Brevet FR2585124A1 — publié le 19870123

CaDteur inductif DolyDhasé à deux Dôles. à rotor non bobiné. L'invention concerne un capteur inductif polyphasé à deux pôles à rotor non bobiné. Pour la détection d'une position angulaire, il est connu d'utiliser des capteurs inductifs sans balais. Ces capteurs présentent comme avantages une très haute fiabilité, une résolution infinie, et la possibilité de fonctionner dans des environnements difficiles et notamment en atmosphère poussiéreuse ou contaminée, en présence d'humidité, de vibrations ou de chocs, et sous haute et basse température. Il existe deux types de capteurs de position angulaire : les résolvers à transformateur tournant et les capteurs inductifs linéaires. Les résolvers à transformateur tournant portent un bobinage sur la partie tournante. ils ont une masse et un encombrement importants, et leur précision est altérée par le transformateur, leurs signaux de sortie étant de forme sinusoïdale. Les capteurs inductifs linéaires donnent un signal de sortie sensiblement proportionnel à l'angle du rotor par rapport à une direction d'origine. Mais la proportionnalité n'est respectée, que dans une plage angulaire restreinte comprise en général entre -40 et + 40'. Par ailleurs, ces capteurs effectuent deux cycles électriques par tour de rotor: ils ne peuvent jouer le rôle de capteurs de position absolus que sur 180' seulement. Le but de l'invention est de réaliser un capteur de position angulaire de grande simplicité de réalisation, effectuant un cycle électrique par tour de rotor, c'est-à-dire constituant un capteur de position absolu. La présente invention a pour objet un capteur inductif polyphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, du type comportant un stator muni d'encoches et un rotor présentant un évidement sur une moitié de sa circonférence, le stator portant un enroulement primaire et une pluralité d'enroulements secondaires, les enroulements secondaires délivrant des tensions variables linéairement en fonction de la position angulaire du rotor par rapport à un axe d'origine, caractérisé en ce que le stator comporte un primaire bobiné en quatre pôles. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - dans le cas d'un capteur diphasé, le stator comporte quatre secondaires décalés de 900 les uns par rapport aux autres; - dans le cas d'un capteur triphasé, le stator comporte deux autres séries de quatre secondaires , décalées respectivement de 30 et 60 par rapport aux secondaires du capteur diphasé, le sens du bobinage secondaire étant Inversé à l'emplacement où un secondaire est traversé par le bord d'un pôle primaire; - les tensions de sortie des secondaires sont combinées pour fournir des signaux représentatifs d'un cycle électrique pour chaque tour rotor;; - la différence des tensions du premier et du troisième secondaires (U1 - U3) et la différence des tensions du deuxième et du quatrième secondaires (U2- U4) assurent le fonctionnement du capteur en résolver; - la différence entre la somme des tensions des premier et deuxième secondaires et la somme des tensions des troisième et quatrième secondaires (U1 + U2 - U3 - U4) assure le fonctionnement du capteur en capteur Inductif linéaire avec un domaine de linéarité doublé par rapport à un capteur Inductif classique. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit falte avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir: Figure la: une vue en coupe transversale d'un capteur Inductif déphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, selon l'invention; Figure lb: une vue en coupe selon la ligne Il de la figure la; Figure 2: un schéma du bobinage du capteur de la figure la; Figures 3 et 4: une représentation d'un certain nombre de tensions obtenues en sortie des secondaires du capteur de la figure 2, et par combinaisons de tensions; Figure 5 : un schéma du bobinage d'un capteur inductif triphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, selon l'invention; Figures 6 et 7: une représentation de tensions obtenues en sortie des secondaires du capteur de la figure 5, et par combinaisons de tensions. En se reportant à la figure la, on peut voir que le capteur inductif diphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, selon la présente invention, se compose d'un stator 11 et d'un rotor 12 feuilletés. Leur épaisseur réduite est visible sur la figure lb où la référence 10 désigne les enroulements. Sur la moitié de sa circonférence, le rotor présente un évidement très net: de ce falt, d'un côté d'un plan diamétral 15, l'entrefer 13 est très étroit, tandis que de l'autre côté du plan diamétral 15, l'entrefer 14 est très large. Le rotor 12 ne porte pas d'encoches et n'est pas bobiné. Le stator 11 présente quatre encoches 16 à 19, car dans l'exemple représenté, le capteur est diphasé. Sur la figure 2 sont symbolisés les enroulements du stator. Le primaire 5 traverse alternativement dans un sens et dans l'autre les quatre encoches 16 à 19. Les quatre secondaires 1, 2, 3, 4, sont bobinés chacun entre deux encoches voisines. Par exemple, le secondaire 4 est bobiné entre les encoches 16 et 17. Sur la figure 2, l'axe 8 correspond à la direction d'origine des angles mesurés et la flèche 9 indique le sens positif de rotation du rotor. Sur la figure 3, on peut voir, en fonction de la valeur de l'angle A, variant de O à 360' au cours de la rotation du rotor 1 2,les variations des tensions efficaces induites U1 à U4 recueillies en sortie des secondaires 1 à 4, respectivement. Sur cette figure 3 également on peut voir les tensions obtenues par addition: (U 1 + U2), (U 1 + U4), (U3 + U4) et (U2 + U3). Sur la figure 4, on a représenté les tensions obtenues pour divers branchements des secondaires 1 à 4: (U 1 + U2 - U3 - U4) > (U 1 + U4 - U2 U3 ), (U1 + U2 + U3 +U4), (U1 - U3) et (U2 - U4). Ces tensions sont constituées de segments de droite, correspondant à des variations linéaires. Elles peuvent, si on le désire, être modifiées et devenir en particulier sinusoïdales par les moyens classiques d'Inclinaison de paquet de tôles de répartition sinusoldale de bobinage, ou d'entrefer progressif. On peut remarquer que des signaux de tension tels que (U1 - U3) et (U2 - U4) permettent d'utiliser le capteur selon l'invention comme résolver. Des signaux tels que (U 1 + U2 - U3 - U4) correspondent à une utilisation en capteur inductif linéaire, avec un domaine de linéarité doublé par rapport à un capteur inductif linéaire classique. Par ailleurs, le capteur selon l'invention peut être utilisé comme capteur de position pour un moteur synchrone autopiloté diphasé à deux pôles. Sur la figure 5, est représenté un capteur triphasé ayant la même constitution mécanique, mals dont le stator 1 1 présente douze encoches. Entre les encoches 16 et 17 sont disposées les deux encoches 20 et 21. Au-delà de l'encoche 17 est repérée une encoche 22. En dehors du primaire 5 et du secondaire 4, on a prévu un secondaire 6 entre les encoches 20 et 17 et un secondaire 7 entre les encoches 17 et 22. Sur la figure 6 sont représentées les tensions V41 et V42 induites dans les secondaires 6 et 7, ainsi que la tension V4 = (V41 + V42) et la tension U4. La tension V4 est décalée de 30' par rapport à la tension U4 De manière analogue, en plaçant des enroulements secondaires dans d'autres encoches, on peut obtenir une tension W4 décalée de (-30') par rapport à la tension U4, et compléter le bobinage pour disposer de l'ensemble des tensions U1 à U4, V1 à V4, W1 à W4, les indices des tensions V et W se succédant dans le même ordre que ceux des tensions U. a figure 7 représente en fonction de l'angle A de rotation du rotor, les tensions Induites Ul , U3, V4, V2, W4, W2, et les combinaisons de tensions (Ul - U3), (V4 - V2) et (W2 - W4). En utillsant (U1 - U3), (V4 V2), (W2 - W4) par exemple, on peut obtenir une fonction synchro. Les avantages du capteur polyphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, selon l'invention, sont notamment : une grande simplicité de réalisation par rapport au résolver à transformateur tournant ; et l'accomplissement d'un seul cycle électrique par tour de rotor, ce qu en fait un capteur de position absolu. On peut également noter que malgré la forme particulière du rotor, l'impédance d'entrée du capteur ne varie pas avec l'angle s Les exemples de réalisation précédemment décrits correspondent à des capteurs à bobinage primaire en quatre pôles, et à rotor présentant un évidement sur 180', mais tout capteur à bobinage primaire multipolasre et à rotor présentant un évidement sur un angle quelconque reste dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Capteur inductif polyphasé à deux pôles, à rotor non bobiné, du type comportant un stator muni d'encoches et un rotor présentant un évidement sur une moitié de sa circonférence, le stator portant un enroulement primaire et une pluralité d'enroulements secondaires, les enroulements secondaires délivrant des tensions variables linéairement en fonction de la position angulaire du rotor par rapport à un axe d'origine, caractérisé en ce que le stator comporte un primaire bobiné en quatre pôles. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un capteur diphasé, le stator 1) comporte quatre secondaires ( 1-4) décalés de 90 les uns par rapport aux autres. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un capteur triphasé, le stator (il) comporte trois séries décalées de 30 les unes par rapport aux autres, composées chacune de quatre secondaires décalés de 90 les uns par rapport aux autres, le sens du bobinage secondaire étant inversé à l'emplacement où un secondaire est traversé par le bord d'un pôle primaire. 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les tensions de sortie des secondaires sont combinées pour fournir des signaux représentatifs d'un cycle électrique pour chaque tour du rotor. 5. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la différence des tensions du premier (1) et du troisième (3) secondaires (U 1 - U3) et la différence des tensions du deuxième (2) et du quatrième (4) secondaires (U2- U4) assurent le fonctionnement du capteur en résolver. 6. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la différence entre la somme des tensions des premier et deuxième secondaires et la somme des tensions des troisième et quatrième secondaires (Ul + U2 - U3 - U4) assure le fonctionnement du capteur en capteur inductif linéaire avec un domaine de linéarité doublé par rapport à un capteur inductif classique. 7. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les différences de tensions (U1-U3), (V4-V2), (W4-W2) permettent d'obtenir une fonction synchro.