Brevet FR2631178A1 — publié le 19891110

Dispositif analogique pour l'autopilotage d'une machine électrique et machine munie d'un tel dispositif La présente invention est relative à un dispositif analogiqùe pour l'autopilotage d'une machine électrique, en particulier d'une machine polyentrefer. On a décrit, dans la demande de brevet français nO 86 15751, du 13 novembre 1986, une machine polyentrefer. On rappelle que le flux d'excitation d'une machine monophasée élémentaire résulte de l'interaction de plots magnétiques échelonnés selon un pas angulaire donné avec une couronne d'aimants alternés. Ce flux est pratiquement une fonction sinusotdale de l'angle de rotation de la machine, avec une période égale au pas précité dit "pas de la machine". Des machines monophasées partielles correctement déphasées par un positionnement relatif adéquat de leurs plots magnétiques respectifs constituent une machine polyphasée. La machine comprend en outre des bobinages parcourus par un courant polyphasé sinusoidal. Pour tirer, dans le cas d'une machine fonctionnant en moteur, le maximum de couple pour une valeur donnée du courant sinusoldal, il est nécessaire que le flux d'excitation et le courant associé soient en quadrature. Il est nécessaire, pour obtenir à tout instant le meilleur rendement de la machine, et pour éviter tout décrochage, de connaitre à tout moment la position relative des aimants et des plots magnétiques et d'asservir le courant à cette position. La solution la plus courante est d'utiliser un organe de mesure permanente de l'angle de rotation du rotor par rapport à un point fixe du stator et d'engendrer un courant polyphasé sinusoïdal fonction de l-'angle de rotation mesuré et en quadrature avec le flux d'excitation. Cette méthode se heurte à des difficultés dues à la nécessité d'utiliser un capteur à haut degré de précision en raison du nombre élevé de pas de la machine, et également à l'emploi d'un générateur de fonction pour élaborer le courant recherché. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de pilotage de construction simple et donc peu onéreuse et de fonctionnement sûr. L'invention a pour objet un dispositif analogique pour le pilotage d'une machine électrique du type comprenant au moins une couronne d'aimants permanents alternés coopérant avec une couronne de plots magnétiques disposés selon un pas p, pour créer un flux d'excitation sinusoldal, et au moins un bobinage polyphaséeparcouru par un courant n phasé, caractérisé en ce qu'il comprend une couronne d'aimants de polarité alternée, en nombre égal au double des pas de la machine, solidaire du rotor de la machine, disposée de manière que les aimants défilent devant ù circuits magnétiques, liés au stator de la machine et décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle t p, chacun desdits circuits magnétiques comportant une sonde à effet Hall traversée par le flux dudit circuit magnétique et fournissant une tension de Hall sinusordale dont la phase est égale à celle du courant de l'une des phases de la machine. De préférence, le circuit magnétique comprend une bobine parcourue par un courant asservi à la tension de Hall de la sonde pour annuler le flux magnétique dans cette dernière, la phase dudit courant étant à t près, celle du courant de la phase correspondante de la machine. L'invention est décrite plus en détail en référence à la description ci-après, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une machine triphasée, montrant la disposition du dispositif de pilotage, - la figure 2 est une vue schématique en plan d'un dispositif de pilotage d'une machine triphasé selon un premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue schématique en plan d'une partie d'un dispositif de pilotage selon une variante de réalisation. Les descriptions données ci-après se rapportent à une machine triphasée, mais ceci ne limite en rien la portée de l'invention qui s'applique à une machine n phasée. Dans la figure 1 on distingue une machine ayant une carcasse statorique 1 et un arbre 2. Sur l'arbre est fixée, en avant de la face frontale 3 de la carcasse, une couronne LI portant des aimants jointifs 5 de polarité alternée en nombre égal au double des pas de la machine. La face frontale porte un support 6 en forme d'arc, pour maintenir trois circuits magnétiques 7, 8 et 9, placés en regard de la couronne d'aimant, avec un faible entrefer e1 dont la largeur est très exagérée dans le dessin de la figure 1 pour'la clarté de ce dernier. Les circuits 7, 8 et 9 sont décalés angulairement de 2 t p (pour une machine n phasée, il y aurait n circuits magnétiques décalés angulairement de = p). La figure 2 représente, en vue développée, les circuits magnétiques 7, 8 et 9. Dans la figure 2, les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence. Les aimants 5 sont fixés sur un disque 15 en matériau magnétique. Les circuits 7, 8 et 9 et leur arc support 6 sont réalisés en feuilleté magnétique. Les extrémités 7, 8 et 9 sont calées en quadrature avec les plots de la machine. Dans les branches 7, 8 et 9 sont disposés des sondes à Effet Hall, excitées par un même courant de contrôle. Les tensions de Hall respective- ont, àntRprès, la phase des courants des trois phases de la machine. On sait que la réponse d'une sonde de Hall n'est pas parfaitement linéaire et qu'elle est sensible à la température. Par ailleurs deux sondes de Hall ne sont pas parfaitement identiques. C'est la raison pour laquelle on préférera un fonctionnement des sondes à "champ" nul. La figure 3 montre l'un des circuits magnétiques ainsi équipé pour un fonctionnement à champ nul. Le circuit 7 de la figure 3 comprend une branche 7A fixée par une ligature 26 à un circuit magnétique 27 ayant deux branches 27A et 27B à angle droit. La branche 27A est fixée à l'arc support 6 par l'intermédiaire d'une cale 28 dont l'épaisseur sert auréglage de l'entrefer e1. Entre la branche 27A et la branche 7A sont placés la sonde de Hall 17 et un isolant 29 de compensation d'épaisseur. Le circuit 7 possède une seconde branche 7B, qui vient en regard d'une vis de réglage 30 ajustant un entrefer e3 avec la branche 27B du circuit 27. Sur la branche 7B est placée une bobine 31 parcourue par un courant asservi à la tension de Hall pour annuler le flux magnétique dans cette sonde. Le phase de ce courant est à t près, égal à la phase recherchée du courant de la machine. Le dispositif de l'invention est de réalisation aisée et donne une parfaite sureté de fonctionnement. Il s'applique aux machines polyentrefer de configuration discale ou cylindrique. il s'applique également aux machines synchrones classiques à courant sinusoldal dans lesquelles le défilé dé deux aimants de la couronne correspond à une période de la machine. REVENDICATIONS 1/ Dispositif analogique pour le pilotage d'une machine électrique du type comprenant au moins une couronne d'aimants permanents alternés coopérant avec une couronne de plots magnétiques. disposés selon un pas p, pour créer un flux d'excitation sinusoZdal, et au moins un bobinage polyphasé parcouru par un courant n phasé, caractérisé en ce qu'il comprend une couronne d'aimants (5) de polarité alternée, en nombre égal au double des pas de la machine, solidaire du rotor de la machine, disposée de manière que les aimants défilent devant n circuits magnétiques (7), liés au stator de la machine et décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle 2 p, chacun desdits circuits magnétiques comportant une sonde (17) à effet Hall traversée par le flux dudit circuit magnétique et fournissant une tension de Hall sinusoldale dont la phase est égale à celle du courant de l'une des phases de la machine. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit magnétique (7) comprend une bobine (31) parcourue par un courant asservi à la tension de Hall de la sonde (7) pour annuler le flux magnétique dans cette dernière, a phase dudit courant étant å m près, celle du courant de la phase correspondante de la machine. 3/ Machine électrique caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif analogique de pilotage selon l'une des revendications 1 et 2.