Brevet FR2648287A1 — publié le 19901214

SYSTEME A MOTEUR ELECTRIQUE D'ENTRAINFh(ENT EN ROTATION A VITESSE VARIABLE ET APPAREIL MUNI D'UN TEL SYSTEME La présente invention concerne un systéme å moteur électrique d'entrainement en rotation å vitesse variable et un appareil tel qu'un lave-linge à tambour muni d'un tel système. Dans - des systèmes connus a moteur asynchrone d'entrainement en rotation à vitesse variable, le moteur est habituellement un moteur asynchrone triphasé et la variation de vitesse de ce moteur est fréquemment obtenue soit par une variation de sa fréquence statorique, solt par un contrôle de la puissance absorbée par son rotor bobiné. Dans une variation de vitesse par une variation de la fréquence statorique d'un moteur asynchrone, le rotor de ce moteur est de préférence un rotor à cage qui est facile å réaliser et moins onéreux qu'un rotor bobiné équivalent. Les systémes connus à moteur asynchrone d'entrainement en rotation à vitesse variable qui sont alimentés å partir d'une source de courant alternatif comprennent généralement, soit un circuit redresseur transformant cette source de courant alternatif en une source intermédiaire de courant continu, et un onduleur å modulation de largeur d'impulsion servant de commutateur alimentant leur moteur en courant à tension et å fréquence réglable à partir de cette source intermédiaire, soit un hacheur transformant une tension fixe de cette source intermédiaire en une tension de valeur réglable et ln onduleur servant de commutateur alimentant leur moteur en courant à fréquence réglable.. Dans ces systèmes connus d'entrainement, leur onduleur servant de commutateur comprend pour chacune des phases statoriques de leur moteur asynchrone triphasé, un jeu distinct d'interrupteurs statiques. Il y a ainsi dans ces systèmes connus, au molns trois jeux distincts d'interrupteurs statiques pour les trois phases de leur moteur triphasé. Par ailleurs, plus le nombre d'interrupteurs statiques dans un système est grand, plus le prix de revient de ce système est élevé. La présente in entlon visant à éviter ces inconvénients permet de réaliser un système économique et efficace å moteur électrique d'entrainement en rotation à vitesse variable. Selon l'invention, un système a moteur électrique d'entrainement à vitesse variable réalisant une variation de vitesse par une variation de la fréquence statorlque, comprend comme moteur électrique un moteur asynchrone muni d'un rotor à cage et d'un stator diphasé à structure bifilaire. Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par des dessins ci-annexés dont: - la figure 1 représente une vue schématique d'un système à moteur asynchrone à rotor cage et à stator diphase à structure bifilaire d'entrainement en rotation å vitesse variable, réalisé selon l'invention, et - la figure 2 représente une courbe en fonction du temps d'un courant dans un interrupteur statique d'alimentation du moteur asynchrone diphasé du système de la figure 1. La présente invention est applicable aux systèmes d'entraînement en rotation à vitesse variable des appareils ou dispositifs fonctionnant à des vitesses allant de quelques centaines de tours par minute À plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. Un système å moteur électrique 1 d'entrainement en rotation à vitesse variable selon un exemple de réalisation de l'invention schématiquement et partiellement Illustré dans les Figures 1 et 2 est un système d'entraînement ayant un moteur asynchrone 2 dont la variation de vitesse est obtenue par une variation de la fréquence statorique de ce moteur au moyen d'un onduleur 3 fonctionnant avec des interrupteurs statiques. Selon une caractéristique importante, le système à moteur asynchrone d'entrainement à vitesse variable 1 comprend un moteur asynehrone 2 ayant un rotor cage 4 et un stator diphasé à structure bifilaire 5. Une structure statorique diphasé du moteur asynchrone 7, permet vis à vis de systèmes cohnus à moteur asynchrone triphasé d'entrainement en rotation à vitesse variable, de simplifier la commande de variation de vitesse par une variation de la fréquence statorique en agissant sur les deux phases de ce moteur au lieu d'exercer sur les trols phases d'un moteur triphasé, d'utiliser en conséquence un nombre moins grand d'interrupteurs statiques et d'obtenir ainsi une appréciable économie de composants coûteux. Dans le moteur asynchrone diphasé du système d'entrainement en rotation a vitesse variable 1, chacune des phases statoriques 7, 8 comporte des points milieux 9, 10 et est réalisée avec un conducteur électrique formé de deux fils électriques isolés bobinés ensemble. Cette structure bifilaire de ce conducteur électrique contribue à faciliter un bon rangement de ce dernier dans des encoches des tôles du stator 5, et à obtenlr grâce à un excellent tassement de ce conducteur non seulement des tètes des boblnes statoriques relativement petites qui dlmlnuent les inductances de fulte et augmentent par conséquent le rendement du moteur mais également une dimenslon plus faible du moteur vis à vis de celle d'un moteur équivalent dont les bobinages statoriques sont réalisées avec un conducteur monofilaire. Dans le système d'entrainement en rotation à vitesse variable 1, I'alimentatlon électrique des deux phases 7 et 8 du stator diphasé 5 du moteur asynchrone 2 est effectués par un onduleur 3 qui comprend quatre interrupteurs statiques 12, 13, 14, 15 montés entre une ligne commune de potentlel négatif 16 d'une source de tension continue ou tension redressée, filtrée et stabilisée 18, et les quatre extrémités libres des deux phases à structure bifilaire 7 et 8 du stator diphasé 5 du moteur asynchrone 2. Les polnts mllleux 9 et 10 des deux phases à structure bifllaire 7, 8 sont reliés å une ligne commune de potentiel positif 17 de la source 18 Las gachettes des quatre interrupteurs statiques 12, 13, 14, 15 sont respectivement actlonnées par un circuit de commande d'un type connu 20 qui effectue par une modulation connue de largeur d'impulsions, une variation de la fréquence statorique dans une variation de vitesse du moteur asynchrone 2. Les courants traversant les quatre interrupteurs statiques 12, 13, 14, 15 ont à un déphasage près, une forme générale périodique représentée dans la figure 2. Dans l'alimentation électrique du moteur asynchrone 2, le système d'entrainement en rotation à vitesse variable 1 comprend un circuit écrèteur 22 (flgure 1) associé å l'onduleur 3. Lors d'une fermeture ou un blocage des Interrupteurs statiques 12, 13, 14, 15 des tensions dues å l'inductance propre statorlque et à l'inductance de fuite statorlque s'ajoutent à la tension redressée stabilisée d'alimentation 18 pour soumettre les bornes de ces interrupteurs statiques a une forte contrainte en tension. Pour soulager ces Interrupteurs statiques, le clrcult écrèteur 22 qui comprend d'une part une diode 23 ou 24 ou 25 ou 26, et un condensateur 29 en série, montées en parallèle respectlvement aux bornes de ces interrupteurs statiques et d'autre part une résistance 28 reliant le point de Jonctlon de ce condensateur 29 et cette diode 23 ou 24 ou 25 ou 26 aux points milieux 9 et 10 des phases statoriques 7 et 8 correspondantes å ces interrupteurs, permet å le puissance électrique qui sty accumule, de s'évacuer à travers cette diode 23 ou 24 ou 25 ou 26 et de se dissiper dans cette résistance 28. Dans le système à moteur asynchrone d'entrainement en rotation å vitesse variable 1, la résistance 28 du circuit écreteur 22 est montée de préférence dans un endrolt dégagé ou ventilé favorable å son refroidissement. En outre dans l'alimentation électrique par l'onduleur 3 des phases 7, 8 du moteur 2, la fréquence de découpage de modulatlon de largeur d'impulsions pour une variation de fréquence statorique dans une variation de vitesse de ce moteur 2 est de préférence choisie parmi les fréquences qui sont au-dessus des fréquences audibles. Dans un exemple d'une application du système d'entrainement en rotation à vitesse variable 1 ci-dessus à un appareil tel qu'un lave-linge à tambour 30 (flgure 1), I'onduleur 3 est commandé dans une modulation à largeur d'impulsions lors d'une variation de vitesse de rotation du tambour du lave-llnge 30 par une variation de la fréquence statorique du moteur asynchrone d'entrainement de ce système 1, par un microprocesseur 31 en fonction des programmes de fonctionnement de ce lave-linge 30 préalablement enregistrés dans des mémoires de ce dernier. REVENDICATIONS 1. Système à moteur électrique d'entrainement å vitesse variable réalisant une variation de vitesse par une variation de la fréquence statorique, caractérisé en ce qu'il comprend comme moteur électrique un moteur asynchrone (2) muni d'un rotor à cage (4) et d'un stator diphasé à structure bifilaire (5). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le moteur asynchrone diphasé (5), chacune des deux phases (7, 8) du stator à structure bifilaire (5) comprend un point milieu (9, 10) et est réalisée avec un conducteur électrique formé de deux fils électrlques isolé s bobinés ensemble. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérlsé en ce qu'il comprend une alimentation électrique des deux phases (7, 8) du stator à structure bifilaire (5) du moteur asynchrone diphasé (2) effectuée par un onduleur (3) comportant quatre interrupteurs statiques (12? 13, 14, 15) montés entre une linge commune de potentlel négatif (16) d'une source de tension contlnue ou tension redressée filtrée et stabilisée (18) et des quatre extrémités libres des deux phases ststorlques à structure bifilaire (7, 8) dont les points mllieux (9, 10) sont reliés à une ligne commune de potentiel positif (17) de cette source (18), les gachettes des interrupteurs statiques (12, 13, 14, 15) étant commandées par un circuit de commande (20) effectuant par une modulatlon de largeur d'impulsions une variation de vitesse de ce moteur asynchrone (2). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'll comprend dans l'alimentation électrique du moteur asynchrone (2) un circuit écreteur (22) associé å l'onduleur (3). 5. Système selon la revendicatlon 4, caractérisé en ce que le circuit écreteur (22) comprend d'une part une dlode (23, 24, 25, 26) et un condensateur (29) en série, montées en parallèles respectivement aux bornes des interrupteurs statiques (12, 13, 14, 15) et d'autre part une résistance (28)rellant le point de Jonction de ce condensateur (29) et cette dlode (23, 24, 25, 26) respectivement aux points milieux (9, 10) des phases statoriques (7, 8) du moteur asynchrone (2). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans le circuit écrêteur (22), la réslstance (28) est montée dans un endroit dégagé ou ventilé de ce système (1). 7. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que dans l'alimentation électrique du moteur asynchrone (2) par l'onduleur (3) des phases (7, 8), la fréquence de découpage de modulation de largeur d'impulslons pour une variation de fréquence statorique dans une variation de vitesse de ce moteur asynchrone (2) est cholsle parml les fréquences qui sont au-dessus des fréquences audibles. 8. Appareil tel qu'un lave-linge à tambour muni d'un système à moteur électrique d'entraînement en rotation à vitesse variable selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans ce système l'onduleur (3) est commandé dans une modulatlon à largeur d'impulslons lors d'une variation de vitesse de rotation du tambour du lave-linge (30) par une variation de fréquence statorlque de ce moteur, est commandée par microprocesseur (31) en fonction des programmes de fonctlonnement de ce lave-linge (30) préalablement enregistrés dans des mémoires de ce dernier.