Brevet FR2693605A1 — publié le 19940114

Dispositif de commutation pour la commande de deux moteurs électriques à différentes vitesses L'invention concerne un ensemble comprenant deux moteurs électriques à courant continu et des moyens de commutation permettant de raccorder sélectivement les enroulements des deux moteurs à une source de tension continue de façon à obtenir pour chacun d'eux différents régimes de fonctionnement parmi lesquels au moins un régime de rotation à une vitesse inférieure à sa vitesse nominale sous la tension de ladite source. Des moteurs électriques sont utilisés en particulier pour entraîner des ventilateurs destinés au refroidissement des moteurs thermiques de véhicules automobiles On souhaite fréquemment obtenir, en fonction de la charge du moteur thermique et des conditions climatiques, différents régimes de fonctionnement de ces moteurs électriques correspondant à différents niveaux d'efficacité du refroidissement, à savoir un régime d'arrêt du moteur, un régime de rotation à une vitesse nominale et au moins un régime intermédiaire. FR-A-2 658 962 décrit un dispositif de commutation permettant d'obtenir de tels régimes différents pour un moteur de ventila- teur à quatre balais en alimentant celui-ci directement sous la tension de la source, c'est-à-dire sans avoir recours à une résistance pour l'abaissement de cette tension. Certaines installations de refroidissement utilisent par ailleurs deux groupes motoventilateurs, qui doivent alors être commandés tous les deux selon différents régimes. US-A-4 988 930 décrit un ensemble comprenant deux moteurs électriques et des moyens de commutation permettant une telle commande des deux moteurs Dans ce document, un premier moteur comporte deux enroulements indépendants, l'un de ces enroule- ments pouvant être alimenté seul sous la tension d'une source, grâce aux moyens de commutation, pour faire tourner le moteur à une grande vitesse, et les deux enroulements pouvant être alimentés en série sous cette même tension pour une rotation à petite vitesse Le second moteur comporte un enroulement unique raccordé en permanence en parallèle avec le premier enroulement du premier moteur de façon à être alimenté sous la tension de la source ou sous une tension réduite et à tourner à une grande vitesse ou à une petite vitesse en même temps que le premier moteur. Dans le second régime de fonctionnement de cet ensemble connu, un seul des deux enroulements en série du premier moteur est en parallèle avec l'enroulement du second moteur, ce qui entraîne un déséquilibre dans l'alimentation du premier moteur. Un but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. Un autre but est de permettre l'utilisation, dans un ensemble à deux moteurs, d'un moteur à quatre balais du type de celui utilisé dans FR-A-2 658 962. L'invention vise notamment un ensemble du genre défini en introduction, comprenant un premier moteur à quatre balais dont la vitesse nominale est obtenue en reliant des premier et troisième balais à une première polarité de la source et des second et quatrième balais à la seconde polarité de la source, le premier balai étant relié en permanence à la première polarité et les second, troisième et quatrième balais pouvant être reliés aux polarités correspondantes de la source par les moyens de commutation, et un second moteur à deux balais dont l'un est relié en permanence à la première polarité et l'autre à l'un des troisième et quatrième balais du premier moteur. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-après: L'autre balai du second moteur est relié au quatrième balai du premier moteur. Les moyens de commutation comprennent des premier, second et troisième interrupteurs reliant respectivement les second, troisième et quatrième balais du premier moteur aux polarités correspondantes de la source. -Les moyens de commutation comprennent en outre des moyens de commande propres à commander l'ouverture simultanée des trois interrupteurs pour obtenir l'arrêt des deux moteurs et la fermeture au moins du premier interrupteur pour obtenir la rotation de l'un au moins des moteurs. Les moyens de commande sont propres à commander la fermeture de l'un au moins des second et troisième interrupteurs en même temps que celle du premier. -Les moyens de commande sont propres à commander la fermeture simultanée des trois interrupteurs. Les moyens de commande sont propres à commander la fermeture au moins du troisième interrupteur indépendamment de celle du premier. Les moyens de commutation comprennent des premier et second interrupteurs reliant respectivement les second et quatrième balais du premier moteur aux polarités correspondantes de la source. Les moyens de commutation comprennent en outre des moyens de commande propres a commander une ouverture simultanée des deux interrupteurs pour obtenir l'arrêt des deux moteurs et la fermeture au moins du premier interrupteur pour obtenir la rotation de l'un au moins des moteurs. L'ensemble selon l'invention, notamment en vue du refroidisse- ment du moteur thermique d' un véhicule automobile, peut également comprendre deux hélices de ventilateurs entraînées respectivement par les deux moteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à 3 sont des schémas électriques relatifs à trois ensembles selon l'invention, montrant les deux moteurs et les trois interrupteurs (figures 1 et 3) et les deux moteurs et les deux interrupteurs (figure 3). Les deux ensembles illustrés aux figures 1 et 2 comprennent les deux mêmes moteurs à courant continu, à savoir un premier moteur Ml à quatre balais Bll, B 12, B 13, B 14 et un second moteur M 2 à deux balais B 21 et B 22, ainsi que trois interrupteurs Kl, K 2, K 3 La vitesse de rotation nominale du moteur Ml est obtenue en reliant les balais Bll et B 13 à la polarité négative d'une source de tension continue et les balais B 12 et B 14 à la pola- rité positive de celle-ci, des vitesses de rotation plus faibles pouvant être obtenues en supprimant l'une des liaisons à l'une au moins des polarités. Le balai Bll est relié en permanence à la masse d'un véhicule, elle- même reliée à la polarité négative de la batterie de bord, et les balais B 12, B 13 et B 14 peuvent être reliés respectivement à la borne + de la batterie, à la masse et à la borne + respectivement par les interrupteurs Ki, K 2 et K 3. Le balai B 21 du moteur M 2 est également relié en permanence à la masse, et le balai B 22 au balai B 14 à la figure 1 et au balai B 13 à la figure 2. Dans la figure 1, les interrupteurs Ki, K 2 et K 3 sont représen- tés ouverts Dans ces conditions, les deux moteurs sont déconnectés du pôle positif de la batterie et sont donc arrêtés. Si l'on ferme les trois interrupteurs, les quatre balais du moteur Ml et les deux balais du moteur M 2 sont reliés aux pôles appropriés de la batterie, de sorte que les deux moteurs tournent à leur vitesse nominale Si ces moteurs entraînent des ventilateurs pour le refroidissement d'un moteur thermique, les ventilateurs présentent alors leur capacité de refroidissement maximale. Si on ferme seulement l'interrupteur Kl, seuls les balais Bll et B 12 du moteur Ml sont reliés aux pôles et + respectivement de la batterie Ce moteur tourne donc à une vitesse réduite Par ailleurs, le balai B 14 est porté par induction à un potentiel positif inférieur à celui du pôle +, qui est transmis au balai B 22 du moteur M 2 Celui-ci tourne donc lui aussi à vitesse réduite. Si on ferme seulement l'interrupteur K 3, l'alimentation du moteur Ml est voisine de celle du cas précédent, de sorte qu'il tourne à une vitesse réduite En revanche, le moteur M 2 est alimenté directement sous la tension de la source et tourne à sa vitesse nominale. Si, en plus de l'interrupteur K 3, on ferme l'un seulement des interrupteurs Kl et K 2, le moteur Ml a trois balais reliés à la source et tourne à une vitesse intermédiaire entre la vitesse réduite précédente et la vitesse nominale, le moteur M 2 tournant toujours à sa vitesse nominale. Enfin, il est également possible de fermer seulement les interrupteurs Kl et K 2 pour faire tourner les deux moteurs à des vitesses réduites différentes de celles des cas précédents. En fonction des capacités de refroidissement souhaitées, on peut prévoir des moyens de commande (non représentés) pour commander tout ou partie des états des interrupteurs décrits ci-dessus. A la figure 2, les interrupteurs Ki, K 2 et K 3 sont également représentés ouverts Aucun des moteurs n'est alimenté et tous deux sont arrêtés Les branchements du moteur Ml étant les mêmes qu'à la figure 1, ses régimes de fonctionnement selon les états des interrupteurs sont les mêmes En revanche, le moteur M 2 n'est jamais alimenté sous la tension de la source Lorsque l'interrupteur K 2 est fermé, les balais B 21 et B 22 sont tous deux à la masse et le moteur est arrêté Lorsque l'interrupteur K 2 est ouvert et que l'un au moins des interrupteurs Kl et K 3 est fermé, le balai B 13 est porté par induction à un potentiel positif inférieur à celui de la source et le moteur M 2 tourne à une vitesse réduite. Dans la forme de réalisation de la figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, l'ensemble s'apparente à celui de la figure 1, si ce n'est que l'interrupteur K 2 est supprimé Le balai B 13 est donc en permanence relié à la polarité négative de la source de tension Dans la position représentée, dans laquelle les interrupteurs Ki et K 3 sont ouverts, aucun des moteurs n'est alimenté et tous deux sont arrêtés Lorsque l'interrupteur Kl est fermé et l'interrupteur K 3 est ouvert, les deux moteurs tournent à des vitesses réduites Lorsque les deux interrupteurs Kl et K 3 sont fermés, les deux moteurs tournent à leur vitesse nominale, c'est-à-dire à grande vitesse Lorsque l'interrupteur Ki est ouvert et l'interrupteur K 3 est fermé, le moteur Ml tourne à une vitesse réduite (différente de celle obtenue dans le cas ou l'interrupteur Kl est fermé et l'interrupteur K 3 est ouvert), tandis que le moteur M 2 tourne à sa vitesse nominale, c'est-à-dire à grande vitesse. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et s'étend à d'autres variantes. Notamment, il peut être envisagé que les interrupteurs soient réalisés par des moyens électromécaniques, tels que des relais, ou par des moyens électroniques, tels que des transistors de puissance, pouvant être insérés par exemple dans un module couramment appelé "relais solide". Revendications 1 Ensemble comprenant deux moteurs électriques à courant continu (M 1, M 2) et des moyens de commutation (Kl,K 2,K 3) permettant de raccorder sélectivement les enroulements des deux moteurs à une source de tension continue de façon à obtenir pour chacun d'eux différents régimes de fonctionnement parmi lesquels au moins un régime de rotation à une vitesse inférieure à sa vitesse nominale sous la tension de ladite source, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moteur (Ml) à quatre balais dont la vitesse nominale est obtenue en reliant des premier et troisième balais (Bll,B 13) à une première polarité de la source et des second et quatrième balais (B 12,B 14) à la seconde polarité (+) de la source, le premier balai (Bll) étant relié en permanence à la première polarité et les second, troisième et quatrième balais pouvant être reliés aux polarités correspondan- tes de la source par les moyens de commutation, et un second moteur (M 2) à deux balais dont l'un (B 21) est relié en perma- nence à la première polarité et l'autre (B 22) à l'un des troisième et quatrième balais du premier moteur. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre balai (B 22) du second moteur (M 2) est relié au quatrième balai (B 14) du premier moteur (Ml). 3 Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent des premier, second et troisième interrupteurs (K 1,K 2,K 3) reliant respective- ment les second, troisième et quatrième balais (B 12,B 13,B 14) du premier moteur aux polarités correspondantes de la source. 4 Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent en outre des moyens de commande propres à commander l'ouverture simultanée des trois interrupteurs pour obtenir l'arrêt des deux moteurs et la fermeture au moins du premier interrupteur (Kl) pour obtenir la rotation de l'un au moins des moteurs. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande sont propres à commander la fermeture de l'un au moins des second et troisième interrupteurs en même temps que celle du premier. 6 Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande sont propres à commander la fermeture simultanée des trois interrupteurs. 7 Ensemble selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de commande sont propres à commander la fermeture au moins du troisième interrupteur (K 3) indépendamment de celle du premier (Kl). 8 Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent de premier et second interrupteurs (Kl, K 3) reliant respectivement les second et quatrième balais (B 12, B 14) du premier moteur aux polarités correspondantes de la source. 9 Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent en outre des moyens de commande propres à commander l'ouverture simultanée des deux interrupteurs (Ki, K 3) pour obtenir l'arrêt des deux moteurs et la fermeture au moins du premier interrupteur (Kl) pour obtenir la rotation de l'un au moins des moteurs. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, notam- ment pour le refroidissement du moteur thermique d'un véhicule automobile, comprenant deux hélices de ventilateurs entraînées respectivement par les deux moteurs.