Brevet FR2674384A1 — publié le 19920925

L'invention concerne un moteur linéaire à sta- tor de grande longueur comprenant un stator de grande longueur muni de conducteurs de courant et qui est subdi- visé en segments distincts, et un coulisseau, constitué par un véhicule, dans lequel des onduleurs (ou équiva- lents appelés onduleurs dans la suite de la description et dans les revendications) fournissent des courants tri- phasés qui produisent des champs glissants dans le sta- tor de grande longueur, et dans lequel le véhicule est entraîné par ces champs glissants On connait, par le brevet DE-A-33 17 964, un moteur linéaire électromagnéti- que dans lequel les conducteurs de courant du stator de grande longueur sont alimentés par un onduleur qui con- vertit le courant alternatif du réseau en un courant d'alimentation du stator de grande longueur, qui est né- cessaire pour le déplacement du coulisseau constitué par un véhicule, et qui possède une fréquence variable et une puissance de commande variable Le stator de grande longueur est divisé en tronçons de stator de grande lon- gueur qui sont alimentés chacun par un onduleur Chacun des tronçons du stator de grande longueur est subdivisé en segments partiels qui ne sont alimentés en courant qu'au moment o ils sont parcourus par un véhicule, afin de maintenir les pertes électriques à une valeur aussi faible que possible L'installation exige des commuta- teurs de segments compliqués et coûteux pour mettre ces segments en circuit et hors circuit. Le but de la présente invention est donc de pro- poser un entraînement à moteur linéaire à stator de gran- de longueur qui présente de faibles pertes électriques sans commutateurs de segments Selon l'invention, ce pro- blème est résolu par le fait que le véhicule et les seg- ments du stator de grande longueur sont construits de telle manière que, dans chaque situation, le véhicule connecte l'enroulement nécessaire pour son entraînement à l'onduleur correspondant sous l'effet de son propre dé- placement. Le principe de base de l'invention consiste à réaliser les segments du stator de grande longueur sous une forme ouverte d'un côté et de les faire refermer électriquement par le véhicule qui circule sur eux à l'instant considéré De cette façon, les enroulements d'un segment sont mis en circuit lorsque le véhicule pé- nètre dans le segment considéré et ils sont de nouveau mis hors circuit lorsque le véhicule quitte le segment considéré Selon l'invention, le véhicule présente, pour chaque phase d'enroulement du stator de grande longueur un balai conducteur qui est relié par un rail conducteur à une phase d'enroulement de la partie du stator de gran- de longueur qui est parcourue au moment considéré Les balais conducteurs sont connectés électriquement entre eux sur les véhicules par l'intermédiaire d'un disposi- tif, de sorte que le circuit de courant est fermé et que le moteur est mis en marche Selon l'invention, ce dispo- sitif peut être constitué par un simple neutre qui con- necte électriquement entre eux tous les balais conduc- teurs du véhicule et ferme ainsi le circuit ausi long- temps que les enroulements sont connectés directement à un onduleur à leur autre extrémité Une autre possibili- té pour ce dispositif consiste à monter l'onduleur dans le véhicule et à alimenter les enroulements en énergie par l'intermédiaire d'un balai conducteur et d'un rail conducteur pour chaque phase d'enroulement. L'invention est décrite de façon plus détaillée dans ce qui suit en regard des dessins. La figure 1 représente un plan schématique de l'invention dans une première variante, dans laquelle l'onduleur est agencé fixe le long de la voie; la figure 2 est un plan schématique de l'inven- tion dans une deuxième forme de réalisation, dans laquel- le l'onduleur est monté sur le véhicule. La figure 1 représente un schéma de l'invention dans une première forme de réalisation, pour un moteur linéaire triphasé On a représenté à titre d'exemple les segments N et n+l du stator Naturellement, le tronçon réel du stator peut être composé d'un nombre beaucoup plus grand de segments distincts Le segment N du stator comprend l'enroulement A, qui comporte les phases Al, A 2 et A 3 de l'enroulement, le segment n+l du stator com- prend l'enroulement B qui comporte les phases BI, B 2 et B 3 de l'enroulement Les Al, A 2, A 3 et BI, B 2, B 3 des en- roulements sont connectées chacune à une extrémité à l'onduleur FT 1 logé dans la sous-station P Sl, par des conducteurs respectifs LI, L 2 et L 3 De cette façon, les enroulements A et B sont connectés en étoile, dont le neutre est ouvert L'onduleur FT 1 fournit un courant tournant triphasé de fréquence et puissance variables A leur extrémité, les différentes Al, A 2, A 3 et BI, B 2, B 3 des enroulements sont connectées aux rails LR 1, LR 2 et LR 3 respectivement Ces rails sont interrompus entre les segments N et n+l du stator, comme ceci est indiqué par la coupure Dn Le véhicule sur voie magnétique Vl compor- te les balais conducteurs TAI, TA 2 et TA 3 qui connectent électriquement le véhicule VI aux rails LRI, LR 2 et LR 3. Ces balais conducteurs TAI, TA 2 et TA 3 sont connectés électriquement entre eux à l'intérieur du véhicule VI au neutre, avantageusement, de la façon représentée, par les dispositifs de commutation SI et 52 Si, maintenant, l'onduleur FT 1 alimente les différents enroulements A et B en tension et que le neutre prévu dans le véhicule est fermé (dans l'exemple représenté, les dispositifs de com- mutation SI et 52 sont fermés), le courant circule, com- me dans l'exemple représenté, en partant de l'onduleur FT 1 et en passant par les conducteurs LI, L 2, L 3, par l'enroulement A, par les rails conducteurs LR 1, LR 2 et LR 3, par les balais conducteurs T Al, TA 2 et TA 3 et par les dispositifs de commutation SI et 52, et il produit dans l'enroulement A le champ glissant nécessaire pour l'entraînement du véhicule Vl; aucun courant ne circule dans l'enroulement B, puisque le neutre est ouvert Lors- que, maintenant, le véhicule Vl quitte le segment N du stator et s'engage dans le segment n+l du stator, le neu- tre correspondant à l'enroulement A s'ouvre et celui cor- respondant à l'enroulement B se ferme Ceci peut se pro- duire par le fait que toutes les phases AI, A 2 et A 3 de l'enroulement sont mises hors circuit simultanément et que les phases BI, B 2 et B 3 sont mises en circuit simul- tanément, un petit instant plus tard, après que la coupu- re D a été franchie Ceci est le cas lorsque tous les ba- lais conducteurs TAI, TA 2 et TA 3 franchissent la coupure D au même instant En décalant légèrement les balais con- ducteurs, on obtient que les différentes phases Ai, A 2, A 3 de l'enroulement sont mises hors circuit à des ins- tants différents et que les différentes phases BI, B 2, B 3 de l'enroulement sont mises en circuit à des instants différents, pour atteindre ainsi des avantages possibles lors du passage d'un segment du stator à un autre. Si le neutre porté par le véhicule, comme repré- senté, est composé de deux dispositifs de commutation Si, 52, on peut mettre le moteur hors circuit directe- ment sur le véhicule Ceci n'est pas possible lorsqu'on travaille avec des commutateurs de segments classiques. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un système de transmission compliqué, d'une technologie de signalisa- tion fiable, assurant la transmission du véhicule à la sous-station par l'intermédiaire du tronçon, pour mettre le moteur hors circuit par l'intermédiaire de l'onduleur ou des commutateurs de segments. La figure 2 montre un plan schématique de l'in- vention dans une deuxième forme de réalisation pour un moteur linéaire triphasé On a représenté par exemple les segments m et m+l Le segment de stator comprend l'enroulement C, qui comporte les phases d'enroulement Cl, C 2 et C 3, et le segment m+l du stator comprend l'en- roulement D, qui comporte les phases d'enroulement Dl, D 2 et D 3 Les enroulements C et D sont connectés chacun en étoile On peut voir la connexion directe des diffé- rentes phases Cl, C 2, C 3 et Dl, D 2, D 3 des enroulements entre elles à une extrémité Les phases des enroulements sont connectées respectivement aux rails conducteurs, LR 4, LR 5 ou LR 6 par leur extrémité ouverte Ces rails conducteurs sont eux aussi interrompus entre les diffé- rents segments du stator, comme ceci est indiqué par la coupure Dm Le véhicule sur voie magnétique V 2 comporte les balais conducteurs TA 4, TA 5 et TA 6, connectent élec- triquement le véhicule aux rails LR 4, LR 5 et LR 6 Le vé- hicule V 2 comporte aussi les balais conducteurs TA 7 et TA 8 qui connectent le véhicule à la source de tension U contenue dans la sousstation P 52 par l'intermédiaire des rails conducteurs LR 7, LR 8 L'onduleur FT 2 monté sur le véhicule V 2 transforme le courant qu'il reçoit de la source de tension U par l'intermédiaire des rails conduc- teurs LR 7, LR 8 et des balais conducteurs TA 7, TA 8, en un courant triphasé de fréquence et intensité variables. Pour la tension d'alimentation, on utilise de préférence une tension continue parce que, dans ce cas, l'énergie qui est induite à l'occasion du freinage du véhicule peut être renvoyée dans les rails d'alimentation LR 7, LR 8, d'une façon très simple, après transformation, mais il est aussi possible d'utiliser une tension alternati- ve L'onduleur FT 2 alimente l'enroulement du segment de stator de grande longueur qui est parcouru à un moment considéré par l'intermédiaire des balais conducteurs TA 4, TA 5, TA 6 et des rails conducteurs LR 4, LR 5, LR 6. Sur la figure 2, on peut voir que c'est l'enroulement C du segment m qui est alimenté Lorsque le véhicule V 2 passe du segment m au segment m+l, l'enroulement C est mis hors circuit et l'enroulement D est mis en circuit après que la coupure m a été franchie par les balais con- ducteurs CA 4, CA 5 et CA 6 Ici, il est avantageux d'agen- cer les balais conducteurs CA 4, CA 5 et CA 6 de manière qu'ils franchissent simultanément la coupure Dm, afin que les trois phases de l'enroulement soient alimentées en courant pendant un temps aussi long que possible. Etant donné que l'onduleur FT 2 se trouve sur le véhicule V 2, le moteur peut naturellement être mis hors circuit directement sur le véhicule La solution représentée sur la figure 2 a en outre l'avantage de rendre superflue une transmission compliquée capable de transmettre du vé- hicule V 2 à la sous-station P 52 les données concernant la position polaire existant entre le véhicule V 2 et les enroulements C, D du véhicule V 2 à la sous-station P 52 puisque maintenant, ces données sont transformées direc- tement sur le véhicule pour l'onduleur FT 2 Par ail- leurs, la solution comportant l'onduleur monté sur le vé- hicule apporte l'avantage consistant en ce que, dans le cas de trains qui sont composés de plus d'un seul véhicu- le, on peut atteindre les mêmes vitesses et les mêmes ac- célérations que dans le cas de véhicules distincts sans avoir à surdimensionner les différents onduleurs Finale- ment, le nombre d'onduleurs nécessaire est petit compara- tivement à la solution classique lorsque, dans un systè- me de voie magnétique, le nombre des tronçons de stator de grande longueur est plus grand que le nombre des véhi- cules, c'est-à-dire dans un système qui comporte un tron- çon relativement long avec relativement peu de véhicu- le. Les solutions décrites plus haut sont également utilisables de façon correspondante pour des moteurs à stator de grande longueur dont les enroulements sont con- nectés en triangle C'est ainsi que, dans une solution selon la figure 2, la connection en étoile peut être rem- placée d'une façon simple par une connexion en triangle. Les principes de solution ne sont pas non plus limités à des systèmes triphasés Le principe peut aussi être uti- lisé dans des systèmes quadriphasés ou à un plus grand nombre de phases, en utilisant un accroissement corres- pondant du nombre des rails conducteurs et des balais conducteurs. R E V E N D I C A T I O N S 1 Moteur linéaire à stator de grande longueur comprenant un stator de grande longueur muni de conduc- teurs de courant (A, B, C, D), et qui est subdivisé en segments individuels (n, n+l, m, m+l), et un coulisseau, constitué par un véhicule (Vl, V 2), dans lequel des ondu- leurs (ou équivalents) (FTI, FT 2) fournissent des cou- rants tournants qui produisent des champs glissants dans le stator de grande longueur, et dans lequel le véhicule (VI, V 2) est entraîné par ces champs glissants, caracté- risé en ce que le véhicule (VI, V 2) et les segments (n, n+l, m, m+l) du stator de grande longueur sont construits de telle manière que, dans chaque situation, le véhicule connecte l'enroulement (A, B, C, D) nécessaire pour son entraînement à 11 onduleur (FT 1, FT 2) correspondant sous l'effet de son propre déplacement. 2 Moteur linéaire à stator de grande longueur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon le nombre k des phases des enroulements (A, B, C, D) du stator le véhicule (Vl, V 2) comporte au moins k balais conducteurs (T Al TA 6), en ce que chacun des k balais conducteurs (T Al TA 6) est connecté à une phase (Al, A 2, A 3, Bl D 3) corres- pondante par l'intermédiaire d'un rail conducteur (LR 1 - LR 6) muni de coupures (Dm, Dn), et en ce que les enroulements (A, B, C, D) du stator sont connectés électriquement entre eux à l'intérieur du véhicule par des dispositifs, par l'intermédiaire des rails conducteurs (LR 1 LR 6) et des balais conducteurs (TAI TA 6). 3 Moteur linéaire à stator de grande longueur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entraînement monté sur le véhicule (VI, V 2) peut être mis hors circuit directement, sans transmission de si- gnaux vers l'extérieur, par l'intermédiaire de disposi- tifs de commutation (Sl, 52) montés sur le véhicule (Vl, V 2). 4 Moteur linéaire à stator de grande longueur selon une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que les segments du stator de grande longueur sont alimentés par un onduleur stationnaire (F Tl), en ce que les segments (n, n+l) du stator de grande lon- gueur sont connectés en étoile, et en ce que le neutre se trouve dans le véhicule (Vl). Moteur linéaire à stator de grande longueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que l'onduleur (FT 2) se trouve sur le véhicule (V 2), en ce que les segments (m, m+l) sont alimentés par le vé- hicule par l'intermédiaire de balais conducteurs (TA 4, TA 5, TA 6) et de rails conducteurs (LR 4, LR 5, LR 6) et en ce que l'onduleur (FT 2) est alimenté en énergie par l'intermédiaire de rails conducteurs additionnels (LR 7, LR 8) et de balais conducteurs additionnels (TA 7, TA 8). 6 Moteur linéaire à stator de grande longueur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ondu- leur est alimenté en courant continu. 7 Moteur linéaire à stator de grande longueur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'éner- gie induite lors du freinage du véhicule (V 2) est trans- formée et renvoyée à la source de courant continu.