Brevet FR2611811A1 — publié le 19880909

t' 2 6 1 1811 DISPOSITIF DE MOTORISATION D'UN PAPILLON ROTATIF La présente invention concerne un dispositif de motorisation d'un papillon logé rotatif dans un boîtier, comportant un actionneur électromagnétique rotatif composé d'un stator bobiné et d'un rotor solidaire directement du papillon, un circuit.électronique relié à un capteur assurant la commande de!' actionneur. Il existe déjà des commandes de papillon motorisées pour les carburateurs. Ainsi, le brevet US 4 541 378 décrit une commande motorisée dans laquelle le papillon est accouplé à un moteur du type pas à pas commandé par un circuit de contrôle recevant les signaux d'un capteur de dépression. La précision du positionnement angulaire du papillon dépend de la longueur du pas. La présente invention a pour obiet de fournir un entraTnement motorisé d'un papillon rotatif pour un moteur thermique, offrant une grande simplicité de montage, dépourvu de collecteur ou de réducteur et présentant une faible inertie et une bonne dynamique. L'actionneur utilisé délivre un couple constant, indépendant de la position sur un angle de 90 et proportionnel au courant d'alimentation. L'actionneur présente une résolution infinie et de ce fait la précision du positionnement angulaire ne dépend que de la résolution du capteur. Conformément à l'invention, le dispositif est caractérisé par le fait que Il' actionneur comporte un stator bipolaire et un enroulement monophasé et un rotor bipolaire à aimants permanents à aimantation radiale et que le capteur est un capteur de position angulaire solidaire en rotation du papillon. Selon une caractéristique, Il' actionneur présente un stator bipolaire dont les pôles s'étendent sur plus de 90 . L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés, sur lesquels 1... - 2 - 2611811 - la figure I est une vue d' ensemble du dispositif; - la figure 2 est une vue axiale d'un mode de réalisation de 1' actionneur électromagnétique; la figure 3 est une vue extérieure de 1' actionneur de la figure 1 - la figure 4 est le schéma fonctionnel de l'unité de commande électronique assurant l'asservissement de 1' actionneur; - la figure 5 est un schéma donnant le couple C dévelopoé par l' actionneur en fonction du déplacement angulaire c. En se référant aux dessins, le dispositif comporte un actionneur rotatif 1 composé d'un stator feuilleté 2 et d'un rotor 3. Le rotor est muni d'un si arbre rotatifisolidaire du papillon 82 logé rotatif dans un boTtier 8, notam- -snt de moteur à injection. Le rotor 3 de type bipolaire est constitué par des secteurs aimantés radialement 31 et 32 (aimants permanents) formant un anneau et maintenus sur un noyau ferromagnétique 33, par exemple par collage. Le stator bipolaire présente deux pbles 21 et 22 s'étendant chacun sur au moins 90 et une série d'encoches 24 destinées à recevoir le bobinage monophasé 4, sur le reste de la périphérie. Chacun des pieds d'encoches présentent un épanouissement (nez d'encoche) 23 pour minimiser les effets de réluctance variable. Le paquet 2 de t8les est vrillé de manière à annuler les effets parasites de réluctance variable qui auraient pu subsister. Le bobinage monophasé 4 qui se loge dans les encoches est diarnétral. L'axe du rotor est solidaire d'un capteur angulaire de position 5. Ce capteur est du type potentiomètre ou du type inductif (résolver). L'intensité et le sens du courant appliqués au bobinage sont contrôlés par un circuit électronique d'asservissement 6 à boucle fermée piloté par un signal de commande 76 représentatif de la position de la pédale d'accélérateur et par un signal donné par le capteur 5. 1.. oe Â1E 1- _ 3_ -2611811 Le circuit électronique d' asservissement comporte trois boucles d'asservissement dont une boucle de courant, une boucle de vitesse et une boucle de position, l'ensemble formant ainsi un amplificateur à gain variable. Le signal de position fourni par le capteur 5 est filtré par un filtre de 2ème ordre 61 puis comparé à un signal de consigne de position 76 en 75. Le signal d' écart 77 est injecté dans un régulateur de position 64. Le signal de position du capteur 5 est repris par un dérivateur 62 qui en fournit une valeur dérivée en fonction du temps puis est filtré par un filtre 63. Il est traité par un régulateur de vitesse 65. Le signal ic que délivre le régulateur de vitesse 65 est envoyé sur un circuit 66 donnant un signal égal à la valeur absolue | ic | et sur un circuit 72 de détection du signe du signal ic. Le signal de sortie du circuit 66 est comparé au signal de mesure du - 2 courant I im I d'alimentation du bobinage. Le signal d' écart est envoyé à un régulateur de courant 70. Un générateur 69 fournit un signal en dents de scie qui est envoyé à un comparateur 71 avec le signal de sortie du régulateur 70. Les éléments 69, 70, 71 forment un convertisseur à modulation de largeur d'impulsion (convertisseur MLI). Le signal du comparateur 71 est envoyé à un amplificateur de puissance 74 (driver) qui alimente le bobinage de 1 actionneur. Le détecteur de signe 72 contrôle une logique combinatoire 73 qui agit sur l'amplificateur de puissance 74. La figure 5 montre la variation du couple C en fonction de la position angulaire du rotor. La zone de travail est délimitée à environ 90. Sur cette zone le couple est constant et proportionnel au courant. La zone de travail s' étend sensiblement de 45 à 135 . Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. I - 4 - 2611811 R E V E NDIC ATIONS 1/ Dispositif d'entraînement motorisé d'un papillon (82) logé rotatif dans un boîtier (8), comportant un actionneur électromagnétique rotatif (1) composé d'un stator bobiné (2) et d'un rotor (3) solidaire directement du papillon (82), un circuit électronique relié à un capteur (5) assurant la commande de l'actionneur, caractérisé par le fait que 1'actionneur (1) comporte un stator bipolaire et un enroulement monophasé et un rotor bipolaire à aimants permanents à aimantation radiale et que le capteur (5) est un capteur de position angulaire solidaire en rotation du papillon. 21 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que I'actionneur (1) présente un stator (2) bipolaire dont les pAles (21, 22) s'étendent sur plus de 90 . 3/ Dispositif selon I'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit électronique est un circuit d' asservissement à boucle fermée recevant un signal représentatif de la position de la pédale d'accélérateur et un signal donné par le capteur de position.