Brevet FR2404951A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un moteur régulé å commutation électronique, alimenté en courant continu, comportant un rotor à aidant permanent et des enroulements statoriques montés en étoile ou en circuit fermé, qui, par l'intermédiaire de transistors de commutation, sont commutables sur une source de tension continue, les transistors de commutation étant commandés par un circuit sélectif influencé par un capteur de position rotorique; sur ce moteur il est prévu par ailleurs un circuit de libre circulation ou de roue libre pour les enroulements statoriques et. une résistance mesurant le courant, parcourue par le courant de marche et de roue libre et fournissant la valeur réelle pour un régulateur de courant du moteur conçu comme un régulateur par tout ou rien; pour la limitation du courant de freinage, il est prévu par ailleurs un élément résis- tant de freinage commandé par un régulateur de courant de freinage. Un moteur à courant continu de ce type est connu par le brevet allemand 22 37 870. Sur ce moteur connu, entre les transistors de commutation et un transistor commandé en impulsions par le régulateur de courant se trouvent une autre résistance de mesure pour le courant de freinage et un autre transistor en tant qu'élément de résistance de freinage commandé qui, en marche normale, sont pontés par un organe de commutation. En marche normale, le transistor régulateur est commandé en impulsions par le régulateur de courant, de sorte que la vitesse du moteur est rdgulée. Quand on commute sur le régime de freinage, l'organe de commutation s'ouvre et le courant engendré par la force électromotrice du moteur doit s'écouler par l'autre résistance de mesure, l'autre transistor, l'indUctance de lissage et la diode de roue libre. En régime de freinage, l'autre transistor est ensuite limité à une valeur admissible par le régulateur du courant de freinage. Le but de l'invention est de simplifier un moteur à courant continu du type précité, de manière que, pour la limitation du courant de freinage, il ne faille plus qu'un régulateur de courant de freinage. Ce but est atteint suivant l'invention par le fait que, comme élément résistant de freinage, on utilise au moins une partie des transistors de commutation. te régulateur du courant de freinage et le régulateur du courant de moteur reçoivent de préférence leur valeur réelle d'une résistance commune de mesur.e du courant, la valeur de consigne pour le régulateur du courant de freinage étant supérieure à la valeur de consigne pour le régulateur du courant de moteur.Par rapport au moteur connu, l'autre transistor servant d'élément résistant de freinage commandé et l'autre résistance de mesure pour le régulateur du courant de freinage peuvent donc Autre économisés. Par ailleurs l'utilisation des transistors de commutation corme élément de résistance de freinage a, par rapport au moteur connu, l'avantage supplémentaire que la dissipation en régime de freinage se répartit sur plusieurs transistors, puisque chaque enroulement statorique n'est conducteur que sous un certain angle. LQinvention peut être utilisée d'une manière particulièreaent avantageuse avec un moteur à commutation électrique alimenté en courant continu, sur lequel les enroulements statoriques peuvent, par l'intermédiaire d'un montage en pont composé de transistors de commutation, autre appliqués à la source de tension continue, de façon que les transistors de commutation d'une moitié de pont soient associés au régulateur de courant de moteur et les transistors de commutation de l'autre moitié de pont au régulateur du courant de freinage. Les transistors de commutation associés au régulateur du courant de freinage travaillent alors en régime actif. On expliquera l'invention plus en détail à l'aide de deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente un moteur à commutation électronique et à courant continu, dans lequel les enroulements statoriques peuvent être appliqués, par l'intermédiaire d'un montage en pont composé de transi tors de coautation, à une source de tension continue; la figure 2 représente un moteur à commutation électronique et à courant continu, comportant un étage final de régulateur. Les enroulements statoriques Wi à W4 montés en étoile et décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres de 900 sont reliés, par leurs bornes libres, d'une part par l'intermédiaire de transistors de commutation V1 à V4 d'une moitié de pont, au positif d'une source de tension continue Ug et d'autre part, par l'intermédiaire de transistors de commutation V5 à V8 de l'autre moitié de pont et d'une résistance de mesure de courant R1, au négatif de la source de tension continue. Des diodes V9 à Vl2, montées en série avec les transistors de commutation V5 à V8 sont disposées dans le sens passant.Par ailleurs, avec les extrémités libres des enroulements statoriques et les points de connexion des transistors de commutation V1 à V4 et V5 à V8, il est prévu des diodes de roue libre V14 à V17 qui, par leur autre pôle, sont connectes en commun au pôle négatif de la source de tension continue Ug. Les transistors de commutation vl à V4 d'une des moitiés de pont sont attaqués par l'intermédiaire d'un préamplificateur W1, tandis que les transistors de commutation v5 à V8 de l'autre moitié de pont sont attaqués par l'intermédiaire d'un préamplificateur W2.Les deux préamplificateurs W1 et W2 reçoivent leurs signaux de commutation d'un circuit sélectif AW en fonction d'un capteur de position du rotor non représenté sur le dessin. Par l'intermédiaire d'une entrée sgn.M, on peut introduire un signal changeant le sens du couple de rotation, cependant que, dans ce cas, le cycle d'attaque des transistors de commutation V1 à V8 change en conséquence. I1 est prévu, en outre, un régulateur de courant SR, qui, par l'intermédiaire du préamplificateur Wl, commande par impulsions les transistors de commutation Vl à-V4. Le régulateur de courant SR est donc conçu sous forme de régulateur par tout ou rien et reçoit de la résistance de mesure de courant Rl sa valeur réelle 1ist La valeur de consigne Isole pour le régulateur de courant SR est prédéterminée par une autre entrée. On prévoit de plus un régulateur de courant de freinage BSR, qui, par l'intermédiaire d'un transistor V13, agit sur le préamplificateur VV2 des transistors de commutation V5 à V8.Le régulateur de courant de freinage BSR reçoit aussi de la résistance de mesure du courant R1 sa valeur rdelle de courant, pendant que la valeur de consigne IBsoll est prédéterminée à travers une autre entrée. Pour que le régulateur du courant de freinage ne réagisse pas en régime normal, IBsoll est ajusté environ 10% plus haut que la valeur de consigne Isoll du régulateur de courant SR. En régime normal, les transistors de commutation VI à V8 sont attaqués cycliquement, dans l'ordre VI + V7, V2 + V8, V3 + V5, V4 + V6. Comme les enroulements statoriques Wl à W4 sont décalés de 900 entre eux, c'est-à-dire que les axes d'enroulements statoriques Wl et W3 ou W2 et W4 sont orientés l'un contre l'autre, les deux transistors commandés cycliquement à 900 produisent un vecteur de champ redressé pour les paires d'enroulements Wl et W3 ou W2 et W4. Si donc par exemple les deux transistors de commutation V1 et V7 sont commandés par le circuit sélectif AW, un courant venant de +Ug passe dans le transistor de commutation V1, l'enroulement statorique Wl, l'enroulement statorique W3, Ae transistor de commutation V7 et la résistance de mesure de courant R1, vers -Ug. Si, pendant ce cycle, le courant de moteur IiSt atteint la valeur de consigne Isoll' le régulateur de courant SR provoque, par l'intermédiaire du préamplificateur VVl, la fermeture du transistor de commutation V1, pendant que le transistor de commutation V7 reste ouvert.Un courant compensateur peut donc s'écouler des enroulements statoriques Wl et W3 à travers le transistor de commutation V7, la résistance de mesure de courant Rl et la diode de roule libre V14 pour revenir à l'enroulement statorique Wl. La résistance de mesure de courant Rl saisit donc aussi le courant de roue libre.Quand on commute sur le régime de freinage, un régulateur de vitesse non représenté déclenche, d'une manière en soi connue, un signal de freinage, de sorte que 1' entrée sgn.M reçoit un signal correspondant, qui, par l'intermédiaile du circuit sélectif AW, provoque l'inversion du courant dans les enroulements W1 et W3 par attaque des transistors de commutation V3 et V9, au cas où, à ce moment, les deux transistors de commutation Vl et V7 étaient encore attaqués. En conséquence, le courant réel Iist dépasse la valeur de consigne Isolldu régulateur de courant SR, de sorte que ce dernier ferme aussittt à nouveau le transistor de commutation V3.L'énergie accumulée dans les enroulements statoriques W1 et W3 engendre un courant de démagnétisation provenant de l'enroulement statorique W3 et passant par le circuit de diode du transistor de commutation V3 (puisque, dans le cas présent, on utilise des transistors dits darling), + Ug, pour aller, par la batterie, vers -Ug, la diode de roue libre V14 et l'enroulement statorique Wl. Mais dès que la démagnétisation est amortie, la FEM du moteur induite dans les enroulements statoriques par le rotor à aimant perlaient engendre un coursant, qui, venant des enroulements statoriques W3 et Wl, s'écoule par le transistor de commutation Vs, la résistance de mesure de courant Rl et la diode de roue libre Vl6 pour revenir à l'enroulement statorique W3.La valeur 1K de ce courant est donnée par la formule : IK ~ FEM - seuil Uel; dans 2RW laquelle Uel comprend toutes les valeurs de seuil des diodes et transistors qui sont dans le circuit et RW est la résistance dans roulement. Ce courant 1K peut donc être très élevé et il est en général nettement supdrieur à l'intensité initiale normale.Si maintenant le courant de moteur It atteint la valeur de consigne Bsoll du régulateur du courant de freinage BSR, les transistors de commutation V5 à V8 sont attaqués par l'intermédiaire du transistor Vl3 et du préamplificateur VV2 de sorte que le courant de freinage ne dépasse pas sa valeur de consigne IBSoll. tes transistors de commutation V5 à V8 fonctionnent donc > en régime de freinage, dans la zone active et ils limitent ainsi le courant de freinage. Comme le courant de freinage est ajusté à une valeur environ 10% supérieure à l'intensité initiale, on évite qu'à plein régime, le régulateur du courant de freinage BSR soit sollicité. Dès que le courant de freinage est tombé au-dessous de la valeur de consigne Isoles le régulateur de courant SR redevient actif. Dans l'exemple d'exécution de la figure 2, on utilise les mêmes signes de référence que dans exemple d'exécution de la figure 1 pour les composants qui-ont la même fonction. Les transistors de commutation Vl à V4 sont, dans cet exemple d'exécution, remplacés par un étage final de régulateur V18 et cet étage est attaqué par le circuit sélectif AW par l'intermédiaire du préaipli- ficateur VV1.Les transistors de commutation V5 à V8 sont, d'une manière correspondante, attaqués par le circuit sélectif AW par l'intermédiaire du préamplificateur VV2. Par ailleurs, le régulateur de courant BSR agit sur le prémaplificateur VV2 par l'intermédiaire du transistor V13. Le régulateur de courant SR agit sur le préampli- ficateur W1 d'un étage final de régulateur V18. Le régulateur de courant est de nouveau à tout ou rien et il commande, en impulsions, l'étage final de régulateur V18 par l'intermédiaire du prémpliri- cateur VV1. La cathode d'une diode de roue libre V19 est connectée au point neutre des enroulements Wl à W4, pendant que l'anode l'est à -Ug de la source de courant. En régime normal, les enroulements statoriques W1 à W4 sont attaqués cycliquement par le circuit sélectif AW par l'intermédiaire des transistors de commutation V5 à v8 et du préamplificateur VV2, La valeur réelle Iist du courant de moteur est prélevée sur la résistance de mesure de courant Rl et amenée au régulateur de courant SR ainsi qu'au régulateur du courant de freinage BSR. Le régulateur de coulant SR travaille en impulsions et commande, par l'intermédiaire du préamplificateur VV1, l, l'étage final de régulateur V18. Quand la valeur de consigne ISO11 du régulateur de courant SR est atteinte, l'étage final de régulateur V18 coupe le circuit.Par l'intermédiaire du transistor de commutation V5 à V8 qui est chaque fois attaqué, l'intensité de courant de l'enroulement correspondant W1 à W4 peut donc être maintenue. Quand ltétage rinal de régulateur V18 est bloqué, ce courant, venant par exemple de l'enroulement statorique Wl qui vient autre attaqué, passe par le transistor de commutation V5, la résistance de mesure RI ainsi que la diode de roue libre V19, pour revenir à l'enroulement statorique Wl.En régime de freinage, un signal correspondant appliqué à l'entrée sgn.M du circuit sélectif AW change, par l'intermédiaire du préamplificateur VV2, l'ordre de commutation des transistors de commutation V5 à V8; il passe alors, par l'intermédiaire de la résistance RI de mesure du courant, un courant d'une valeur telle que le régulateur de courant SR se ferme et que l'étage final de régulateur VIS se bloque. Le courant engendré par la FEM du moteur passe aussi par la résistance de mesure Rl et la diode de roue libre Vl9. Dès que ce courant atteint la valeur de consigne IBsoll du régulateur du courant de freinage BSR, un signal de commande est iis, par l'intermédiaire du transistor V13 et du préamplificateur VV2, pour la limitation de courant du transistor commuté à ce moment-là. me dans ce cas les transistors de commutation V5 à V8 fonctionnent dans la zone active et limitent ainsi le courant de freinage. REVENDICATIONS 1. Moteur régulé à commutation électronique, alimenté en courant continu, comportant un rotor à aimant permanent et des enroulements statoriques montés en étoile ou en circuit fermé, qui, par l'intermédiaire de transistors de commutation, sont commutables sur une source de tension continue, les transistors de commutation étant commandés par un circuit sélectif influencé par un capteur de position rot or ique, ce moteur comportant par ailleurs un circuit de roue libre pour les enroulements statoriques et une résistance mesurant le courant, parcourue par le courant de marche et de roue libre et fournissant la valeur. réelle du courant pour un régulateur de courant du moteur conçu comme un régulateur par tout ou rien, ce moteur comportant enfin un élément résistant de freinage commandé par un régulateur du courant de -freinage et destiné à la limitation du courant de freinage, caractérisé par le fait que, comme élément résistant de freinage, on utilise au moins une partie des transistors de conautation. 2. Moteur à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le régulateur du courant de moteur et le régulateur du courant de freinage reçoivent d'une résistance de mesure commune, la valeur réelle de leur courant, cependant que la valeur de consigne du régulateur du courant de freinage est supérieure à la valeur de consigne du régulateur du courant de moteur. 3. Moteur à courant continu suivant la revendication 1 ou 2, sur lequel les enroulements statoriques peuvent, par l'intermédiaire d'un montage en pont composé de transistors de commutation, être connectés à la source de tension continue, caractérisé par le fait que les transistors de commutation d'une moitié du pont sont associés au régulateur de courant du moteur et les transistors de commutation de l'autre moitié du pont au régulateur de courant de freinage. 4. Moteur à courant continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3j caractérisé par le fait que les transistdrs de commutations associés au régulateur du courant de freinage travaillent, en régime de freinage, dans le régime actif. 5. Moteur à courant continu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que. llattaque des transistors de commutation qui servent à limiter le courant de freinage est exécutée par le régulateur du courant de freinage, par l'intermédiaire d'un transistor.