Brevet FR2518281A1 — publié le 19830617

Commande électriue de positionnement La présente invention concerne une commande électrique de positionnement a' différentiel de sortie. Dans la recherche d'un aéronef å équipement complète- ment électrique, il s'agif aussi de résoudre le problème de devoir agencer des commandes de positionnement électromécaniques, telles qu'il en faut par exemple pour mouvoir des surfaces actives aérodynamiques, d'une manière telle que l'on puisse obtenir un type de construction économisant le plus possible l'energie et de poids tout en assurant une fiabilité élevée. On veut en outre pouvoir utiliser de telles commandes de positionnement non seulement dans la navigation aérienne, mais aussi dans n'importe quels autres domaines de la technique. L'invention a par conséquent.pour objet une commande électrique de positionnement qui satisfasse aux exigences précitées, mais qui, comme on l'a dit, fasse progresser la réali- sation de l'aéronef a' équipement entièrement électrique. Cette commande de positionneient est caractérisée par le fait qu'elle comporte deux moteurs électriques agissant en des sens opposés sur le différentiel de sortie et un appareil régulateur par lequel les vitesses de rotation desdits moteurs électriques sont mowifiables et que ces memes moteurs sont exploitables chacun aussi bien en génératrice qu'en moteur. Dans cette invention, on utilise avantageusement, par fonctionnement en génératrice et moteur, l'énergie d'inertie de moteurs électriques pour couvrir des charges de pointe sans réaction sur le réseau. tant donné que les moteurs électriques fonctionnement sans inversion de leur sens de marche, il résulte de la possibilité de récupérer de l'énergie et d'en réalimenter la commande eet autre avantage que l'inversion de sens à la sortie ne nécessite pas de courants de démarrage élevés desdits moteurs électriques.Il ne s'établit donc qu'un faible échauffement. I1 ne peut pas se présenter de charges de pointe dans le réseau, ce qui est particulièrement important aussi dans l'utilisation sur des aéronefs, car l'énergie nécessaire peut entre prélevée sur l'énergie cinétique de rotation emmagasinée de moteurs électriques. I1 ne peut également pas se produire de pertes d'énergie par des accouplements ou des dispositifs analogues de récupération d'énergie. Enfin les moteurs électriques peuvent s'en tenir à de faibles dimensions de construction, si bien qu'il n'en résulte qu'un faible échauffement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 représente une commande de positionnement utilisant des machines a' courant continu du type dérivation à balais; la figure 2 représente une commande de positionnement utilisant des machines sans balais avec des rotors à aimant permanent. L'invention repose sur l'idée d'obtenir, par l'intermédiaire de mécanismes eonnus tels par exemple qu'un différentiel de sortie, des mouvements de sens variables par augmentation et diminution de la vitesse de rotation des moteurs électriques. On se propose ainsi notamment de réaliser dans la technique de la navigation aérienne la sortie et la rentrée de gouvernes et autres organes analogues de façon entièrement électrique, c'est-a-dire sans le secours de dispositifs d'actionnement hydrauliques. On utilise à cet effet deux moteurs 'a courant continu Mi et M2 à grande vitesse de rotation avec des démultiplicateurs G1 et G2. Ces moteurs électriques MI et M2 agissent en des sens opposés sur le différentiel D.La vitesse de rotation prélevable sur ce différentiel D, vitesse de rotation de sortie n3, est la différence entre les vitesses de rotation de sortie de sens contraires nl et n2 des moteurs électriques M1, M2, ou plus exactement de leur valeur trans formée par les démultiplicateurs G1, G2. Il en résulte qu'en cas de marche synchrone des deux meteurs électriques Mi Ma, la vitesse de rotation de sortie n3 est nulle, si bien que le mécanisme à déplacer reste au repos. S'il s'agit par contre de faire tourner la sortie de la commande à une vitesse de rotation n3 voulue, on établit à l'aide d'un régulateur R une différence de vitesses par renforcement du champ #1 sur le moteur électrique correspondant M1 et affaiblissement du champ 02 sur l'autre moteur M2. Le moteur électrique entrant en fonctionnement en génératrice du fait du renforcement de champ et de son propre moment d'inertie alinente le moteur électrique à champ affaibli, dont la vitesse de rotation se maintient, ou s'élève, du même fait au niveau précédemment observé.De façon correspondante, si l'on veut annuler de nouveau la vitesse do rotation n3, on affaiblit le moteur électrique dont le champ avait été tout d'abord renforcé, et l'on renforce l'autre, jusqu'à l'obtention de légalité des vitesses. Pour inverser la vitesse de rotation n3, on agit de même avec l'autre moteur électrique. Dans la pause qui sépare chaque fois les processus, on monte en vitesse de façon uniforme sur les deux moteurs et emmagasine ainsi à nouveau de l'énergie cinétique. Le rôle des @emultiplicateurs d'aval GI, , de rapport élevé, consiste à supprimer dans une large mesure les reactions mécaniques sur les moteurs électriques M1, M2. Ces processus se traduisent mathématiquement de la façon suivante : U = I # Ri + Uh Uh = c # #1 # n1 = c # #2 # n2 n1/#2 = n1/#1 n1 = n1 - n2 n1(#2 - #1 = n1 - n1#1/# = # ## = #2 - #1 n3 = n1/#2 = n2/#1 ## Aux processus d'équilibre s'applique l'équation U = c n1 - I Ri R. = 2 n2 + I .R Rj (génératrice) (moteur) Les grandeurs d'entrée du régulateur R sont les vitesses de rotation n1, n2, n3, le signal de la vitesse de rotation n3 représentant le signal réel, que l'on accorde dans le régulateur R avec un signal de consigne prédéterminé. À travers le régulateur R, on engendre les champs #1, #2 et l'on alimente en tension les moteurs électriques M1, M2. Dans la commande selon la figure 2, on utilise, au lieu des machines à courant continu et à balais de la figure 1, des machines à commutation électronique, ce qui évite les problèmes de balais connus pouvant être particulièrement genants dans la navigation aérienne. Pour la variation des vitesses de rotation, il faut procéder dans le régulateur à des transformations correspondantes quant à la tension et à la fréquence. L'expression mathématique est la suivante U1 = c # n1 ) en négligeant le courant d'induit U2 = c # n2 ) n1/n2 = U1/U2 n3 = n1 - n2 U1 - U2 = n1 - n1 U2/U1 = n1 U1 #U = U1 - U2 n3 = n1 = AU U1 U2 La récupération d'énergie a lieu dans le fonction- nement en onduleur. REVENDICATION Commande électrique de positionnement à différentiel de sortie caractérisée par le fait qu'elle comporte deux moteurs électriques (M1, M2) agissant en des sens opposés sur le différentiel de sortie (D) et un appareil régulateur (R) par lequel les vitesses de rotation (n1, n2) desdits moteurs électriques (M1, M2) sont modifiables et que ces mêmes moteurs (Ni, M2j sont exploitables chacun aussi bien en génératrice qu'en moteur.