Brevet FR2633114A1 — publié le 19891222

L'invention concerne une machine électrique comportant un carter, un rotor et un stator, dans laquelle le rotor com- porte au moins une piste de production de signaux, pou- vant être identifiée optiquement et servant à détecter la position angulaire du rotoré et il est prévu au moins un cap- teur optique. Une telle machine est connue d'après la demande de bre- vet allemand publiée sous le N 34 18 153. Cette machine peut être agencée sous la forme d'un moteur, par exemple sous la forme d'un moteur à courant continu sans collecteur. Pour l'obtention des signaux de commutation pour la détection de la position angulaire du rotor, ce dernier contient une pis- te de production de signaux, qui est explorée à l'aide d'un capteur. L'inconvénient de ce type de formation de signaux doit être vu dans le fait que le capteur disposé à proxi- mité immédiate du rotor est soumis, par les courants du mo- teur, à des champs électromagnétiques parasites intenses. En outre, le capteur peut être endommagé par l'échauffement du moteur, mais simultanément le remplacement d'un tel cap- teur, qui est situé a l'intérieur d'un moteur, prend égale- ment beaucoup de temps. C'est pourquoi, l'invention a pour but de créer une machine électrique, dans laquelle soit garantie une identi- fication, insensible aux perturbations, de la position angu- laire du rotor. Ce problème est résolu dans un dispositif du type in- diqué, grâce au fait que le capteur optique est disposé à l'extérieur du carter de la machine électrique et qu'au moins un guide de lumière servant à transmettre des signaux opti- ques est prévu entre la zone de la piste de production de signaux et le capteur optique. Un avantage important de cette solution doit être vu dans le fait qu'on évite maintenant-une perturbation du com- posant électronique très sensible, qui représente le capteur optique, sur la base du fonctionnement du moteur. En outre, le capteur optique peut être aisément rem- placé dans le cas d'un défaut. Il n'est pas nécessaire d'accéder à l'intérieur du moteur. Un autre avantage doit être vu dans l'utilisation de guides de lumière pour la transmission des signaux optiques. Comme cela est connu, les guides de lumière sont presque in- sensibles à des influences de température, et notamment vis- A-vis de champ électromagnétiques parasites. Selon une variante de réalisation de l'invention, il est proposé d'intégrerle capteur optique dans un circuit élec- trique de commande. Ce circuit électrique de commande est nécessaire notamment dans le cas d'un moteur à courant con- tinu pour la commande des différents enroulements du moteur et contient l'ensemble du système électronique de commande. Une intégration du capteur optique présente l'avantage con- sistant en ce que les signaux du capteur peuvent être envo- yés directement au circuit de commande et sans aucune ligne de transmission supplémentaire. De tels circuits de commande sont protégés en général au moyen d'un boitier vis-à-vis de la poussière et d'autres influences atmosphériques. Cela si- gnifie que les mêmes dispositions de protection s'appliquent également au capteur optique. Selon une variante de réalisation, le guide de lumière peut être équipé d'un dispositif d'enfichage. Ce dispositif d'enfichage a pour but de disposer l'extrémité du guide de lumière, tournée vers la piste de production de signaux, de manière A permettre son enfichaedans le carter du moteur. A cet effet-, un dispositif récepteur correspondant est prévu sur le carter du moteur. Cette liaison à enfichage présente en outre l'avantage consistant en ce que l'on peut séparer très simplement le moteur du circuit électrique de commande, par exemple lors du remplacement du moteur ou du circuit de commande ou bien lors du remplacement des guides de lumière eux-mêmes. Il est également possible d'agencer ce dispositif d'enfichage pour plusieurs guides de lumière de sorte qu'il suffit d'utiliser un seul connecteur pour une multiplicité de lignes de transmission. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, il est proposé d'équiper le guide de lumière d'une tête re- flex. Ceci présente l'avantage consistant en ce que la trans- mission de la lumière de la source de lumière à la piste de production de signaux s'effectue par l'intermédiaire du gui- de de lumière. Cette lumière est réfléchie sur la piste de production de signaux et le rayonnement réfléchi est égale- ment envoyé à l'aide du guide de lumière au capteur optique. La piste de production de signaux est de façon appropriée formée d'une feuille de matière plastique fixée sur la face frontale du rotor. Des zones superficielles réfléchissantes et des zones superficielles non réfléchissantes sont prévues sur cette feuille en matière plastique. Avantageusement, ces zones superficielles sont répar- ties en fonction de la répartition des pôles du rotor,. c'est-a-dire qu'au capteur optique est envoyé une forme de signal, qui est identique à la position angulaire des pôles du rotor, de sorte que les signaux de commutation peuvent être tirés directement des signaux captés, pour réaliser la commande du moteur. La production du signal optique s'effectue par exemple au moyen d'un générateur de signaux lumineux, qui est égale- ment situé dans le circuit électrique de commande. Le signal lumineux est envoyé, au moyen de ce qu'on appelle un cou- pleur Y, à la tête reflex du guide de lumière. Comme généra- teur de signaux lumineux, on peut utiliser une diode à lumi- nescence. L'invention va être expliquée ci-après de façon plus détaillée en référence à un exemple de réalisation. La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif servant à identifier la position du rotor. La figure 2 montre une représentation schématique d'un rotor comportant une piste de production de signaux. La figure 3 montre une vue partielle d'un moteur com- portant un guide de lumière enfichable. Le rotor 1 d'un moteur, par exemple d'un moteur à cou- rant continu sans collecteur, est représenté sur la figure 1. Ce rotor 1 porte plusieurs aimants permanents sur un ar- bre 2. Ces aimants permanents 3 sont disposés, avec des po- larités alternées et avec une direction d'aimantation radia- le, sur l'arbre 2 de manière à former un rotor comportant trois couples de pôles. Une piste de production de signaux constituée par des zones 5a, b,c réfléchissant la lumière et par des zones 6a,b,c ne réfléchissant pas la lumière est située sur la face frontale 4 du rotor 1. La répartition des zones est choisie de manière qu'elles correspondent à la répartition des pôles des aimants permanents 3. Pour dé- tecter la position angulaire du rotor, il est prévu trois guides de lumière 7,8,9, dont les extrémités sont dirigées vers la piste 4 de production de signaux. Ces guides de lu- mière 7,8,9 sont fixés par exemple sur le carter, non repré- senté ici, du rotor. Les guides de lumière 7,8,9 comportent des têtes reflex, au niveau de leurs extrémités tournées vers la piste de production de signaux. Cela signifie que chaque guide de lumière émet simultanément un signal lumineux et que la lumière réfléchie par la piste deproduction de si- gnaux est à nouveau reçue. Les guides de lumière 7,8,9 pénè- trent dans un carter 10, dans lequel trois capteurs optiques 12,13,14 et trois générateurs de signaux lumineux 15a,b,c sont disposés sur une platine 11. Ce carter contient par exem- ple également un circuit électrique de commande nécessaire pour la commande du moteur. Chacun des guides de lumière 7, 8,9 est constitué par une multiplicité de guides de lumière individuels minces, qui sont rassemblés pour former un fais- ceau. L'injection par couplage de la lumière, qui est pro- duite par des générateurs de signaux lumineux 15a,b,c, s'ef- fectue par l'intermédiaire de ce qu'on appelle des coupleurs en Y, c'està-dire qu'une partie des différents guides de lumière 7,8,9 est raccordée au générateur de signaux lumi- neux 15a,b,c. L'autre partie des guides de lumière est rac- cordée aux capteurs optiques respectifs 12,13,14. Par consé- quent, la transmission de la lumière à la tête reflex du gui- de de lumière respectif est réalisée à l'aide d'une partie des guides de lumière individuels. L'autre partie des guides de lumière individuels assure la transmission de la lumière, réfléchie sur la piste 4 de transmission de signaux, sur les capteurs optiques respectifs. Les signaux reçus par les cap- teurs optiques 12,13,14 peuvent être utilisés aussi bien pour déterminer la vitesse de rotation du rotor 1 que pour déter- miner sa position angulaire. L'identification de la position angulaire du rotor est nécessaire par exemple pour la comman- de, sans collecteur, des bobines du moteur. Il est visible sur cette figure 1 qu'aucun composant électronique n'est dis- posé sur le rotor et par conséquent à proximité immédiate des champs magnétiques des aimants permanents et des bobines du moteur, non représentées ici. Tous les composantstelsque les capteurs, les sources de lumière, sont situés à l'exté- rieur du moteur dans un carter 10. Par conséquent ceci ex- clut tout endommagement de ces composants électroniques, dQ à des champs parasites, des vibrations ou des influences de la température. Sur la figure 2, on a montré, dans une représentation schématique, une autre variante d'un rotor comportant une piste de production de signaux. La constitution du rotor 16 est identique à celle du rotor représenté sur la figure 1. Seule la piste 17 de production de signaux présente une for- me légèrement modifiée. Cette piste 17 de production de si- gnaux comporte trois pistes individuelles 18,19,20. Un'guide de lumière 21,22,23 est associé à chacune de ces pistes in- dividuelles. Ces guides de lumière 21,22,23 sont situés côte- à-côte dans la direction radiale et peuvent par conséquent être rassemblés, d'une manière peu encombrante, dans un seul boîtier 24. Les guides de lumière 21,22,23 sont également reliés à un bottier non représnté ici, dans lequel sont dis- posés les capteurs optiques et un générateur de signaux lumi- neux. La représentation schématique de la figure 2 est re- produite, sur la figure 3, sous la forme d'une vue partielle d'un moteur, selon une représentation en coupe. Le rotor 16 est tourillonné de façon à pouvoir tourner, par l'intermé- diaire d'un arbre 25 et de roulements à billes 26, dans un carter 27 du moteur. Des bobines correspondantes 28,29 du moteur sont situées sur le carter 27 du moteur. Ces bobines forment le stator du moteur. Un évidement 30 est prévu dans le carter 27 du moteur. Le boîtier 24 des guides de lumière 21,22,23 est situé dans cet évidement 30. Le boîtier 24 est réalisé sous la forme d'un connecteur enfichable amovible, qui est fixé dans l'évidement 30, de sorte que l'on peut réa- liser aussi bien un montage simple des guides de lumière sur le moteur qu'un remplacement simple des guides de lumière. Les guides de lumière 21,22,23 possèdent les têtes reflex 31,32,33, qui sont dirigées vers une piste 17 de production de signaux. Cette piste 17 de production de signaux est fi- xée sur le rotor 16 et comporte les pistes individuelles 18, 19,20, représentées sur la figure 2. Naturellement, à la pla- ce des trois guides de lumière indiqués dans la description, on peut également prévoir plusieurs guides de lumière. La réunion des extrémités, situées du côté moteur, des guides de lumière dans un boîtier 24 est avantageuse dans tous les cas, étant donné que ce bottier commun facilite grandement le montage et le remplacement de l'ensemble du faisceau de guides de lumière. REVENDICATIONS 1. Machine électrique comportant un carter, un rotor et un stator, dans laquelle le rotor comporte au moins une piste de production de signaux, pouvant être identifiée optiquement et servant à détecter la position angulaire du rotor, et il est prévu au moins un capteur optique, caracté- risée en-ce que le capteur optique (12,13,14) est disposé à l'extérieur du carter de la machine électrique et qu'au moins un guide de lumière (7, 8,9) servant à transmettre des signaux optiques est prévu entre la zone de la piste (4) de production des signaux et le capteur optique (12,13, 14). 2. Machine électrique suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'un circuit électrique de commande est prévu à l'extérieur du carter et que le capteur optique (12, 13,14) est disposé à l'intérieur du circuit de commande. 3. Machine électrique selon la revendication 2, carac- térisée en ce que le guide de lumière (21,22,23) comporte, au niveau de son extrémité tournée vers la piste (17) de production de signaux, un dispositif d'enfichage et que le carter (27) comporte un évidement (30) servant à relier de façon amovible le guide de lumière au carter (27). 4. Machine électrique selon la revendication 3, carac- térisée en ce que plusieurs guides de lumière (21,22,23) com- portenten commun un seul dispositif d'enfichage (24). 5. Machine élecdtrique selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisée en ce que le guide de lu- mière (21,22,23) comporte, sur son extrémité tournée vers la piste (4,17) de production des signaux, une tête re- flex. 6. Machine électrique selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisée en ce que la piste (4,17) de production de signaux est constituée par une feuille de matière plastique, qui est fixée sur une face frontale du rotor (1,16), les signaux optiques étant produits au mo- yen de zones superficielles (5,6) présentant des réflexions différentes. 7. Machine électrique selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisée en ce que la subdivision des zones superficielles (5,6) présentant des réflexions dif- férentes correspond à la subdivision des pôles du rotor (1, 16). 8. Machine électrique selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il est prévu, à l'intérieur du circuit électrique de commande, un générateur de signaux lumineux (15), servant à introduire un signal lu- mineux dans le guide optique (7,8,9).