Brevet FR2720204A1 — publié le 19951124

La présente invention a pour objet un moteur linéaire comprenant, d'une part, un rail statorique présentant une succession de pôles statoriques, actifs ou passifs, et au moins deux pistes conductrices reliées respecti-5 vement aux pôles positif et négatif d'une source de courant continu et s'interpénétrant mutuellement et, d'autre part, un équipage mobile équipé d'au moins deux bobines alimentées au moyen de contacts glissants se déplaçant sur les pistes conductrices de manière à as-10 surer, dans les bobines, la commutation du courant né- cessaire au déplacement de l'équipage mobile sur le rail. Un tel moteur est connu du brevet EP O 161 677. Ce mo- teur linéaire est constitué d'un rail statorique muni d'aimants alternés et d'un équipage mobile comportant deux bobines alimentées séparément chacune par une paire de contacts glissants décalés transversalement à la direction de déplacement.20 On connaît par ailleurs des moteurs linéaires polarisés biphasés dont le rail, en matériau ferromagnétique, tel que de l'acier doux, est muni de dents ou de découpes définissant des pôles statoriques et dont l'équipage25 mobile est constitué d'un inducteur équipé d'un aimant permanent et de deux ou quatre bobines (Traité d'Elec- tricité de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, vol. IX, p. 260 et 261). Ces bobines sont alimentées par des fils, mais il serait bien entendu également30 possible de les alimenter au moyen de pistes conductri- ces et de contacts glissants. Dans de tels moteurs linéaires la commutation du cou- rant dans les bobines a pour effet de créer aux bornes35 de ces bobines, une tension induite qui fait apparaître un arc électrique entre les contacts glissants et les 2 2720204 pistes conductrices. La nuisance de tels arcs est bien connue, tant sur le plan de l'usure des contacts qu'en ce qui concerne la création de champs électriques per- turbateurs des radiofréquences.5 La présente invention a pour but de supprimer ces arcs électriques. A cet effet, le moteur linéaire selon l'invention est caractérisé en ce que le rail comporte deux pistes con- ductrices auxiliaires reliées respectivement aux pôles positif et négatif de la source de courant continu et que l'équipage mobile est équipé d'au moins une paire de contacts glissants auxiliaires respectivement en15 contact permanent avec chacune des pistes conductrices auxiliaires, chacun de ces contacts glissants auxiliai- res étant relié électriquement à chacun des contacts glissants principaux à travers une paire de diodes, de telle manière que chaque contact glissant principal est20 relié, d'une part, à l'anode d'une diode dont la ca- thode est reliée à la piste conductrice auxiliaire po- sitive et, d'autre part, à la cathode d'une diode dont l'anode est reliée à la piste conductrice auxiliaire négative. Il est certes connu de monter une diode en parallèle à un bobinage pour la protection d'un semiconducteur de commutation contre les surtensions mais de tels moyens n'ont jamais été utilisés pour la suppression d'arcs électriques dans un moteur linéaire. Les moyens d'extinction selon l'invention peuvent être appliqués aussi bien à un moteur biphasé qu'à un moteur triphasé dont les bobinages sont connectés en étoile ou en triangle. 3 2720204 Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'invention. La figure 1 représente schématiquement un moteur li- néaire comprenant un équipage mobile biphasé à deux bo- binages alimentés séparément. La figure 2 représente schématiquement un moteur li- néaire à équipage mobile triphasé. Le moteur linéaire représenté à la figure 1 comprend un rail statorique 1, actif, c'est-à-dire dont les pôles sont constitués d'aimants permanents, ou passif, c'est- à-dire en matériau ferromagnétique. Ce rail 1, repré- senté très schématiquement, est muni de deux pistes conductrices C1 et C2 pour l'alimentation d'un équipage mobile biphasé représenté schématiquement par ses deux bobines B1 et B2, et deux pistes conductrices auxiliai- res C3 et C4, la piste C3 étant reliée au pôle positif d'une source de courant continu d'alimentation et la piste C4 étant reliée au pôle négatif de cette source. Les pistes conductrices principales Cl, C2 sont imbri- quées l'une dans l'autre par des zones rectangulaires 2, 3, 4, 5, 6, la distance s séparant les côtés corres- pondant de deux zones rectangulaires consécutives sur chacune des pistes conductrices correspondant au pas statorique du moteur. Les pistes auxiliaires C3 et C4 sont simplement constituées par des bandes continues. L'une des pistes C3 ou C4 pourrait être constituée par le rail lui-même. Le bobinage B1 de l'équipage mobile est alimenté au moyen de deux contacts glissants CT1 et CT2 alignés 4 2720204 dans le sens du rail statorique 1 et décalés d'une dis- tance égale à 1/2 pas, c'est-à-dire S/2. Le bobinage B2 est alimenté de la même manière par deux contacts glissants CT3 et CT4. Les deux paires de contacts CT1, CT2 et CT3, CT4 sont déphasées l'une par rapport à l'autre de la valeur d'un quart de pas, à un nombre entier de pas près, c'est-à-dire S/4 de manière à assurer, en toute position de l'équipage mobile, le déplacement de celui-ci. Lors du déplacement de l'équipage mobile, les contacts glissant CT1 à CT4 sont alternativement en contact avec les pistes Cl et C2 pour assurer, d'une manière connue, la commutation du courant dans les bobinages B1 et B2. Le fonctionnement du moteur est analogue à celui du moteur décrit dans le document EP-0 161 677 ou dans la demande de brevet FR 92 13236. La description du fonctionnement ne sera donc pas reprise ici. L'équipage mobile est en outre équipé de deux paires de contacts glissants auxiliaires CT5, CT6 et CT7, CT8. Les contacts glissants CT5 et CT7 sont en contact per- manent avec la piste conductrice auxiliaire C4, tandis que les contacts glissants CT6 et CT8 sont en contact permanent avec la piste auxiliaire C3. Les contacts glissants CT5 et CT6 sont reliés aux deux bornes du bo- binage B1 à travers quatre diodes Dl, D2, D3, D4. Les anodes des diodes Dl, D3 sont reliées au contact CT5 et leurs cathodes, respectivement à chacune des bornes du bobinage B1. Les anodes des diodes D2 et D4 sont re- liées respectivement à chacune des bornes du bobinage B1 et leurs cathodes au contact CT6, c'est-à-dire au pôle positif de l'alimentation. Les diodes D1 à D4 sont donc normalement non conductrices. Les contacts glissants CT7 et CT8 sont reliés de la même manière au bobinage B2 par quatre diodes D5, D6, 2720204 D7, D8. On a admis sur la figure que la piste Cl est reliée au pôle positif de la source de courant continu et que la piste C2 est reliée au pôle négatif de cette source, par exemple au moyen d'un commutateur- inverseur. Ces polarités respectives de Ci et C2 peuvent être inversées à l'aide d'un commutateur-inverseur (non représenté) de manière à permettre le mouvement en sens10 inverse du chariot. Par contre, les polarités des pistes C3 et C4 restent fixes. Dans la position représentée de l'équipage mobile, cha- cun des bobinages B1 et B2 est parcouru par un courant qui a pour effet de provoquer le déplacement de l'équi- page mobile vers la droite, dans le sens de la flèche représentée. A un certain moment, les contacts glissants CT1 à CT4 quittent les zones rectangulaires des pistes conductri- ces sur lequelles ils se déplaçaient et traversent très rapidement l'espace, légèrement supérieur à la largeur des contact, séparant deux zones rectangulaires voisi-25 nes des pistes conductrices Cl et C2. La tension in- duite à ce moment dans les bobinages B1 et B2 a ten- dance à provoquer la formation d'un arc électrique entre les contacts glissants et la piste conductrice qu'ils vont atteindre. Cette tension induite à toute-30 fois pour effet de polariser les diodes dans le sens conducteur et de permettre au courant induit de passer directement de la piste auxiliaire C4 à la piste auxi- liaire C3. La tension induite est ainsi limitée à la valeur de la tension d'alimentation assurant la35 continuité de l'énergie magnétique, de telle sorte 6 2720204 qu'un arc électrique n'a pas le temps de se former entre les contacts glissant et les piste conductrices d'alimentation. Les moyens de suppression d'arcs électriques décrits ci-dessus pour un équipage mobile biphasé sont égale- ment applicables à un équipage mobile triphasé, par exemple un bobinage triphasé en étoile tel que repré- senté à la figure 2. Les pistes conductrices d'alimentation C1 et C2 de cette deuxième forme d'exécution se distinguent des pistes conductrices de la première forme d'exécution en ce que les zones rectangulaires ont une largeur de 2/615 de pas statorique (2S/6) et sont séparées par une dis- tance égale à 1/6 de pas statorique (S/6). L'équipage mobile est équipé de trois bobinages B31, B32, B33 con- nectés en étoile et de trois contacts glissants princi- paux CT31, CT32, CT33 alignés dans le sens du rail,20 c'est-à-dire dans le sens du déplacement de l'équipage mobile et décalés l'un par rapport à l'autre d'une dis- tance égale à 1/3 de pas statorique, à un nombre entier de pas près. En déplaçant l'équipage mobile, on pourra constater que chacun des bobinages est traversé par un courant en es- calier quasi-sinusoïdal présentant sept niveaux de cou- rant et que les trois courants quasi-sinusoïdaux à tra- vers les bobines sont déphasés d'un tiers de période de30 telle sorte qu'ils constituent un courant triphasé à faible ondulation. En connectant les bobinages de l'équipage mobile en triangle on constaterait que ces bobinages sont traver-35 sés par un courant triphasé constitué de trois courants 7 2720204 quasi-sinusoïdaux présentant cinq niveaux différents. Revenant à la figure 2, les extrémités des branches de l'étoile formée par les bobinages sont reliées à deux contacts glissants auxiliaires CT9 et CT1O à travers trois paires de diodes D9, D10, Dll, D12 et D13, D14, les contacts glissants CT9 et CT10 étant en contact permanent respectivement avec la piste auxiliaire C4 et la piste auxiliaire C3. Comme dans la figure 1, les diodes sont connectées dans le sens non passant et elles ont le même effet que dans la figure 1. 8 2720204 REVENDICATION. Moteur linéaire comprenant, d'une part, un rail stato- rique (1) présentant une succession de pôles statori- ques, actifs ou passifs et au moins deux pistes conduc- trices (Cl, C2) reliées respectivement aux pôles posi-5 tif et négatif d'une source de courant continu et s'in- terpénétrant mutuellement et, d'autre part, un équipage mobile équipé d'au moins deux bobines (B1, B2; B31, B32, B33) alimentées au moyen de contacts glissants (CT1 à CT4; CT31, CT32, CT33) se déplaçant sur les pistes conductrices de manière à assurer dans les bo- bines la commutation du courant nécessaire au déplace- ment de l'équipage mobile sur le rail, caractérisé en ce que le rail comporte deux pistes conductrices auxi- liaires (C3, C4) reliées respectivement aux pôles posi-15 tif et négatif de la source de courant continu et que l'équipage mobile est équipé d'au moins une paire de contacts glissants auxiliaires (CT5, CT6, CT7, CT8; CT9, CT10) respectivement en contact permanent avec chacune des pistes conductrices auxiliaires, chacun de20 ces contacts glissants auxiliaires étant relié électri- quement à chacun des contacts glissants principaux à travers une paire de diodes (Dl à D8; D9 à D14), de telle manière que chaque contact glissant principal est relié, d'une part, à l'anode d'une diode dont la ca-25 thode est reliée à la piste conductrice auxiliaire po- sitive (C3) et, d'autre part, à la cathode d'une diode dont l'anode est reliée à la piste conductrice auxi- liaire négative (C4).