Brevet FR2654875A1 — publié le 19910524

La présente invention concerne un ensemble d'alimentation électrique pour une pompe à vide dont le rotor est monté sur paliers magnétiques et entraîné en rotation par un moteur électrique du type à rotor comportant des p 8 les magnétiques, par exemple à aimants permanents. Dans un système connu de ce genre, les enroulements statoriques du moteur d'entraînement de la pompe sont alimentés par l'intermédiaire d'un convertisseur statique continu-alternatif lui-même alimenté, c 8 té continu, par le secteur par l'intermédiaire d'une alimentation De même, les paliers magnétiques de la pompe sont alimentés par un ensemble d'alimentation et de commande alimenté également par le secteur Cet ensemble d'alimentation et de commande des paliers magnétiques est également utilisé pour la charge d'une batterie de secours qui permet, en cas de coupure du secteur, l'alimentation des paliers et d'éviter ainsi une chute brutale du rotor sur ses paliers à billes de secours. Cependant, comme la batterie a une capacité limitée et la pompe une très faible décroissance de sa vitesse de rotation, une durée de 30 à 60 minutes pouvant s'écouler entre la coupure de courant et l'arrêt de la rotation, on réalise un freinage du moteur de la pompe en commutant les enroulements statoriques du moteur vers des résistances de charge. Un tel procédé présente des inconvénients: En cas de freinage rapide et avec un rotor d'inertie importante, la puissance dissipée par les résistances est très grande et provoque un échauffement important du boîtier de commande risquant de perturber le fonctionnement des circuits électroniques. Le freinage est rapide au départ et lent à la fin de sorte qu'en cas de coupures répétées, la batterie peut se trouver déchargée avant l'arrêt du moteur. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients, et a pour objet un système d'alimentation électrique d'une pompe à vide comportant un rotor supporté par des paliers magnétiques et entraîné en rotation par un moteur électrique dont le rotor, solidaire du rotor de la pompe, -2- est du type comportant des pôles magnétiques, le stator du moteur électrique d'entraînement ainsi que les paliers magnétiques étant alimentés par le secteur, par l'intermédiaire de circuits électroniques d'alimentation et de commande, une batterie de secours, chargée par le circuit d'alimentation des paliers étant reliée par l'intermédiaire d'un premier interrupteur à une entrée d'alimentation de secours de ce circuit d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit d'alimentation auxiliaire dont la sortie est reliée au circuit d'alimentation desdits paliers magnétiques et qui reçoit en entrée son énergie d'alimentation, par l'intermédiaire d'un second interrupteur se fermant automatiquement en cas de coupure du secteur, dudit moteur d'entraînement fonctionnant en alternateur. Selon une réalisation particulière, lesdits circuits électroniques d'alimentation et de commande du stator du moteur électrique d'entraînement de la pompe comportent un convertisseur statique continu- alternatif, ladite alimentation auxiliaire ayant sa dite entrée reliée audit convertisseur du côté courant continu. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit premier interrupteur comprend des moyens de maintien en position ouverte tant que le secteur n'est pas coupé ou tant que la tension de sortie de ladite alimentation auxiliaire est supérieure à la tension de ladite batterie. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé comportant une figure unique. La figure représente, en schéma-bloc, l'alimentation électrique selon l'invention d'une pompe turbomoléculaire 1 La référence 2 désigne le bobinage statorique du moteur électrique d'entraînement de la pompe et la référence 3 désigne les paliers magnétiques de la pompe. L'ensemble tournant, non figuré, comprend le rotor du moteur électrique d'entraînement et la partie rotorique de la pompe elle-même, ces deux parties forment un unique équipage mobile à l'intérieur d'un stator commun de moteur et de pompe Le rotor du moteur d'entraînement est du type comportant des p 8 les magnétiques constitués par exemple par des aimants permanents et le moteur fonctionne donc comme un moteur -3- synchrone et il est alimenté par un convertisseur statique continu- alternatif 4 constituant un pont triphasé alimenté du côté courant continu par une ligne 5 à une tension continue de 75 volts et dont la commande est réalisée par un circuit logique de commande 6 utilisant la technique de modulation par largeur d'impulsion (PWM) avec une fréquence de découpage de 20 k Hz. La tension d'alimentation de la ligne 5, ainsi que l'alimentation de la logique de commande 6 sont fournies par un circuit électronique d'alimentation 7 relié à la sortie d'un circuit redresseur 8 lui-même relié à la sortie d'un transformateur d'alimentation 9 branché sur l'alimentation du secteur 10. A la vitesse nominale de la pompe turbomoléculaire 1, le convertisseur 4 fournit une tension alternative à 400 Hz. Les paliers magnétiques 3 sont également alimentés par le secteur par l'intermédiaire du transformateur 9, du circuit redresseur 8, d'un circuit d'alimentation 11 et d'un circuit de commande 12 (PWM, fréquence de découpage 50 k Hz) Le circuit d'alimentation 11 charge une batterie de secours 13. Le système comprend en outre une alimentation auxiliaire 14 dont la sortie est reliée à l'entrée du circuit d'alimentation 11 des paliers. Ce circuit d'alimentation auxiliaire 14 est relié en entrée à la ligne d'alimentation en puissance 5 (côté continu) du convertisseur 4 Un interrupteur 15, commandé par un relais 16 permet la connexion ou au contraire la déconnexion d'avec cette ligne 5 Lorsque le relais 16 est alimenté, l'interrupteur 15 est ouvert En cas de panne du secteur, l'interrupteur 15 se ferme et la pompe 1 qui continue à tourner par son inertie fonctionne en alternateur qui fournit ainsi du courant continu sur la ligne 5 et donc à l'alimentation auxiliaire 14 dont une sortie 17 est reliée à l'alimentation 11 Ainsi, les paliers magnétiques 3 sont toujours alimentés Le ralentissement du moteur est proportionnel à la puissance nécessaire au fonctionnement des paliers Ce ralentissement est donc faible si les efforts appliqués aux paliers sont faibles et, d'autre part, si la pompe a atteint son vide limite, on peut conserver ce vide pendant un temps très long le moteur n'étant quasiment pas freiné. 4- La batterie de secours 13 n'est connectée à une entrée d'alimentation de secours du circuit d'alimentation 11, par l'intermédiaire d'un interrupteur 18, que lorsque la tension de sortie de l'alimentation auxiliaire 14 devient inférieure à la tension de la batterie 13 A cet effet, l'interrupteur 18 est commandé par un relais 19 alimenté par la sortie d'une porte logique "OU" 20 dont l'une des deux entrées est reliée à la sortie du redresseur 8 et l'autre à la sortie d'un comparateur 21 qui compare sur son entrée 22 la tension de la batterie 13 à la tension fournie par une sortie de l'alimentation auxiliaire 14, cette sortie étant reliée à l'autre entrée 23 du comparateur Le comparateur 21 est un comparateur à seuil qui fournit un signal de sortie lorsque son entrée 23 reliée à l'alimentation auxiliaire 14 est à une tension supérieure à son entrée 22 reliée à la batterie 13 Lorsque la tension sur l'entrée 23 devient inférieure à celle de la batterie, le signal de sortie s'annule et si le secteur est toujours coupé, le relais 19 qui n'est alors plus alimenté provoque la fermeture de l'interrupteur 18 La batterie 13 assure alors l'alimentation en énergie nécessaire au fonctionnement des paliers 3. L'alimentation auxiliaire 14, peut également alimenter en cas de panne du secteur d'autres modules normalement alimentés par le secteur. Sur la figure, on a ainsi représenté un module électronique 24 pour la gestion des organes de sécurité du circuit de vide et un module de commande de vannes 25. -5- REVENDICATIONS 1/ Système d'alimentation électrique d'une pompe à vide ( 1) comportant un rotor supporté par des paliers magnétiques ( 3) et entraîné par un moteur électronique dont le rotor, solidaire du rotor de la pompe, est du type comportant des pôles magnétiques, le stator ( 2) du moteur électrique d'entraînement, ainsi que les paliers magnétiques ( 3) étant alimentés par le secteur ( 10), par l'intermédiaire de circuits électroniques d'alimentation ( 7, 11) et de commande ( 4, 6, 12), une batterie de secours ( 13), chargée par le circuit d'alimentation ( 11) des paliers étant reliée par l'intermédiaire d'un premier interrupteur ( 18) à une entrée d'alimentation de secours de ce circuit d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit d'alimentation auxiliaire ( 14) dont la sortie est reliée au circuit d'alimentation desdits paliers magnétiques et qui reçoit en entrée son énergie d'alimentation, par l'intermédiaire d'un second interrupteur ( 15) se fermant automatiquement en cas de coupure du secteur, dudit moteur d'entraînement fonctionnant en alternateur. 2/ Système d'alimentation électrique d'une pompe à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits circuits électroniques d'alimentation et de commande du stator ( 2) du moteur électrique d'entraînement de la pompe comportent un convertisseur statique continualternatif ( 4), ladite alimentation auxiliaire ( 14) ayant sa dite entrée reliée audit convertisseur du côté courant continu. 3/ Système d'alimentation électrique d'une pompe à vide selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier interrupteur ( 18) comprend des moyens ( 19, 20, 21) de maintien en position ouverte tant que le secteur n'est pas coupé ou tant que la tension de sortie de ladite alimentation auxiliaire ( 14) est supérieure à la tension de ladite batterie ( 13). 4/ Système d'alimentation électrique d'une pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre différents autres modules fonctionnels ( 24, 25) normalement alimentés par le secteur et alimentés en cas de panne par ledit circuit d'alimentation auxiliaire.