Brevet FR2529402A1 — publié le 19831230

La présente invention est relative à un montage de protection contre les surcharges d'un moteur électrique à courant continu et à champ constant, destiné notamment aux applications dans les véhicules automobiles. Il est largement connu de protéger les moteurs électri- ques contre les surcharges à l'aide d'éléments à coupure thermique qui sont branchés dans le circuit du moteur à protéger, de façon à être parcouru par le courant absorbé par celui-ci, l'élément réa- gissant lorsque ce courant atteint un seuil dangereux prédétermi- né. Cet élément à coupure thermique est alors capable d'ou- vrir le circuit du moteur, en général par échauffement d'un bila- me ou autre organe analogue. Ces éléments à coupure thermique ont un inconvénient dans certaines applications, car leur temps de réaction est rela- tivement long et le moteur n'est donc coupé qu'un certain temps après que le courant atteint la valeur dangereuse Par ailleurs, ces éléments ont besoin d'un certain temps de rétablissement qui peut être relativement important, de sorte que le circuit du moteur n'est capable de fonctionner de nouveau que lorsque l'élé- ment à coupure thermique a repris son état initial. Dans certaines applications, ces retards sont intoléra- bles et il en est notamment ainsi lorsqu'il s'agit d'un disposi- tif d'assistance de direction pour véhicule automobile dans le- quel un moteur électrique fournit les forces d'assistance à la colonne de direction Dans ce cas particulier, il est évidem- ment totalement inadmissible que le conducteur du véhicule soit privé même temporairement de l'assistance de direction alors qu'il s'attend à ce que cette assistance fonctionne normalement ' Par ailleurs, d'une façon générale, les moteurs élec- triques entraînant les essuie-glaces sont dimensionnés de façon large afin d'éviter leur détérioration par échauffement en cas de blocage Il serait donc souhaitable généralement dans ce cas de pouvoir protéger efficacement le moteur contre les surcharges, mais là encore une protection par coupure thermique n'est pas satisfaisante. Pour éviter les temps de réaction importants des mon- tages de protection à coupure thermique, on a déjà mis au point des circuits dans lesquels le moteur électrique est protégé par un élément résistif qui est branché en série avec le moteur par un organe de commutation commandé par un détecteur de courant qui agit sur cet organe de commutation lorsque le courant dans le moteur prend une valeur dangereuse Un tel montage est décrit dans le FR 81 19 610 déposé le 19 Octobre 1981 au nom de la Demande- resse dans le cadre d'un dispositif d'assistance de direction dans lequel l'effort d'assistance est fourni par un moteur électrique. Bien que dans ce cas particulier, la protection du moteur soit assurée dans des conditions satisfaisantes, ce monta- ge antérieur utilise des composants électroniques qui sont rela- tivement coûteux et fragiles compte tenu surtout de leur uti- lisation dans l'environnement d'un véhicule automobile. L'invention a donc pour but de fournir un montage de protection du type général indiqué ci-dessus, mais qui est carac- térisé en ce que le détecteur de courant est la bobine de commande d'un organe de commutation destiné à assurer le branchement de l'élément résistif dans le circuit du moteur, à partir d'un courant de seuil traversant cette bobine, et en ce qu'il est prévu en outre, une seconde bobine associée également audit organe de commutation pour compléter l'action de commande sur celui-ci après le branchement de l'élément résistif dans le circuit du moteur. Il résulte de ces caractéristiques, que le montage de protection n'est exclusivement constitué d'éléments robustes, tels que des bobines et un contact de commutation, composants qui sont peu coûteux et dont aucun réglage après montage n'est nécessaire. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig l est le schéma d'un montage suivant l'inven- tion pour la protection d'un moteur électrique destiné à ne tour- ner que dans un seul sens; la Fig 2 montre un montage analogue applicable à un moteur destiné à tourner sélectivement dans les deux sens. Le montage représenté sur -la Fig l est associé à un moteur électrique MA à courant continu et à champ fixe (au moyen d'aimants permanents) et ce moteur est raccordé à travers un organe de commande marche/arrêt 1 à la borne positive 2 d'une source à courant continu (non représentée) qui peut être la batterie d'un véhicule automobile Le moteur lui-même peut être utilisé par exemple pour l'entraînement des essuie-glaces ou pour fournir l'assistance de direction. L'induit du moteur est monté en série avec l'organe de commande marchearrêt 1 et avec une première bobine 3 formant détecteur de courant, cette bobine étant elle-même raccordée en série avec un organe de commutation 4 du type normalement fermé lorsque la bobine 3 n'est pas excitée Le contact-4 est relié à la borne négative 5 de la source d'alimentation. En parallèle, sur le contact 4 sont raccordées en série une seconde bobine 6 qui est enroulée autour du même mandrin (non représenté) que la bobine 3 et qui peut ainsi agir également sur le contact 4, le sens d'enroulement des bobines 3 et 6 étant tel que leurs champs s'ajoutent lorsqu'elles sont toutes deux excitées. La bobine 6 est reliée en série avec une résistance chutrice 7 qui est destinée à réduire le courant circulant dans le moteur MA dès que la valeur de ce courant dépasse un seuil prédé- terminé jugé dangereux. La jonction 8 entre l'induit du moteur MA et l'organe de commande 1 est reliée également à un condensateur 9 connecté à son tour en série avec une troisième bobine 10, elle-même connectée à la borne 5 La troisième bobine 10 est enroulée sur le même man- drin que les bobines 3 et 6, cependant que son sens d'enroulement est opposé à celui de ces dernières, si bien que lorsqu'elle est excitée, son champ est contraire à ceux engendrés par les bobines 3 et 6. Le fonctionnement du montage que l'on vient de décrire est le suivant. La valeur de la résistance 7 est choisie de telle maniè- re que lorsqu'elle est raccordée en série avec le moteur MA (con- tact 4 ouvert), le courant qui s'établit dans ce circuit prend une valeur qui est non dangereuse vis à vis de l'échauffement de ce moteur alors que cette valeur reste suffisante pour maintenir sur l'arbre de sortie de celui-ci un couple suffisamment important. Ce cas peut se présenter par exemple, lorsque le moteur est blo- qué par une demande de couple excessive A -titre d'exemple, un cas pratique dans lequel ceci se produit, peut être rencontré dans une application à une direction assistée électrique lorsque la direction se trouve sur une des butées de fin de course et que le conducteur agit sur le volant dans un sens qui tend à confirmer cette mise en butée. Si le moteur était alors coupé de la tension d'alimen- tation, il se produirait par suite de la libération des élastici- tés mécaniques dans la direction, une réaction désagréable sur le volant Or, cette réaction est ici évitée, car le moteur continue de fournir un couple, certes, plus faible, mais néanmoins suffi- sant pour éviter cet effet désagréable. Quant à l'application aux essuie-glaces, l'invention permet de réduire considérablement les dimensions du moteur et de réduire d'autant l'encombrement, le coût et la facilité d'implan- tation En outre, en hiver, lorsque l'utilisateur d'un véhicule procède au dégivrage du pare-brise, il peut sans danger mettre les essuie-glaces en marche (couple faible de protection du moteur) et lorsque le dégivrage est suffisant, les balais d'essuie-glace sont décollés facilement sans que le moteur en souffre. Le contact 4 est normalement fermé lorsque la bobine 3 est parcourue par le courant nominal du moteur MA. Lorsqu'un couple trop important est demandé à ce moteur, le courant qui le traverse augmente et dans ces conditions, la bobine 3 engendre un champ suffisant pour attirer le contact 4 vers sa position d'ouverture Il en résulte donc que du fait de la construction de la bobine 3, le courant passant dans le moteur MA ne peut franchir un certain seuil. Lorsque ce seuil est effectivement franchi, le contact 4 s'ouvre, mettant ainsi en circuit, avec le moteur, la seconde bo- bine 6 et la résistance chutrice 7 De ce fait, le courant dans le moteur diminue immédiatement et en l'absence de la bobine 6, ce courant descendrait en-dessous du courant de seuil et le contact 4 se refermerait de nouveau Il en résulterait un fonctionnement os- cillatoire du montage Or, grâce à la présence de la seconde bobine 6, le champ auquel est exposé le contact 4 aura une valeur suffisante, puisque les effets des bobines 3 et 6 s'ajoutent et le contact reste donc ouvert malgré la baisse du courant dans le cir- cuit du moteur. Lors de la mise en route du moteur par l'intermédiaire de l'organe de commande marche-arrêt 1, un appel brutal de courant se produit dans le circuit, surtout lorsqu'i s'agit d'un moteur à aimants permanents, auquel l'invention s'applique plus particu- lièrement En l'absence du condensateur 9 et de la troisiè- me bobine 10, cet appel de courant aurait pour effet le fonction- nement que l'on vient de décrire et le couple de démarrage du mo- teur en serait donc d'autant réduit Pour pallier cet inconvé- nient, on prévoit le condensateur 9 et la bobine 10 qui ont l'ef- fet suivant sur le montage. Au repos, le condensateur 9 est déchargé à travers le moteur, la bobine 3, le contact 4 et la bobine 10 et lorsque l'or- gane de commande 1 est fermé, le condensateur 9 se charge tout d'abord avec un courant de valeur élevée, qui décroit selon une loi bien connue Ce courant traverse la bobine 10 qui, comme cela a été précisé précédemment, agit sur le contact 4 en sens inverse par rapport à l'action des bobines 3 et 6 Le contact 4 reste donc fermé tant que le courant dans la bobine 10 est suffisant pour provoquer cette action Lorsque le condensateur 9 est totalement chargé, la bobine 10 ne peut plus avoir d'influence sur le contact 4 et le montage fonctionne alors comme expliqué précédemment La valeur du condensateur 9 est donc choisie de manière que son temps de charge soit nettement plus long que la période transitoire correspondant au démarrage du moteur. Sur la Fig 2, on a représenté une variante suivant l'invention qui est destinée à être utilisée avec un moteur MB destiné à tourner dans les deux sens et qui à cet effet, com- porte des organes de commande 11 et 12 d'inversion de polarité, le contact correspondant étant commandé par des relais (non représen- tés), comme cela est habituel dans la technique Dans ce cas, le condensateur 9 est mis en parallèle à une résistance de réglage 13, tandis que pour alimenter le condensateur 9, il est prévu deux diodes 14 et 15 raccordées respectivement des deux côtés de l'induit du moteur. La résistance de réglage 13 permet d'ajuster avec pré- cision l'effet qu'a sur le montage le condensateur 9 pendant la période de démarrage du moteur En effet, la bobine 10 sera par- courue par un courant faible mais constant pendant tout le fonc- tionnement du montage et le courant d'appel nécessaire pour char- ger le condensateur 9 pourra donc être plus faible que dans la première variante décrite ci-dessus. REVENDICATIONS 1 Montage de protection contre les surcharges d'un mo- teur à courant continu et à champ constant dans lequel le moteur électrique est protégé par un élément résistif qui est branché en série avec le moteur par un organe de commutation commandé par un détecteur de courant qui agit sur cet organe de commutation lorsque le courant dans le moteur prend une valeur dangereuse, caractérisé en ce que le détecteur de courant est la bobine de commande ( 3) de l'organe de commutation ( 4) destiné à assurer le branchement de l'élément résistif dans le circuit du moteur, à partir d'un courant de seuil traversant cette bobine, et en ce qu'il est prévu en outre, une seconde bobine ( 6) associée éga- lement audit organe de commutation ( 4) pour compléter l'action de commande sur celui-ci après le branchement de l'élément résistif ( 7) dans le circuit du moteur (MA,MB). 2 Montage suivant la revendication 1, lesdites bobines ( 3,6) sont enroulées sur un même support avec des sens d'enroule- ment identiques. 3 Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bobine ( 3) détectrice de courant est montée en série avec le moteur (MA,MB) et avec un circuit parallèle composé d'une part de ladite résistance ( 7) et de la se- conde bobine ( 6) et d'autre part dudit organe de commutation ( 4). 4 Montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu en outre des moyens ( 9,10, 13) pour différer l'action desdites bobines ( 3,6) pendant la période de démarrage dudit moteur (MA,MB). Montage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 9,10,13) pour différer l'action desdites bobi- nes comprennent une troisième bobine ( 10) enroulée sur le même support que les première et seconde bobines ( 3,6) avec un sens d'enroulement contraire à celui de ces dernières, cette troisième bobine ( 10) étant raccordée en série avec un condensateur ( 9) aux bornes du montage - 6 Montage suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une résistance de réglage ( 13) est montée aux bornes dudit condensateur ( 9).