Brevet FR2644645A1 — publié le 19900921

La présente invention est relative à un variateur de vitesse destiné à équiper un moteur électrique, et en particulier un moteur mono-phasé. De tels moteurs mono-phasés peuvent être réalisés suivant diverses puissances. L'invention est prévue plus particulièrement, quoique non exclusivement, pour des moteurs mono-phasés de faible puissance, du genre de ceux qu'on utilise couramment pour la construction d'appareils électroménagers, machines à laver ou autres. Jusqu'à ce jour, le seul système connu pour faire varier la vitesse de rotation d'un moteur mono-phasé est un système fondé sur le principe de la variation de fréquence. Un tel système est à la fois coûteux et encombrant. Par ailleurs, on constate que la variation de la vitesse du moteur s'accompagne également d'une variation pour le couple fourni par ce même moteur. Enfin, le système connu est malheureusement très sensible à la température et aux variations de tension. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un variateur de vitesse d'un type nouveau. Un variateur de vitesse selon l'invention, destiné à équiper un moteur électrique mono-phasé pour faire varier la vitesse de rotation de son arbre-de sortie, comprend un bottier électronique intercalé sur l'alimentation du moteur, et il est caractérisé en ce que ce boî- tier électronique est asservi directement à la vitesse de rotation de l'arbre du moteur, laquelle est mesurée directement et en permanence par un capteur dont les signaux sont envoyés à un régulateur proportionnel, puis à un boitier de commande, lequel actionne un commutateur électronique monté en série avec le moteur sur son circuit d'alimentation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moteur possède un condensateur de démarrage d'un type en lui-même connu, lequel reste branché en permanence pendant tout le fonctionnement du moteur et de son variateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la détection de la vitesse de rotation comporte - d'une part un aimant permanent fixé sur l'arbre de sortie avec lequel il tourne en permanence; - d'autre part, montée à poste fixe en face de l'ai mant de l'arbre moteur, un capteur de détection d'un type habituellement connu sous la dénomina tion "détection I L S". Suivant une autre caractéristique de l'invention, le détecteur de vitesse pour l'arbre de sortie du moteur fonctionne suivant le principe de la détection de passage, par réflexion de rayons infrarouges. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le boîtier de commande est équipé d'un TRIAC. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le commutateur électronique de puissance est équipé d'un TRIAC. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Figure 1 est une vue d'ensemble du schéma électronique de cablage de l'ensemble d'un variateur électronique selon l'invention et du moteur quli équipe. Figure 2 illustre le montage du condensateur de démarrage équipant le moteur. Le dispositif selon l'invention est destiné à équiper un moteur électrique mono-phasé 1 dont on se propose de faire varier la vitesse. Ce moteur est intercallé sur une ligne d'alimentation 2 entre les deux bornes d'alimentation principales 3 et 4. Le dispositif selon l'invention comprend un boîtier 5 dans lequel on trouve - un adaptateur d'entrée 6; - un régulateur proportionnel 7; - un circuit de commande à TRIAC 8; - un commutateur électronique de puissance 9, par à TRIAC, monté en série sur la ligne 2. Par ailleurs, l'arbre de sortie du moteur 1 est équipé d'un détecteur tachymétrique 10 dont les signaux sont envoyés par une ligne 11 à l'entrée de l'adaptateur 6. La sortie de l'adaptateur 6 est reliée à l'une des entrées 12 du régulateur proportionnel 7. L'autre entrée 13 de ce même régulateur 7 est reliée à une borne de consigne 14 par laquelle l'utilisateur peut afficher la vitesse désirée pour le moteur.l. La sortie 15 de l'adaptateur 7 est reliée à l'entrée du boîtier de commande 8. La sortie de celui-ci est reliée par une ligne 16 à la borne de commande 17 du commutateur 9. L'adaptateur d'entrée 6 peut être constitué par une simple résistance si le détecteur 10 est un dérec- teur de vitesse de rotation par réflexion de rayons infrarouges (détection de passage). Par contre, 6 peut être un convertisseur fréquence / tension si 10 désigne un autre type de détecteur. Le détecteur 10 peut comporter notamment un aimant permanent en ferrite, calé sur l'arbre du moteur principal 1, en faisant face à une détection de type ILS. Le régulateur 7 est un régulateur proportionnel. de tout type connu. Le commutateur électronique 0 peut être un commutateur à TRIAC. Le boitier 5 comporte enfin une alimentation 18, prélevée par exemple à partir d'un point 19 sur la ligne principale 2. Comme indiqué sur la figure 2, le moteur 1 comporte un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 branchés à la manière habituelle, en série sur la ligne 2, mais en parallèle l'un par rapport à l'autre. Dans le cas de l'invention, on prévoit un condensateur de démarrage 22, monté en série avec l'enroulement secondaire 21, mais, comme celui-ci, en parallèle avec l'enroulement primaire 20, entre les bornes 23 et 24 de la ligne principale 2. Le fonctionnement est le suivant I1 suffit à l'utilisateur d'agir sur la consigne 14 pour faire varier instantanément et à volonté la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur 1. Les principaux avantages sont les suivants 1- Utilisation d'un moteur monophasé 1 avec son condensateur de démarrage 22 connecté en per manence; 2- Utilisation d'une boucle de régulation suscep tible de comporter des éléments très peu coûteux (petits moteurs continus permanents comme pour les jouets; détection de vitesse par réflexion infrarouge); 3- utilisation d'une électronique classique pilo tant un commutateur électronique de puissance 9; 4- large plage de fonctionnement sans nécessité de compensation (le couple est pratiquement cons tant, à haute comme à basse vitesse); 5- vitesse stable pour le moteur 1; 6- souplesse de démarrage; 7- installation simple; 8- encombrement réduit; 9- faible prix de revient; 10- insensibilité aux variations de la température ambiante et aux variations de tension (en effet, l'asservissement s'effectue ici directement en fonction de la vitesse). Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre de l'inven tion en utilisant pour le détecteur de vitesse (lO) un petit moteur électrique de type "série" à courant con tinu et à aimant permanent, dont l'arbre est calé sur l'arbre de sortie du moteur (l). REVENDICATIONS 1- Variateur de vitesse destiné à équiper un moteur électrique monophasé (1) pour faire varier la vitesse de rotation de son arbrede sortie, comprenant un boitier électronique (5) intercalé sur l'alimentation du moteur (1), caractérisé en ce que ce bottier électronique (5) est asservi directement à la vitesse de rotation de l'arbre du moteur (1), laquelle est mesurée directement et en permanence par un capteur (10) dont les signaux sont envoyés à un régulateur proportionnel (7) puis à un circuit de commande (8), lequel actionne un commutateur électronique (9) monté en série avec le moteur (1) sur son circuit d'alimentation (2). 2- Variateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (l) possède un condensateur de démarrage (22) d'un type en lui-même connu, lequel reste branché en permanence pendant tout le fonctionnement du moteur (1) et de son variateur (2), (9), (10). 3- Variateur de vitesse suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le condensateur de démarrage (22) est monté en série avec l'enroulement secondaire (21) du moteur (1), tous deux étant en parallèle avec l'enroulement primaire (20), entre des bornes (23) et (24) de la ligne d'alimentation (2). 4- Variateur de vitesse suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection de la vitesse de rotation comporte - d'une part un aimant fixé sur l'arbre de sor tie avec lequel il tourne en permanence; - d'autre part, montée à poste fixe en face de l'aimant de l'arbre du moteur (1), un capteur de détection (10) d'un type habituellement con nu sous la dénomination "détection I L S". 5- Variateur de vitesse suivant la revendication l caractérisé en ce que le détecteur de vitesse (10) fonctionne suivant le principe de la détection de passage, par réflexion de rayons infrarouges. 6- Variateur de vitesse suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande (8) est équipé d'un TRIAC. 7- variateur de puissance suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur électronique de puissance (9) est équipé d'un TRIAC. 8- Variateur de vitesse suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur tachymétrique (10) est relié par une ligne 11 à une entrée (12) de l'adaptateur d'entrée (6) dont l'autre entrée (13) est reliée à une borne de consigne (14) par laquelle l'utilisateur peut afficher la vitesse désirée pour le moteur (1). 9- Variateur de vitesse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la détection comporte un petit moteur série à courant continu et à aimant permanent, dont l'arbre est calé sur l'arbre de sortie du moteur (1).