Brevet FR2472873A1 — publié le 19810703

L'invention concerne un moteur à courant continu sans collecteur pour fonctionnement à quatre cadrans et pour une puissance supérieure à 0,5 kilowatt, moteur comportant des enroulements statoriques susceptibles autre branchés en fonction de la position de l'induit à une source de tension continue par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation constitué d'un branchement en pont avec des portes de courant à semiconducteurs, une autre porte de courant à semi-conducteurs étant disposée sur chacun des deux conducteurs d'alimentation venant de la source de courant continu au branchement en pont, tandis que les diodes zéro associées aux portes de courant à semiconducteurs du branchement en pont sont directement raccordées à la source de tension continue en contournant les portes de courant à semi-conducteurs disposées sur les conducteurs allant de la source de courant continu au branchement en pont. Dans le cas de ces moteurs, il agit de servomoteurs, qui peuvent être réglés de façon précise dans les deux sens de rotation, aussi bien lor5quils fonctionnent en moteur que lorsqu'ils fonctionnent en générateur. Dune façon connue, le dispositif de commutation, dans le cas de tels moteurs, comporte des portes de courant à semi-conducteurs constituées de thyristors disposés en branchement en pont, et qui peuvent être éteints par des portes de courant principales à semiconducteurs disposées sur le conducteur d'alimentation entre la source de courant continu et le branchement en pont, et constituées de thyristors avec un dispositif d'extinction (D'1'-AS 12 08 803). Scil survivent un allumage défectueux des thyristors dans le montage en pont, une extinction de sécurité n'est pas possible dans le cas de ce dispositif de commutation connut lorsque la charge du dispositif d'extinction pour les thyristors disposés sur le conducteur d'alimentation entre la source de courant continu et le montage en pont ne suffit pas à éteindre ces thyristors et donc également, les thyristors allumés de fa çon défectueuse dans le montage en pont. Afin que lors d'une perturbation de ce genre, le courant de court-circuit qui prend naissance ne détruise pas la commande du moteur, des fusibles de sécurité doivent autre prévus pour les semi-conducteurs.Avec l'apparition d'une telle perturbation et la mise en oeuvre des fusibles qui sty rattachent, le moteur à courant continu est mis hors service. Si ce moteur à courant continu est utilisé comme entrainement pour une machine-outil, un tel arrêt brutal du moteur d'entrainement peut provoquer non seulement la rupture de l'outil mais également un endommagement ou la destruction de la pièce à usiner. Indépendamment de ces dégâts, il est nécessaire dans chaque cas de procéder à une intervention sur le moteur à courant continu ainsi arrêté en mettant en place de nouveaux fusibles.En outre, avec ce dispositif de commutation connu, on ne peut obtenir qu'une régulation relativement paresseuse de la vitesse de rotation, car la régulation du courant résulte de l'intervalle de temps entre l'extinction des thyristors dans le montage en pont et l'allumage des thyristors dans les conducteurs d'alimentation entre la source de courant continu et le montage en pont. La commande nécessaire à cet effet est en outre d'une construction très complexe et, de ce fait, également très sujette à incidents. Pour simplifier cette régulation de vitesse de rotation connue, il a déjà été proposé, d'utiliser à la place de thyristors des transistors pour le dispositif de commutation (D-AS 25 08 546). L'utilisation exclusive de transistors dans le cas de ce dispositif de commutation connu, est très onéreuse pour des puissances supérieures à 0,5 kilowatt. En outre, elle n'offre aucune possibilité pour l'alimentation d'énergie en retour nécessaire dans le cas du fonctionnement en générateur. Ce dispositif de commutation connu est, de ce fait, malgré sa réalisation c-teuse, inadapté au fonctionnement en quatre cadrans. Le but de l'invention est de créer un moteur à courant continu sans collecteur pour fonctionnement à quatre cadrans et pour une puissance supérieure à 0,5 kilowatt, moteur comportant des enroulements statoriques susceptibles d'être bran chés en fonction de la position de l'induit à une source de tension continue par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation constitué d'un branchement en pont avec des portes de courant à semi-conducteurs, une autre porte de courant à semi-conducteurs étant disposée sur chacun des deux conducteurs d' alimentation venant de la source de courant continu au branchement en pont, tandis que les diodes zéro associées aux portes de courant à semiconducteurs du branchement en pont sont directement raccordées à la source de tension continue en contournant les portes de courant à semi-conducteurs disposées sur les conducteurs allant de la source de courant continu au branchement en pont, moteur qui pour une dépense réduite garantisse un fonctionnement sflr dans le cas d'un!allumage défectueux des portes de courant à semiconducteurs dans le montage en pont ainsi qu'une régulation de vitesse de rotation qui soit dans une large mesure sans inertie. A cet effet, l'invention concerne un moteur à courant continu caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison des thyristors comme portes de courant à semi-conducteurs pour le branchement en pont du dispositif de commutation et des transistors comme portes de courant à semi-conducteurs sur les deux conducteurs d'alimentation allant de la source de courant continu au branchement en pont, les transistors assurant la régulation de courant par modulation de la largeur des impulsions. Grâce à l'utilisation de transistors avec modulation de la largeur des ir.iiu1.Io.ns comme portes de courant à semi-conducteurs sur les deux conducteurs d'alimentation allant de la source de courant continu au branchement en pont constitué de simples transistors, l'extinction des thyristors dans le branchement en pont pour permettre la commutation des enroulements rotoriquee, a lieu pour ainsi dire automatiquement par l'intermédiaire de la phase de déclenchement des transistors pour la régulation de courant.D'extinction des transistors pour la commutation est ainsi forcément liée à la régulation de courant obtenue grâce aux transistors, si bien qu'aucun élément de commande supplémentaire n'est nécessaire. SimultanémeEtt grâce à la disposition de transistors sur les deux conducteurs d'alimentation allant de la source de courant continu au branchement en pont constitué de transistors, une possibilité illimitée de blocage de ces transistors pour une extinction de sécurité en cas d'allumage défectueux de deux transistors placés en série dans le montage en pont, est garantie. Comme de tels allumages défec tueuxpar exemple du fait de perturbations extérieures interviennent relativement fréquemment, cette possibilité illimitée de blocage des transistors prend une grande importance en ce qui concerne l'extinction de sécurité des thyristors. Dans le cas d'un tel allumage défectueux, le dispositif de commande, du fait du courant de court-circuit prenant naissance, bloque pendant un bref instant les deux transistors, si bien que le transistor allumé de façon défectueuse dans le branchement en pont est à nouveau éteint et, contrairement à l'état de la technique précédemment connu, l'entrainement se poursuit sans interruption. I1 n'y a ainsi pas d'arrêt Se l'entrainement et aucune intervention de l'extérieur sur cet er traSnement n'est également nécessaire. Selon une autre forme avantageuse de l'ir.ven- tion, ce moteur à courant continu est constitué par un moteur synchrone triphasé avec un induit à aimants permanents. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur la figure unique ci-jointe montrant le schéma d'installation d'un moteur à courant continu sans collecteur, à réaction rapide, pour un fonctionnement à quatre cadrans. Sur le dessin*M désigne le moteur synchrone triphasé avec un induit à aimants permanents et avec les enroulements statoriques W1, W2, W3. Le dispositif électronique de commutation est désigné par X. I1 comporte un montage en pont triphasé Br avec les thyristors Th+R, Th-R, Th+S, Th-S, Th+T, Th-T. La branche 1 du pont est en liaison par l'intermédiaire du point de jonction 4 avec le point de jonction 12 des enroulements statoriques W1, W2, la branche 2 du pont est en liaison par l'intermédiaire du point de jonction 5 avec le point de jonction 13 des enroulements statoriques W2, W3 et la branche 3 du pont est en liaison par l'intermédiaire du point de jonction 6 avec le point de jonction 14 des enroulements statoriques W3, W1. Les côtés anodiques des branches du pont sont en liaison par l'interm6- diaire du conducteur 7 et du transistor T1 avec le trajet de courant positif 8 du redresseur triphasé G, tandis que les c8tés cathodiques des branches du pont sont en liaison par l'interm4- diaire du conducteur 10 du transistor 2 avec le trajet de courant négatif il du redresseur triphasé G. En outre, les points de jonction 12, 13, 14 des enroulements statoriques sont en liaison par l'intermédiaire des points de jonction 16, 17, 18 avec les paires de diodes D1, D2, D3, D4 et D5, D6 contournant les transistors T1, T2 et donc sont en liaison par l'intermédiaire de ces paires de diodes avec les trajets de courant 8, Il de la source de courant continu constituée par le redresseur G ou bien avec le condensateur-tampont associé 23. Ainsi, lors du fonctionnement du moteur synchrone triphasé en générateur, une alimentation d'énergie en retour s'effectue dans la source de courant continu. Un générateur tachymétrique TG est couplé Sur l'arbre 20 du moteur, ce générateur délivrant sous la forme d'une tension un signal électrique représentant la vitesse de rotation du moteur. Ce signal est appliqué à l'appareillage de commande St en tant que signal de valeur réelle (Vist) et y est comparé avec le signal de valeur de consigne (Vsoll) qui y est introduit pour la vitesse de rotation. Le signal différentiel qui en résulte constitue le signal de régulation pour les transistors T1, T2 s'ouvrant et se fermant avec une fréquence constantes Ainsi, en influençant la durée de blocage et d'ouverture du tran sistor, on règle l'écoulement du courant et donc la vitesse de rotation. Un indicateur de position numérique 21 est en outre couplé sur l'arbre 20 du moteur, cet indicateur appliquant à l'ap- pareillage de commande St un signal représentant la position du moment de l'arbre moteur, pour l'allumage des thyristors dans le branchement en pont en fonction de la position de cet arbre moteur. R s V E N D I C A 2 I 0 N S 1.- Moteur à courant continu sans collecteur pour fonctionnement à quatre cadrans et pour une puissance supérieure à 0,5 kilowatt, moteur comportant des enroulements statoriques susceptibles d'être branchés en fonction de la position de l'induit à une source de tension continue par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation constitué d'un branchement en pont avec des portes de courant à semi-conducteurs, une autre porte de courant à semi-conducteurs étant disposée sur chacun des deux conducteurs d'alimentation venant de la source de courant continu au branchement en pont, tandis que les diodes zéro associées aux portes de courant à semi-conducteurs du branchement en pont sont directement raccordées à la source de tension continue en contournant les portes de courant à semi-conducteurs disposées sur les conducteurs allant de la source de courant continu au branchement en pont, moteur à courant continu caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison des thyristors (h+R w Th+8, Th+T, Th-R' Th-S' Th-T) comme portes de courant à semi-conducteurs pour le branchement en pont (Br) du dispositif de commutation (g) et des transistors T1, T2) comme portes de courant à semi-conducteurs sur les deux conducteurs dalimen- tation (8, 11) allant de la source de courant continu (G) au branchement en pont (Br), les transistors (T1, T2) assurant la régulation de courant par modulation de la largeur des impul- sions. 2.- Moteur à courant continu sans collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce moteur à courant continu (M) est constitué par un moteur synchrone triphasé avec lin induit à aimants permanenta.