Brevet FR2787256A1 — publié le 20000616

MOTEUR ASYNCHRONE A DOUBLE BOBINAGE ET VENTILATEUR ELECTRIQUE UTILISANT UN TEL MOTEUR L'invention concerne un moteur électrique asynchrone comprenant un circuit magnétique inducteur bobiné, alimenté par une source de tension d'alimentation, et un circuit magnétique induit. En particulier, l'invention vise un moteur pour petit appareil électroménager, par exemple du type ventilateur, qui puisse être alimenté par plusieurs tensions de secteur différentes. En effet, certains pays présentent des réseaux électriques qui délivrent des tensions différentes, par exemple 127 Volts et 220 Volts, et il est alors utile de prévoir des appareils électroménagers qui puissent s'adapter à chacune de ces alimentations sans dommage. Il existe des moteurs asynchrones qui sont conçus pour fonctionner avec une même efficacité et sans risque de détérioration, sous des tensions sensiblement différentes; de tels moteurs comportent en général un bobinage statorique unique, placé au noeud d'un pont de quatre25 transistors, qui permettent de générer un champ magnétique alternatif à partir d'une tension alternative. Dans ce cas, il est prévu une commande par triac pour faire chuter la tension moyenne délivrée au moteur si la tension d'alimentation est supérieure à la tension de30 fonctionnement nominale du bobinage. Ce montage est d'une simplicité qui autorise une fabrication à faible coût, mais pose un problème de bruit dû à la fréquence de commande du triac qui, comme la35 fréquence d'alimentation, se situe dans la gamme des fréquences audibles, par exemple de l'ordre de 60 Hz. - --TT L'invention a pour principal objet de remédier aux inconvénients cidessus, c'est à dire de réaliser un moteur électrique asynchrone du type précité qui soit de faible coût de fabrication et qui puisse fonctionner sous différentes tensions d'alimentation, sans générer de bruit additionnel. Ces buts sont atteints par l'invention, qui dispose que la tension d'alimentation est une tension alternative redressée, et que le circuit magnétique inducteur bobiné comporte deux enroulements placés en parallèle générant des champs magnétiques de sens opposés, et des moyens de commande d'alimentation des deux enroulements, lesdits moyens de commande interdisant alternativement sur toute la durée d'un cycle de la tension d'alimentation, le passage du courant dans l'un des deux enroulements. L'invention vise également un ventilateur actionné par un moteur du type proposé, en particulier un ventilateur du type bi-tension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux25 dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur asynchrone suivant l'invention; - la figure 2 est un schéma électrique simplifié du circuit inducteur d'un moteur asynchrone suivant l'invention; - la figure 3 est un ensemble de graphes représentant les grandeurs électriques servant à élaborer l'alimentation des bobines d'un moteur suivant la figure 2. Un moteur asynchrone tel que représenté sur la figure 1, est notamment destiné à équiper un petit appareil électroménager, comme par exemple un ventilateur; ce moteur 1 comporte un circuit magnétique inducteur bobiné 4 situé au stator 2, et un circuit magnétique induit située au rotor 3. Le stator 2 présente un étrier 13 constitué d'un matériau à hautes caractéristiques magnétiques, dont une branche 14 est située sous l'axe 15 de rotation du rotor 3, et autour de laquelle est enroulé le bobinage 7,8 du circuit magnétique inducteur. Le circuit magnétique inducteur 4 est alimenté par une source de tension d'alimentation 5, la tension d'alimentation délivrée par ladite source étant élaborée à partir d'une tension alternative disponible sur le réseau domestique.20 La tension d'alimentation 5 est une tension alternative redressée 6, obtenue par un simple pont de diodes redresseur - non représenté - à partir de la tension sinusoïdale du réseau.25 Comme cela apparaît aux figures 2 et 3, le circuit magnétique inducteur bobiné 4 comporte deux enroulements 7, 8 placés en parallèle générant des champs magnétiques de sens opposés, et des moyens de commande 9 d'alimentation des deux enroulements 7, 8, lesdits moyens de commande 9 interdisant alternativement sur toute la durée d'un cycle 21 de la tension d'alimentation 5, le passage du courant dans l'un des deux enroulements 7, 8. Par exemple, les deux enroulements sont identiques, disposés coaxialement autour de la branche 14 de l'étrier -TT 13, et présentent des pôles inversés, comme cela a été schématisé en figure 1. Durant une première phase correspondant à un premier cycle 21 de tension, seul le premier enroulement 7 est alimenté, générant un champ magnétique de sens positif; dans la phase suivante correspondant au cycle de tension suivant 22, seul le second enroulement 8 est alimenté, générant un champ magnétique de sens négatif. Chacun des enroulements 7, 8 comporte une diode en dérivation 11, 12, permettant de prévenir tout passage de courant parasite qui pourrait générer un champ magnétique de sens contraire à celui qui est affecté audit15 enroulement. Les moyens de commande 9 comportent deux transistors 16, 17 placés en série respectivement avec l'un et l'autre des deux enroulements 7, 8.20 Ainsi, l'alimentation des enroulements 7, 8 est commandée de façon simple par une séquence de consignes délivrées à chacun des transistors 16, 17, par lesquelles les transistors sont rendus passants ou ouverts. Ces25 séquences de consignes ont été représentées schématiquement à la figure 3, les consignes délivrées au premier transistor 16 étant désignées par C+, les consignes délivrées au second transistor étant désignées par C-. On voit que l'on réalise par ce biais un moteur asynchrone et sa commande associée en s'affranchissant tout d'abord de la nécessité d'un pont de quatre transistors, le moteur et son circuit magnétique inducteur ne comprenant plus ici que deux transistors et deux enroulements. La35 suppression de deux transistors pour un circuit inducteur à bobinage double, n'étant pas de nature à augmenter la quantité de fil métallique nécessaire, le coût d'un tel moteur se trouve sensiblement diminué. De façon préférée, les moyens de commande 9 comportent un moyen 18 de contrôle des transistors, par exemple un micro-contrôleur, qui émet alternativement vers lesdits transistors 16, 17, un signal en créneaux 20 dont le rapport cyclique est modulable. Le signal en créneaux 20 a été schématisé dans une représentation de détail de la figure 3. Il en résulte que la tension moyenne délivrée à chacun des enroulements 7, 8 est dépendante du rapport cyclique du signal en créneaux 20, à savoir dépendante du rapport des durées d'alimentation aux durées d'ouverture du circuit. Suivant une caractéristique intéressante de l'invention, la fréquence du signal en créneaux est supérieure à 20 kHz. Une telle fréquence d'alternance des phases d'alimentation et de coupure du courant délivré au moteur, implique que les parties tournantes du moteur et de25 l'appareil qu'il équipe ne subissent des vibrations que dans une gamme de fréquences inaudibles. L'utilisateur ne perçoit donc pas le bruit généré par lesdites vibrations, comme cela est le cas dans le cadre d'une commande par triac. En effet, une commande par triac génère une succession de phases " marche / arrêt ", suivant une fréquence de l'ordre de la fréquence de la tension d'alimentation - qui est généralement de l'ordre de 60 Hz -, et ainsi des vibrations se situant dans une gamme de fréquences audibles. Ce niveau de bruit, rédhibitoire pour des appareils du type ventilateur à usage domestique, est quasiment annihilé grâce à l'invention. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le rapport cyclique du signal en créneaux 20 est déterminé en fonction de la tension d'alimentation 5. De préférence, le rapport cyclique du signal en créneaux 20 est déterminé par des moyens de sélection manuels, par exemple par un commutateur que l'utilisateur peut actionner de façon à sélectionner la tension d'alimentation utilisée. A chaque valeur de tension d'alimentation est associée une valeur de rapport cyclique15 prédéterminée et préprogrammée dans le microcontrôleur ou plus généralement dans le moyen de contrôle des transistors. On peut concevoir également, suivant une variante de fonctionnement, que la valeur de tension soit détectée par des moyens électroniques et conduise à une détermination automatique, sans intervention de l'utilisateur, du rapport cyclique du signal en créneaux. Enfin, pour des raisons économiques, l'invention peut être avantageusement réalisée en utilisant des transistors 16, 17 de type IGBT. L'invention présente les avantages importants non seulement d'un coût de fabrication réduit par rapport aux moteurs asynchrones de type et de performances comparables, pour des applications qui impliquent des fabrications en grande série, mais également d'une adaptabilité à des tensions de secteur différentes, en s'affranchissant des35 problèmes de bruit dû à cette fonction. L'invention convient particulièrement à la réalisation d'un ventilateur actionné par un moteur asynchrone du type précédemment décrit, et notamment à la réalisation d'un ventilateur de type bi-tension. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique asynchrone (1) comprenant un circuit magnétique inducteur bobiné (4), alimenté par une source de tension d'alimentation (5), et un circuit magnétique induit, caractérisé en ce que ladite tension d'alimentation (5) est une tension alternative redressée (6), et que le circuit magnétique inducteur bobiné (4) comporte deux enroulements (7, 8) placés en parallèle générant des champs magnétiques de sens opposés, et des moyens de commande (9) d'alimentation des deux enroulements (7, 8), lesdits moyens de commande (9) interdisant alternativement sur toute la durée d'un cycle (21) de la tension d'alimentation (5), le passage du courant dans l'un des deux enroulements (7, 8). 2. Moteur électrique asynchrone selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (9) comportent deux transistors (16, 17) placés en série respectivement avec l'un et l'autre des deux enroulements (7, 8). 3. Moteur électrique asynchrone selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (9) comportent un moyen (18) de contrôle des transistors (16, 17), qui émet alternativement vers lesdits transistors (16, 17), un signal en créneaux (20) dont le rapport cyclique est modulable. 4. Moteur électrique asynchrone selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence du signal en créneaux (20) est supérieure à 20 kHz. TT 5. Moteur électrique asynchrone selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le rapport cyclique du signal en créneaux (20) est déterminé en fonction de la tension d'alimentation (5). 6. Moteur électrique asynchrone selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport cyclique du signal en créneaux (20) est déterminé par des moyens de sélection manuels. 7. Moteur électrique asynchrone selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les transistors (16, 17) sont du type IGBT. 8. Ventilateur électrique actionné par un moteur asynchrone selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Ventilateur électrique suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type bi-tension.