Brevet FR2697387A1 — publié le 19940429

La pnrésent e invention est relative àa un dispositif monobloc destiné a entretenir uin mouvement alternatif nu pendulaire, comme par eemne le balancement d'une cloche, Tous les svstèmes pour entretenir un mouvement alterna- tif ou pendulaire existant à ce jour comprennent les élé- ments suivants: 1) un moteur et son lecteur de positionnement; 2) des éléments électroniques (microprocesseur, mémoire, etc) destinés au pilotage du moteur, lesquels reçoivent. leurs informations du lecteur de positionnement ci-dessus; 3) une électronique de puissance assurant, au moyen de re- lais inverseurs de puissance statiques, le découpage des impulsions en vue de la commande du moteur dans un sens de rotation, puis ensuite dans l'autre. Ces éléments sont toujours séparés. De plus, dans les syst èmes existant à ce jour, la com- mande de nuissance Marche/Arrêt et inversion du moteur, se fait à l'aide de deux relais statiques placés sur deux phases, et l'inversion est réalisée à l'aide de de> re- lais inverseurs nplacés entre ces relais statique et le moteur, la troisième phase rest aiit en permanence connectée. La commutation de ces r i-ais-inverseurs s'effectue théoriquement sans courat ni tension. 2-5 En réalit é, iae commutation des relais entraîne, en raison de la presence de la troisième phase, une applica- tion de tension aux bornes des relais statiques, et le dv/dt élevé fait se déclencher ces relais statiques pen- dant un très court moment, Ceci provoque un arc sur les bornes des relais d'inversion et entraîne l'emploi de re- lais inverseurs dimensionnés comme s'ils devaient commuter en charge. En outre, les relais statiques, qui pour cette raison doivent également être largement dimensionnés, doivent être prot égs pour éviter les amorçages dus au dv/dt cree lors de l'inversion des relais ou lors du rebond des relais-inverseurs, 2. Pour cette raison, ces sytèmes font appel à une êlec- t.ronique répa rtie en llu 9 ietlrs cartes distinctes reliés par un cablv e, et généralement une carte capteur située sur le moteur, une carte micronrocesseur de pilotage, et. une carte ou planque de relais de puissance. Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un dispositif monobloc destiné à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire comprenant un moteur et un sytème de contrôle et de commande, qui permet de sup- primer les phénomènes parasites décrits ci-dessus. Un autre but de l'invention est de fournir un tel dispnosit if dont le svstème de contrôle et de commande est extrê_mement réduit. Ces buts ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont at teints par un dispositif monobloc destiné à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire compre- nant un moteur alimenté en courant triphasé et son syvstème de contrÈle et de commande constit ué par un lecteur du po- sitionnement du moteur, un ensemble électronique de contrôle du moteur recevant des informations de ce lecteur et une électronique de puissance qui comprend deux relais statiques alimentés chacun par une phase de courant, deux relais inverseurs reliés au moteur, lequel dispositif est caractérisé, selon la présente invention, par le fait que l'électronique de puissance comprend un relais disposé sur la troisième phase de courant, de telle sorte que cette troisième phase est toujours coupée au moment o les deux relais inverseurs situés sur les deux autres phases entrent en fonctionnement, évitant ainsi toute variation brutale de tension aux bornes des relais statiques. Avantageusement, les deux relais statiques sont des t.hvristors. De Préférence, le lecteur de positionnement du moteur est constitué de deux capt eurs optoélectroniques ou magné- tiques disposés au voisinage de l'axe du moteur. Avantageusement, l'ensemble électronique de contrôle du moteur: l'électronique de puissance et le lecteur de positionnement sont disposés sur un même support rendu so- lida ire du moteur. La descripnt ion qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit êt re lue en regard des figures annexées narmi lesquelles: la figure 1 représente une vue schémat ique en perspec- tive d'un moteur équipé d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est une vue de profil de ce moteur et de ce dlispositif: la figure 3 est un schéma de montage; et les figures 4 10 représentent le fonctionnement du disnositif en fonction des différentes étapes de fonction- nement du moteur. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif monobloc destiné a entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire comnrend un moteur 1 alimenté en courant tri- phasé et son syst ème de contrôle et de commande désigné dans un ensemble par la référence 2. Le moteur 1 comporte un axe 3 à une extrémité duquel est disposée une roue 4 entraînant par une courroie 5, nour un ensemble mécanique ou réducteur approprié, un ob- jet tel qu'une cloche par exemrple, selon un mouvement al- t.ernatif ou pendulaire. Pour piloter ce moteur 1 i il est prévu un système de contrôle et de commande 2 constitué par un lecteur de positionnement 6 comprenant deux capteurs opto- électroniqaues ou magnétiques 7 et 8 disnoses autour d'une roue dentée 9 située sur l'axe 3 du moteur 1, Ces cap- teurs ont nour but de dét-erminer le sens, l'angle et la vitesse de rotation du moteur 1, Les informations recueillies par ces capteurs 7 et 8 sont transmises à un microprocesseur 10 qui, en fonction de ces informations et des paramètres déjà introduit s, va commander la rotation de l'axe 3 du moteur 1. Selon le présent exempnle de réalisat ion, sur chacune des phases 1 et 25 phl et ph 2, on dispose un relais sta- tique 11, 12, nar exemple un thyristor, relié àa un relais inverseur 13 et 14. Sur la troisième phase ph 3 du courant alimentant le moteur 1, on dispose un relais 15 L'ensemble constitué rpar les deux interrupteurs statiques à thyristor 11 et 12, les deux relais inverseurs 13 et 14 et le relais 15 forme l'électronique de puissance. Le fonctionnement de cet ensemble sera décrit en re- gard des figures 4 à 10. La figure 4 représente l'état de l'électronique de puissance lorsque le moteur 1 est à l'arrê_t Si le circuit est fermé, le moteur 10 est entraîné en rotation vers la droite selon la flèche Fi (figure 5). Lorsque l'axe 3 du moteur 1 a tourné de l'angle dé- siré, le mouvement de rotation est arrêt é par coupure des relais statiques 11 et 12 ? (figure 6), Avant l'inversion des phases phl et nh 92, le relais 15 est ouvert (figure 7); puis il y a inversion des phases, ce qui entraîne un mou- vement des relais inverseurs 13 et 14 (figure 8); le re- lais 15 peut alors être fermé (figure 9) Le passage du courant commande donc la rotation dans l'autre sens du mo- teur 1 selon la flèche F 2, suite à l'activation des relais stat iques 11 et 12 (figure 10), Comme l'inversion de phase a lieu, la phase 3 étant coupée, il n'y a plus de notentiel sur les points communs des relais inverseurs 13 et 14, ce qui ne crée pas de dv/dt au niveau des relais statiques 11 et 12 Ainsi il n'y a plus d'arcs électriques aux bornes de contact des relais inverseurs 13 et 14. 0 T Le dispositif selon la présent e invention peut être disnosé sur un support-plan tel qu'une carte 16: les cap- t.eurs 7 et 8 étant sur une face, les autres éléments sur l'autre face Cette cart e 16 peut êt re fixée sur le moteur 1, les capteurs 7 et 8 en regard de la roue dentée 9. n 5 T Une variant e de réalisation consiste aà modifier empnlacement des relais Par exemple, on peut imaginer un schéma de monta ge dans lequel le relais statique 11 est situé sur la troisième nhase ph 3 et le relais 15 sur la nremière nhase phi, tous les autres éléments restant in- changes En d'autres termes le relais 15 est situe sur une phase, et chaque relais statique 11,12 sur une des autres pha ses. Les relais inverseurs 13 et 14 comportent chacun une bobine, De manière a éviter qu'en cas de défaut de l'une d'entre elles un seul de ces relais inverseurs ne soit ac- t.îiv, mett ant ainsi deux phases en court-circuit, ces bo- bines sont montées en série. 1 O REVENDICATIONS le Dispositif monobloc destiné à entretenir un mouve- ment alternatif ou pendulaire comprenant un moteur ali- menté en courant triphasé et son système de contrôle et de command e constitué par un lecteur de positionnement du mo- teur 7 un ensemble électronique du moteur recevant des in- formations dudit lecteur et une électronique de puissance, qui comprend deux relais statiques alimentés chacun par une phase du courant, et deux relais inverseurs qui sont reliés audit moteur, caractérisé par le fait que l'électronique de puissance comprend un relais ( 15) dis- posé sur la troisième phase (ph 3) du courant, de telle sorte que ladite troisième nhase est toujours coupée au moment o les deux relais inverseurs ( 13, 14) situés sur les deux autres phases (phl et ph 2) entrent en fonctionne- ment, évitant ainsi toute variation brutale de tension aux bornes des relais statiques ( 10, 11). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les relais statiques ( 11, 12) peuvent être situés indifféremment sur les première et deuxième phases (phl, nh 2), ou les première et troisième phases (phl, ph 3), ou les deuxième et troisième phases (ph 2, ph 3), le relais ( 15) étant toujours placé sur la phase o ne sont pas situés lesdits relais statiques ( 11, 12). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque relais statique ( 11, 12) est relié à un relais inverseur ( 13, 14). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que les relais sta- tiques ( 11, 12) sont des thyristors. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que le lecteur de po- sitionnement ( 6) est constitué de deux lecteurs ( 7 et 8) opt oélectroniques ou magnétiques disposes au voisinage de l'axe 5 du moteur ( 1). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- t.ions 1 ê 5; caractérisé par le fait que, chaque relais inverseur ( 13, 14) comportant une bobine, lesdites bobines sont montées en série, 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que le syst ème de contrôle et de commande ( 2) du moteur ( 1) est sit ué sur un support ( 16) fixé sur ledit moteur ( 1),