Brevet FR2608856A1 — publié le 19880624

La présente invention se rapporte à un groupe d'entraînement électromécanique qui comprend un moteur courant alternatif comportant un frein, un convertisseur de fréquence comportant une unité de commande et alimen- tant le moteur, et une transmission à engrenages pour fournir une vitesse de rotation différente de celle du moteur. Les moteurs de levage actuellement utilisés dans les appareils de levage, tels que des grues, sont volumineux et coateux. L'équipement électronique de com- mande du moteur occupe beaucoup de place et il est ins- tallé dans des armoires d'instruments séparées.L'ins- tallation séparée des équipements électroniques nécessite l'utilisation de câbles de grande longueur. En outre, les moteurs de forte puissance nécessitent un frein im- portant qui occupe également beaucoup de place. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients précités. Le groupe d'entraînement électromécanique sui- vant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un tunnel de refroidissement contenant le moteur et le frein, l'unité de commande et les commutateurs à semi- conducteurs de l'étage de puissance du convertisseur de fréquence étant placés sur les parois extérieures de ce tunnel, les engrenages de transmission étant placés dans le tunnel ou près de celui-ci. Dans le groupe d'entraî- nement conforme à l'invention, tous les composants qui génèrent de la chaleur sont placés à l'intérieur ou près du même tunnel de refroidissement. Les engrenages de transmission réduisent la vitesse de rotation à la valeur requise, de sorte que le groupe d'entraînement peut remplacer un moteur commandé par la fréquence du réseau. Puisque le convertisseur de fréquence permet d'utiliser un faible couple moteur, le frein requis pour le moteur est également petit. Le groupe d'entraînement suivant l'invention est de plus petit volume que celui d'un mo- teur à fréquence normale. On peut utiliser le même moteur dans une grande plage de puissance, ce qui est avantageux du point de vue de l'entretien et des pièces de rechange. En outre, le câble et les liaisons de raccordement sont courts. Un mode avantageux de réalisation du groupe d'entraînement électromécanique suivant l'invention est caractérisé en ce que le groupe d'entraînement com- porte un ventilateur qui engendre une circulation d'air dans le tunnel pour refroidir les engrenages de transmis- sion, le moteur, le frein et l'unité de commande et les commutateurs à semiconducteurs de puissance du convertis- seur de fréquence. Un autre mode avantageux de réalisation du groupe d'entraînement électromécanique suivant l'inven- tion est caractérisé en ce que le tunnel comporte des ailettes intérieures de refroidissement. Un autre mode avantageux de réalisation du 29 groupe d'entraînement électromécanique suivant l'inven- tion est caractérisé en ce que les enqrenaqes de trans- mission constituent un réducteur qui réduit la vitesse de rotation du moteur. Encore un autre mode avantageux de réalisa- tion du qroupe d'entraînement électromécanique suivant l'invention est caractérisé en ce que le tunnel est équipé d'un tachymètre, pour fournir une réponse de vi- tesse. Outre les dispositions qui Drécèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 représente le groupe à moteur de levage suivant l'invention, et la figure 2 représente le groupe à moteur de levage,en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Le groupe à moteur de levage représenté sur la figure 1, qui est destiné à l'utilisation dans une grue ou un appareil équivalent, comprend un moteur à cage d'é- cureuil 1 équipé d'un frein à disque 2. Le moteur à cage d'écureuil 1 est accouplé à un réducteur à engrenages 3, pour fournir une vitesse de rotation plus faible. Le mo- teur 1 est logé dans un tunnel de refroidissement 5, le frein 2 étant monté sur le moteur 1. Pour améliorer la circulation d'air, indiquée par des flèches sur la figure 1, le tunnel de refroidissement 5 est pourvu d'un ventila- teur 4. Comme représenté sur la figure 1, le réducteur 3 est situé à l'orifice du tunnel 5. Le réducteur est monté sur une bride 6 par laquelle le groupe de levage 1 est fixé à une grue ou un appareil équivalent. La figure 2 représente le groupe à moteur de levage, en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. Le tunnel 5 comporte des ailettes intérieures de refroidis- sement 7, pour améliorer l'efficacité du refroidissement. Les ailettes de refroidissement peuvent être fabriquées, par exemple, en profilé d'aluminium extrudé. Les ailettes de refroidissement 7 procurent une grande surface de re- froidissement. Le convertisseur de fréquence, qui estcons- titué d'un étage de puissance et d'une unité de commande, alimente le moteur avec une fréquence supérieure à la fré- quence du réseau, par exemple 70 à 300 Hz ou plus. La puissance que peut fournir le moteur augmente proportion- nellement à la fréquence. Ainsi, à une fréquence de 300Hz, le moteur fournit une puissance qui est environ six fois plus grande que celle qui est obtenue à une fréquence de Hz. Au moyen d'un réducteur 3 comme représenté sur la figure 1, on réduit la vitesse de rotation à une valeur de 1000-1500 t/mn, qui est la gamme de vitesse standard d'un moteur à cage d'écureuil alimenté à partir d'un ré- seau de distribution à 50 Hz ou 60 Hz. Ainsi, le groupe à moteur de levage est interchangeable avec un moteur à cage d'écureuil alimenté par le réseau. Comme représenté sur la figure 2, l'unité de commande 9 et les transis- tors de puissance 8a-8f de l'étage de puissance du con- vertisseur de fréquence sont montés sur les parois ex- térieures du tunnel de refroidissement 5, l'unité de com- mande 9 étant placée sur une paroi et les transistors 8a- 8f du convertisseur de fréquence triphasé étant placés sur les trois autres parois. En plus du frein 2, on peut monter un tachy- mètre 10 sur le moteur, pour fournir une réaction ou réponse de vitesse. Lorsque le réducteur 3 est placé com- me représenté sur la figure 1 au voisinage de l'orifice du tunnel 5, tous les composants générant de la chaleur sont situés près du tunnel de refroidissement, de sorte qu'on obtient un système de refroidissement concentré qui refroidit efficacement les engrenages de transmission 3, le moteur 1, le frein 2, ainsi que l'étage de puissan- ce et l'unité de commande 9 du convertisseur. Un système de commande progressive de vitesse, rendu possible par l'utilisation d'un convertisseur de fréquence, est ainsi placé dans le même ensemble que le moteur 1. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite pas à ceux de ses modes de réalisa- tion et d'application qui ont été décrits de façon plus explicite;elle en embrasse toutes les variantes qui peu- vent venir à l'esprit des hommes de l'art sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. Revendications 1. Groupe d'entraînement électromécanique qui comprend un moteur à courant alternatif (1) compor- tant un frein (2), un convertisseur de fréquence compor- tant une unité de commande (9) et alimentant le moteur, et une transmission (3) pour changer la vitesse de rota- tion du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un tun- nel de refroidissement (5) dans lequel sont logés le mo- teur et le frein, l'unité de commande (9) et les commu- tateurs à semi-conducteurs (8a-8f) de l'étage de puis- sance du convertisseur de fréquence étant placés sur les parois extérieures de ce tunnel, la transmission (3) étant placée dans le tunnel ou près de celui-ci. 2. Groupe d'entraînement suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte un ventilateur (4) qui engendre une circulation d'air dans le tunnel (5) pour refroidir la transmission (3), le moteur (1), le frein (2) et les commutateurs à semiconducteurs de puissance (8a-8f) et l'unité de commande (9) du conver- tisseur de fréquence. 3. Groupe d'entraînement suivant la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que le tunnel (5) comporte des ailettes de refroidissement intérieures (7). 4. Groupe d'entraînement suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la transmission (3) est un réducteur qui fournit une vitesse de rotation inférieure à celle du moteur(1). 5. Groupe d'entraînement suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tunnel (5) est équipé d'un tachymètre (10) pour four- nir une réaction de vitesse.