Brevet FR2661055A1 — publié le 19911018

La présente invention se réfère à des perfectionnements apportés aux moteurs électriques à cage d'écureuil. On sait que de tels moteurs sont construits en usine pour tourner à une vitesse déterminée qui ne peut éventuellement varier qu'en utilisant un variateur de fréquence dont le prix de revient est très élevé. On peut aussi réaliser le bobinage du stator avec une sortie de connexions permettant des commutations de pôles. Par exemple, un premier branchement des connexions permet l'utilisation de quatre pôles afin que la vitesse de rotation soit de 1 500 tours/minute, tandis qu'une autre commutation assure le fonctionnement avec huit pôles pour que la vitesse de rotation soit ramenée à 750 tours/minute. Dans certaines applications, par exemple pour l'entraînement des métiers à tisser, il est indispensable que le moteur de commande tourne d'une part à vitesse normale, c'est-à-dire de l'ordre de 1 500 tours/mi nuteo d'autre part à une vitesse très basse, c'est-à-dire de l'ordre de 40 à 150 tours/minute pour automatiser certaines opérations du métier telles que le détissage, la recherche du pas ou la remise en position des différents élémentsavant la mise en route à vitesse normale. Jusqu'à présent, aucun moteur ne donne satisfaction pour un prix de revient acceptable. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à permettre la construction d'un moteur pouvant tourner à vitesse lente et à vitesse normale, la vitesse lente étant environ 10 fois inférieure à l'autre. A cet effet, le moteur électrique à cage d'écureuil suivant l'invention est caractérisé - en ce qu'il comporte une forte résistance rotorique ; - en ce que son bobinage statorique est directement alimenté par une première phase du réseau triphasé ; - en ce que des moyens sont prévus pour émettre des signaux de tension en courant continu polarisée dont la grandeur est proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor ; - et en ce que lesdits signaux sont envoyés dans un régulateur de tension électronique alimenté en courant par les seconde et troisième phases du réseau et dont les deux conducteurs de sortie, qui constituent les deux autres phases d'alimentation du bobinage statorique, transmettent à celui-ci des impulsions successives de courant alternatif proportionnelles à l'importance desdits signaux de tension. Suivant un premier mode d'exécution, les moyens destinés à émettre des signaux de tension en courant continu polarisée sont constitués par une dynamo tachymétrique dont l'arbre est solidaire de celui du rotor de manière à tourner en synchronisme avec lui. Suivant un mode d'exécution préféré, les moyens précités sont constitués par un détecteur de proximité excité par un certain nombre d'éléments tournant avec le rotor. Un potentiomètre est avantageusement monté sur les deux conducteurs de sortie du régulateur de tension électronique monophasé de manière à changer la valeur des impulsions de sortie de ce dernier. Le bobinage du stator du moteur suivant l'invention est avantageusement construit de manière à comporter quatre et huit pôles commutables au moyen d'une boîte de connexions afin que le moteur puisse tourner respectivement à 1 500 et 750 tours/minute ou quatre et douze pôles pour qu'il tourne à 1 500 et 500 tours/minute. La commutation des connexions s'effectue de manière que lors de l'utilisation du moteur à très basse vitesse, la bobine comporte au moins huit pôles de sorte que sa vitesse nominale théorique soit alors au minimum de 750 tours/minute, soit environ 720 tours/minute en tenant compte du glissement. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 illustre un moteur électrique à cage d'écureuil comportant application des perfectionnements suivant l'invention. Fig. 2 montre les deux branchements des bornes du bobinage statorique dans le cas de commutation de ses pôles. Le moteur illustré en fig. 1 et qui a été référencé de manière générale 1, comprend une carcasse 2 à l'intérieur de laquelle se trouve un empilage de tôles statoriques 3 comportant des encoches dans lesquelles sont disposés les différents enroulements du bobinage statorique 4. La carcasse 2 comporte deux paliers extrêmes dans lesquels tourne un arbre 5 sur lequel est calé angulairement un rotor 6 composé à la manière usuelle d'un empilage de tôles 6a. Le bobinage 3 est construit de manière à pouvoir, grâce à des connexions particulières, comporter par exemple quatre et huit pôles afin que le moteur 1 puisse tourner respectivement à 1 500 et 750 tours/minute ou quatre et douze pôles pour 1 500 et 500 tours/minute. Pour ce faire, la boite de connexions 7 du bobinage 3 comporte six bornes référencées X, Y, Z et U, V, W. Par construction, si l'on alimente les trois bornes X, Y, Z en courant triphasé (branchement A fig.l et 2) le moteur tourne à 750 ou 500 tours/minute, tandis que si les trois bornes X, Y, Z sont couplées par une barrette 8 ( branchement B fig. 2) et que les trois phases d'alimentation soient branchées aux bornes U, V, W le moteur tourne à 1 500 tours/minute. Bien entendu, une telle commutation peut être réalisée par un commutateur usuel non représenté. Le rotor 6 qui est du type à cage d'écureuil comporte des barrettes longitudinales en cuivre 6b formant une espèce de tambour à l'intérieur de l'empilage de tôles 6a et des couronnes 6c également en cuivre soudées aux barrettes 6b. Ainsi, le moteur 1 comporte une plus grande résistance rotorique que celle d'un rotor injecté en aluminium sous pression. L'extrémité de l'arbre 5 du moteur, opposée à celle destinée à l'entrainement, est accouplée à l'arbre 9a d'une dynamo tachymétrique 9 qui est fixée à une bride 10 solidaire de la carcasse 2. Cette dynamo tachymétrique qui tourne en synchronisme avec l'arbre 5 du moteur 1, émet des signaux S de tension de courant continu polarisée dont la valeur varie de O à 1,5 volt en vue de piloter l'alimentation du moteur électrique, comme on va l'expliquer ci-après. Les signaux S sont donc introduits dans un régulateur électronique monophasé 11 qui est alimenté par les phases II et III du réseau triphasé tandis que la phase I de ce dernier est directement branchée à la borne X du bobinage statorique dans le cas illustré en fig. 1, où le moteur est commuté pour tourner à 750 tours, comme on l'a indiqué précédemment.Cette alimentation d'une phase du secteur en direct engendre au rotor une force électro-motrice constante, mais qui ne permet pas de faire tourner celui-ci. Le régulateur 10 émet des impulsions successives en courant alternatif dans deux conducteurs 12, 13 branchés aux bornes Y et Z de la boite 7, la tension émise par le régulateur 11 variant en fonction de l'importance des signaux S qui sont eux mêmes proportionnels à la vitesse du moteur. Plus ceux-ci sont élevés, plus la tension émise est grande. Par exemple, pour un signal de 0,3 volt continu, la tension en courant alternatif émise dans les conducteurs 12 et 13 est de 76 volts, pour 0,8 volt la tension émise est de 202 volts, tandis que pour 1,5 volt la tension émise est de 380 volts. Grâce à un potentiomètre 14 que traversent les conducteurs 12 et 13 dans le régulateur 11, on peut faire varier la tension émise par ce dernier en vue d'ajuster la vitesse du moteur à celle désirée. C'est ainsi qu'on obtient une vitesse de rotation de l'arbre 5 du moteur 1 pouvant varier de 80 tours/minute à environ 720 tours/minute, c'est-à-dire qu'à cette vitesse le régulateur n'intervient plus, le moteur étant directement alimenté par le réseau. il est évident que les performances pour de très basses vitesses seront d'autant plus grandes que la vitesse de base du moteur sera plus faible par exemple 500 tours/minute pour obtenir 40 tours/minute. A la place de la dynamo tachymétrique, on peut utiliser un détecteur de proximité non représenté qui est excité par des éléments associés au rotor du moteur, de manière à émettre les signa S en courant continu. Plus le nombre d'éléments sera élevé, meilleuresera la régulation, on peut en prévoir par exemple de six à dix pour mettre autant d'informations par tour. Lorsque l'utilisation du moteur 1 en basse vitesse est terminée, il suffit de commuter les bornes pour que le réseau alimente directement les bornes U, V, W afin que le moteur tourne à sa vitesse maximale, par exemple 1 500 tours/minute, le potentiomètre 13 étant alors réglé de manière que le régulateur n'intervienne pas, comme expliqué plus haut. il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier, les perfectionnements suivant l'invention peuvent s'appliquer à un moteur de puissance quelconque et à vitesse unique. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique à cage d'écureuil comportant des moyens de faire varier sa vitesse de rotation, caractérisé - en ce qu'il comporte une forte résistance rotorique ; - en ce que son bobinage statorique (4) est directement alimenté par une première phase (I) du réseau triphasé ; - en ce que des moyens (9) sont prévus pour émettre des signaux de tension (S) en courant continu polarisée dont l'importance est proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor (6) - et en ce que lesdits signaux (S) sont envoyés dans un régulateur de tension électronique monophasé (11) alimenté en courant par les seconde et troisième phases (II-III) du réseau et dont les deux conducteurs de sortie (12, 13) qui constituent les deux autres phases d'alimentation du bobinage statorique (3), transmettent à celui-ci des impulsions successives de courant alternatif proportionnelles à l'importance des signaux (S). 2. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que son rotor (6) comporte des barrettes longitudinales en cuivre (6b) réunies par des couronnes (6c) prévues également en cuivre. 3. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'émettre les signaux (S) sont constitués par une dynamo tachymétrique (9) dont l'arbre (9a) tourne en synchronisme avec celui (5) du rotor (6). 4. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'émettre les signaux (S) sont constitués par un détecteur de proximité. 5. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un potentiomètre (14) est associé au régulateur électronique monophasé (11). 6. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bobinage statorique (4) comporte des bornes (X Y Z, U V W) pour la commutation de son nombre de pôles.