est-à-dire la tension B pour le circuit associé à la tension A, la tension C pour le circuit associé à la tension B, et ainsi de suite. Dans le montage est donc formée dans ce cas la somme A + oK B, etc. Dans la figure 1, ce mode de couplage est indiqué par des lignes tiretées entre les entrées 1 à 3 et les blocs détecteur 4 à 6. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, les composants 4' à 7' et 11' à 14' correspondent aux composants 4 à 7 et 11 à 14 de la figure 1. A la place du compteur annulaire sont prévus trois flip-flops 61 à 63 non interconnectes, qui sont enclenchés par les sorties T des composants 4' à 6' de façon qu'un seul d'entre eux soit placé, tandis que les autres reçoivent une impulsion de recul. Si le modèle des signes algébriques de la mémoire 11' ne concorde pas avec celui du signal de sortie des flip-flops 61 à 63, l'alimentation du moteur est ainsi interrompue par l'interrupteur 14', jusqu'à ce que la concordance soit constatée après un nouvel examen. Cette forme de réalisation peut comporter également un verrouillage supplémentaire par les portes 17' en analogie avec celui de la figure 1. I1 va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Montage de commande pour moteur à courant continu sans collecteur comportant un rotor à aimants permanents et n enroulements de stator avec un nombre quelconque de paires de pôles, ces enroulements de stator étant connectés successivement à une source de courant continu au moyen de flip-flops et la connexion étant effectuée à l'aide de signaux qui sont induits, par suite de la rotation du rotor, dans les enroulements de stator ou dans des enroulements auxiliaires, ledit montage étant caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de connexion pour engendrer une impulsion de palpage chaque fois que la tension individuelle induite est en une relation prescrite avec une tension de comparaison dérivée de l'une au moins des tensions induites, cette relation étant choisie de telle façon qu'au moment où est engendrée l'impulsion de palpage, les tension induites utilisées ne soient pas chargées par des courants d'enroulement et que les valeurs instantanées de toutes les tensions induites soient relativement grandes, en ce qu'il est prévu des moyens d'emmagasinage qui, à l'apparition d'une impulsion de palpage, prennent des états correspondant aux signes algébriques des tensions induites, en ce que les moyens de connexion pour engendrer les impulsions de palpage sont reliés aux flip- flops de manière qu'un seul entre eux se trouve chaque fois en position de travail, et en ce qu'il est prévu des moyens pour comparer les états des moyens d'emmagasinage correspondant à la position du champ du rotor à la position des flip-flops qui correspond à la position du champ du stator, un signal de commande pour bloquer l'enclenchement des flip-flops et/ou celui des enroulements de stator étant engendré si les états individuels des moyens d'emmagasinage ne sont pas en une relation prescrite avec les positions individuelles des flip-flops. 2 - Montage de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion pour engendrer les impulsions de palpage sont formés, pour chacune des tensions induites, d'un élément comparateur et d'un générateur de tension de référence, qui produit un signal correspondant à la valeur de crête de la tension induite, ce signal étant comparé à la valeur instantanée de la tension induite dans l'élément comparateur, et l'impulsion de palpage étant engendrée lorsque ces tensions présentent entre elles un rapport prédéterminé et que leur différence varie simultanément dans la direction prescrite. 3 - Montage de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de tension de référence est une mémoire de tension de pointe avec filtre additionnel. 4 - Montage de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'une tension de référence commune, les trois tensions induites sont redressées à une seule phase, à partir de laquelle est formée la moyenne instantanée de la somme. 5 - Montage de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les flipflops sont couplés en un compteur annulaire. 6 - Montage de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour le démarrage du moteur arrêté, peut être raccordée aux flip-flops une logique de démarrage, qui les commute à une cadence prédéterminée. 7 - Montage de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la logique de démarrage est mise hors circuit et l'avancement des flip-flops mis en circuit par les impulsions de palpage, dès qu'il se forme des impulsions de palpage et qu'il existe un synchronisme entre les états et les positions comparés. 8 - Montage de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 5 à 7, caractérisé en ce que, pour engendrer les impulsions de palpage, il est prévu des moyens de connexion qui comparent chaque tension induite à une fraction prescrite A( y L 1) de l'une des autres tensions induites. 9 - Montage de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu un multivibrateur monostable, qui est enclenché par chacune des impulsions de palpage assurant la commutation des flipflops et bloque alors pour un temps prédéterminé une porte intercalée dans la ligne pour les impulsions de palpage. 10 - Montage de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'aux divers moyens de connexion engendrant les impulsions de palpage sont associés des moyens d'arrêt pour ne laisser passer des impulsions de palpage que dans l'ordre cyclique correct en fonction du modèle des signes algébriques emmagasiné en dernier lieu. 11 - Montage de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la logique de démarrage est constituée par un mécanisme de commande numérique, les valeurs relatives des intervalles de temps des impulsions de démarrageétant contenues dans une mémoire à valeur fixe, et les valeurs absolues étant déterminées par la fréquence du cycle.