Brevet FR2559969A1 — publié le 19850823

- 1 - 2559969 La présente invention concerne un dispositif permettant de com- muter électroniquement un moteur CC sans balais comprenant un stator et un rotor à aimant permanent possédant au moins une magnétisation bipolaire, dans lequel la mise en et hors circuit du courant du sta- tor est assurée par des transistors de commutation commandés par des capteurs de position du rotor, tels que des commutateurs à effet Hall, et dans lequel est prévu un dispositif électrique de protection anti-blocage qui comporte un transistor commandé par une tension de commande provenant du stator. De tels dispositifs sont connus (demande de brevet allemand pu- bliée (DE-OS) 32 03 691). Le dispositif classique comprend deux fils d'enroulement de rotor qui, par l'intermédiaire d'un commutateur, sont alternativcment reliés à une source de tension pour y permettre le passage du courant. Les fils d'enroulement sont reliées la source de tension de telle manière que, pour une rotation du rotor de O à degrés, l'un des fils d'enroulement du stator soit relie à la source de courant et que, pour une rotation du rotor de 180 à 360 degrés, l'autre fil d'enroulement du stator soit relié a la source de ten- sion. Habituellement, ce sont les trajets collecteurs-émetteurs des transistors de commutation qui sont utilisés comme commutateurs. Le système décrit ci-dessus est appelé commande de moteur unipolaire. Toutefois, on connaft également des dispositifs possédant un seul fil d'enroulement ou dans lesquels les deux fils d'enroulement sont montés en parallèle et disposes dans la branche diagonale d'un monta- ge en pont composé de quatre transistors de commutation. Dans ce sys- tème classique, les transistors sont rendus conducteurs de façon que, lorsque le rotortourne de O à 180 degrés, le courant puisse circuler dans le ou les fils d'enroulement dans un sens et que, lorsque le rotor tournede 180 a 3bO degrés, il circule dans l'autre sens. Ce type de système classique est appelé commande de moteur bi- polaire. Avec ces dispositifs, il est nécessaire de prendre des disposi- tions pour protéger les transistors de commutation en cas de blocage du rotor. Lorsqu'un moteur CC sans balais commuté flectroniquement se bloque, un fort courant continu collecteur ou statorique circule dans la partie du stator qui est reliéi à la source de tension, ce courant continu dépendant essentiellement de la résistance ohmique de l'en- roulement du stator placé dans la branche de collecteur du transistor -2- 2559969 de cormmutation, et de la tension de fonctionnement appliquée. Ledit courant continu est égal à un multiple du couxant dc fonctionnement pour lequel sont dimensionnés le moteur et les composants &lectroniques. Si le blocage se prolonge, il se produit donc une surcharge électrique et thermique provoquant en règle générale la destruction des transistors de commu- tation. Dans le dispositif connu, les électrodes de base associées aux trajets collecteurs-4metteurs placées dans la branche de base des transistors de commutation sont rendues conductrices par des transis- tors de commande du transistor dit de protection anti-blocage tant que les tensions d'induction produites dans les enroulements du sta- tor sont présentes à l'émetteur du transistor de protection an- ti-blocage. Pour de nombreuses applications pratiques, le dispositif connu est trop cher, car il exige entre autres de prévoir deux transistors supplémentaires. La présente invention a donc pour but de fournir un dispositif de protection anti-blocage pour des moteurs CC commutés ilectronique- ment,ce dispositif ne nécessitant qu'un nombre réduit de composants qui, en cas de blocage du rotor, coupent le courant du moteur et, lors de la suppression du blocage, garantissent un redémarrage fiable du moteur. Conformément à la présente invention, ce but est atteint en ce que le trajet émetteur-collecteur du transistor est disposé sur l'alimentation en tension de base des transistors de commutation, et en ce que la base du transistor est reliée par une diode et, si né- cessaire, par un condensateur à une borne commune du collecteur d'un transistor de commutation et à l'enroulement de stator correspondant. Avec un nombre restreint de composants permettant de réduire à la fois les coûts et l'encombrement par rapport à la solution connue il est donc possible, de cette manière, d'obtenir une protection anti-blocage. Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite a titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, le dispositif de protection anti-blocage confor- me I l'invention, intégré I un circuit de commutation Electronique à commande unipolaire, - la figure 2, le système de protection anti-blocage confor- - 3 - 2559969 me a l'invention, intégré à un circuit de commutation électronique â commande bipolaire. Dans le circuit représenté à la figure 1, le dispositif de pro- tection anti-blocagc se compose du transistor T3, de la résistance R4, des condensateurs C2, C3 et de la diode D2, tous ces éléments étant représentés dans un cadre en trait discontinu. Pendant le fonctionnement du moteur et de façon classique, les tran- sistors de commutation R1 et T2 sont rendus alternativement conducteurs pen- dant chaque demi-rotation du rotor, de sorte que, pendant chaque de- mi-rotation du rotor, le courant peut circuler soit par l'enroulement du stator Wl, soit par l'enroulement du stator W2. En raison de la mise en et hors circuit du courant, il se produit à chaque fois une modification du champ magnétique dans les enroulements du stator Wl et W2. Du fait de cette variation de champ, une tension est indui- te dans les enroulements du stator Wl et W2. Ladite tension est pré- levée au niveau de l'enroulement de stator Wl et est envoyée au tran- sistor T3 comme tension positive de base par l'intermé- diaire de la diode D2. Par conséquent, tant que le moteur tourne et que donc ladite tension d'induction est produite, le transistor T3 est rendu conduc- teur de sorte que les transistors de commutation Ti et T2 peuvent être rendus conducteurs en fonction de la position du rotor. les transistors de commutation I1l et T2 sont rendus conducteurs ou non- conducteurs de manière connue en fonction de la position du rotor, ladite position étant détectée à l'aide de commutateurs a effet Hall HS1 et HS2. Dans la pratique, ces commutateurs à effet Hall HS1 et HS2 agissent A la manière d'un contact de commutation qui se trou- verait entre la borne inférieure (-) et la borne supérieure droite (Al ou A2). Le contact de commutation est ouvert ou fermé, selon la position qu'occupe le commutateur à effet Hall par rapport à un pole a aimantation permanente et selon la polarité (p8le nord ou sud) de celui-ci. Le mode de commande du transistor de commutation T2 sera maintenant brièvement expliqué. On considèrera dans un premier temps qu'en raison de la position respective du rotor, le commutateur à ef- fet Hall HS2 est ouvert. Dans ce cas, le transistor de commutation T2 reçoit une tension positive de base par l'intermédiaire de Dl, T3, R3 et R6, c'est-a-dire qu'il est rendu conducteur. Par suite d'une modi- fication de la position du rotor entre O et 180 degrés, le contact de -4- commutation constitué par le commutateur a effet Hall HS2 se ferme. La base de T2 reçoit pratiquement le même potentiel que la borne terminale négative de la source de tension, de sorte que le transistor TZ est amené à l'état non-conducteur. Si le moteur se bloque, aucune tension d'induction n'est plus produitedans l'enroulement du stator Wl. La tension positive de base au niveau de T3 est maintenue jusqu'à ce que le condensateur C3 se décharge. Par conséquent, en cas de blocage bref, le moteur pour- rait immédiatement repartir. Le d&lai s'écoulant jusqu'à la coupure définitive du transistor T3 dépend de la capacité du condensateur C3 et de la tension de fonctionnement. Si le noteur reste bloqué au-delà de ce délai, le courant de collecteur du transistor de conmutation T1 tombe à la valeur 0. A la fin du blocage, le moteur est à nouveau prêt à fonctionner et il peut repartir après que l'une des opérations suivantes ait été effectuée: - rétablissement de la tension de fonctionnement - application d'un moment angulaire (lancement du rotor). Ce faisant, le condensateur C2 est momentanément chargé et il maintient positive la base du transistor T3 jusqu'a sa décharge. Le moteur peut repartir et une tension alternative apparatt au niveau du collecteur du transistor T1 de sorte que, conformément à la procédure déjà décrite, la base du transistor T3 reçoit une tension positive tant que le moteur tourne. Par conséquent, la valeur du con- densateur C3 a également une influence sur le comportement du moteur au démarrage. Le circuit peut également être modifié de façon telle que la tension positive de base nécessaire pour commuter le transistor T3 peut également être prélevée sur un ou deux enroulements secondai- res galvaniquement séparés qui sont enroulés avec les bobines du mo- teur (enroulements primaires) sur les mêmes corps de bobines. Au lieu du redressement demi-onde, on peut faire appel a un redressement pleine-onde ou à un montage en pont. Pour T3, il est en principe pos- sible d'utiliser un transistor PNP au lieu d'un transistor NPN. Tou- tefois, il serait nécessaire dans ce cas de veiller À la correspon- dance de polarité entre les composants. Dans le circuit représenté a la figure 2, le système de pro- tection anti-blocage fonctionne selon le msme mode opératoire que celui de la figure 1. Le circuit de la figure 2 correspond A un cir- cuit A commutation électronique assurant une commande bipolaire des enroulements de stator Wl et W2. En fonction de la position du rotor et donc de celle des commutateurs à effet Hall HSI et HS2, les élé- ments conducteurs sont soit les transistors de commutation 71 et T2, soit les transistors de commutation T3 et T4 de sorte que, dans les enroulements du stator montés en parallèle Wl et W2, le courant cir- cule dans un sens pendant une demi-rotation du stator et dans l'autre sens pendant la demi-rotation suivante. Dans le circuit de protection anti-blocage représenté à la figure 2, il n'est pas prévu de condensateur entre les enroulements de stator Wl, W2 et la diode D2 (C3 sur la figure 1). Il s'est avéré que ce condensateur pouvait &tre supprimé dans le circuit conforme à la figure 2. -6- REVENDICATIONS 1. Dispositif-permettant de commuter électroniquement un moteur CC sans balais comprenant un stator et un rotor à aimant permanent possédant au moins une magnétisation bipolaire, dans lequel la mise en et hors circuit du courant du stator est assurée par des transis- tors de commutation (T1, T2) commandés par des capteurs de position du rotor, (HS1, HS2) tels que des commutateurs à effet Hall, et dans lequel est prévu un dispositif électrique de protection anti-blocage qui comporte un transisto (T3) commandé par une tension de commande provenant du stator, caractérisé en ce que, le trajet émetteur-collecteur du transistor (T3) est disposé sur l'al mentation en tension de base des transistors de commutation (T1, T2), et en c que la base du transistor (T3) est reliée par une diode (D2) et, si nécessair par un condensateur (C3), à une borne commune du collecteur d'un transistor d commutation et à l'enroulement de stator correspondant. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un condensateur (C2) est disposé entre la base et le collecteur du tran- sistor (T3). 3. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un condensateur (C3) est disposé entre la base du transistor (T3) et le potentiel rendant ledit transistor conducteur.