Brevet FR2686746A1 — publié le 19930730

i La présente invention est relative aux moteurs à courant continu et se rapporte plus particulièrement aux moteurs de ce type à excitation indépendante notamment obtenue par des aimants permanents, à induit tournant supportant un bobinage parallèle imbriqué et possédant au moins N paires de pôles et N paires de voies d'enroule- ment. L'invention vise à perfectionner les moteurs du type précité en créant un moteur à courant continu à vitesses prédéterminées. Elle a donc pour objet un moteur à courant continu à excitation indépendante, à induit tournant à bobinage parallèle imbriqué et ayant N paires de pôles et n paires de voies d'enroulement, le bobinage d'induit étant constitué de sections destinées à être connectées à une source d'alimentation, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de commutation destinés à modifier les combinaisons de sections de bobinage alimentées par la source en fonction de la vitesse de rotation du moteur à obtenir. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est un schéma synoptique d'un moteur suivant l'invention connecté pour tourner à une vitesse minimale; la Fig 2 est un schéma correspondant à celui de la Fig 1 connecté pour tourner à une vitesse intermé- diaire; la Fig 3 est un autre schéma correspondant aux schémas précédents du moteur connecté pour tourner à une vitesse intermédiaire; la Fig 4 est un schéma correspondant aux schémas des Fig 1 à 3 du moteur connecté pour tourner à une vitesse maximale; et la Fig 5 est un graphique montrant les diver- ses caractéristiques de fonctionnement du moteur suivant l'invention. Sur la Fig 1, on a représenté le schéma synopti- que de l'induit d'un moteur à courant continu suivant l'invention. L'induit de ce moteur électrique comporte un bobinage parallèle imbriqué dont les bobines 2,3,4,5 symbolisent les sections de bobinage d'une voie d'enroule- ment soumise à l'action d'un même pôle magnétique, connec- tées en série. Une section de bobinage représente l'ensemble des bobines d'une voie d'enroulement soumises à l'action d'un même pôle magnétique. L'inducteur à aimants permanents de ce moteur est de type classique et n'est donc pas représenté. Les bobines 2, 3, 4 et 5 symbolisent les quatre voies d'enroulement Elles représentent le groupement de conducteurs sous l'influence d'un même pôle magnétique en fonction du nombre d'encoches. Le point de jonction des bobines 2 et 4, est connecté à la borne positive d'une alimentation en courant continu par l'intermédiaire d'un commutateur de puissance 6, constitué soit par un contact de relais, soit par un transistor de puissance ou par tout autre dispositif de commutation. Le point de j onction des bobines 3 et 5 est également connecté à la borne positive de l'alimentation par un conducteur 7. Le point de jonction des bobines 2 et 3 est connecté à la borne négative de l'alimentation par un commutateur de puissance 9, constitué par un contact de relais ou un transistor de puissance. Le point de jonction des bobines 4 et 5 est connecté à la borne négative de l'alimentation par un conducteur 10. Les points de jonction 11,12,13, 14 matérialisés sur les figures par des flèches, symbolisent les contacts balais-collecteurs du moteur. Dans le cas représenté à la Fig 1, les commuta- teurs 6 et 9 sont ouverts. Sur la Fig 2, on a représenté le même induit que celui décrit en référence à la Fig 1, mais dont le commu- tateur 6 est ouvert et le commutateur 9 est fermé. Le schéma de la Fig 3 est le même que celui de la Fig 2, mais le commutateur 6 est fermé et le commuta- teur 9 est ouvert. Sur le schéma de la Fig 4 qui est le même que les précédents, les commutateurs 6 et 9 sont fermés. La variation de vitesse du moteur suivant l'invention est assurée par une commande simultanée de l'état ouvert ou fermé des commutateurs 6 et 9. Dans le cas de la Fig 1, le fait que les commu- tateurs 6 et 9 soient ouverts, provoque la mise en paral- lèle aux bornes de l'alimentation de deux branches formées respectivement des sections de bobinage 2,3 et 4 connec- tées en série d'une part et de la section 5 d'autre part. A cette configuration correspond une vitesse de rotation minimale du moteur. Dans le cas de la Fig 2, la fermeture du commu- tateur 9 et l'ouverture du commutateur 6 provoque la mise en parallèle des sections 3 et 5 alors que les sections 2 et 4 mises en série, sont connectées toutes deux au pôle négatif de l'alimentation. Dans le cas de la Fig 3, la fermeture du commu- tateur 6 et l'ouverture du commutateur 9 provoquent la mise en parallèle des sections 4 et 5, les sections 2 et 3 mises en série, étant toutes deux connectées à la borne positive de l'alimentation. Les cas des Fig 2 et 3 sont donc des cas équiva- lents qui permettent d'obtenir une vitesse de rotation intermédiaire. Dans le cas de la Fig 4, la fermeture des commutateurs 6 et 9 provoque la mise en parallèle de toutes les sections 2 à 5 aux bornes de l'alimentation. Dans ce dernier cas, on obtient une vitesse de rotation maximale du moteur. Sur le graphique de la Fig 5, on a porté en abscisses le couple en Nm et en ordonnées des coefficients K dont la multiplication par les chiffres figurant dans le tableau d'échelles du graphique, permet d'obtenir des valeurs correspondantes de vitesse, et de courant du moteur suivant l'invention. Les trois droites en pointillé correspondent chacune à une caractéristique couple-vitesse. Les commutateurs 6 et 9 fermés donnent la caractéristique o le couple est maximal. Les commutateurs 6 et 9 ouverts donnent la caractéristique o le couple est minimal. Les commutateurs 6 ouvert et 9 fermé, ou 6 fermé et 9 ouvert, donnent la caractéristique intermédiaire. La droite en trait mixte représente la caracté- ristique couple-intensité. L'exemple représenté à la Fig 5 est celui d'un moteur suivant l'invention alimenté par une tension de 13,5 volts. Les courbes de la Fig 5 montrent donc que grâce à l'agencement de l'invention, il est possible d'obtenir les différentes vitesses sans introduire de résistances chutrices supplémentaires, qui génèrent des pertes par effet Joule. Outre la variation de vitesse, une telle solu- tion permet de favoriser les démarrages difficiles. Avec la possibilité de plusieurs niveaux de courant de démarrage, on évite le phénomène de démagnéti- sation des aimants permanents qui nécessite une qualité d'aimants supérieure aux besoins du fonctionnement normal du moteur. On notera par ailleurs que la solution suivant l'invention conserve au moteur électrique, son architec- ture d'origine. Lorsque les éléments de commutation sont consti- tués par des transistors de puissance associés à une logique de commande, les éléments de commutation peuvent être intégrés à la plaque porte-balais (non représentée). Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, le bobinage d'induit est représenté comme ayant quatre ensembles de bobines. On comprendra cependant que l'invention s'appli- que également à un moteur à courant continu, à excitation indépendante ayant un nombre de voies d'enroulement et donc de pôles plus important. Le nombre et la disposition des commutateurs associés à un tel induit sera alors fonction du nombre de vitesses de rotation prédéterminées à obtenir. REVENDICATIONS 1 Moteur à courant continu à excitation séparée à induit tournant à bobinage parallèle imbriqué et ayant n paires de pôles et N paires de voies d'enroulement, le bobinage d'induit étant constitué de sections ( 2,3,4,5) destinées à être connectées à une source d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commutation ( 6,9) destinés à modifier les combinaisons de sections de bobinage alimentées par la source en fonction de la vitesse de rotation du moteur à obtenir. 2 Moteur suivant la revendication 1, dans lequel les sections du bobinage d'induit sont au nombre de 2 n, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent au moins un premier et un second commutateurs ( 6,9), le premier commutateur ( 6) étant connecté entre le pôle positif de l'alimentation et l'un des deux points ( 12) d'une paire de voies d'enroulement acceptant cette polarité, l'autre point ( 14) étant directement connecté à l'alimentation, et le second commutateur ( 9) étant connec- té entre le pôle négatif de l'alimentation et l'un des deux points ( 11) d'une paire de voies d'enroulement acceptant cette polarité, l'autre point ( 13) étant direc- tement connecté à l'alimentation.