Brevet FR2951334A1 — publié le 20110415

La présente invention concerne un circuit d'amortissement pour un servomoteur synchrone. Dans le domaine aéronautique, des servomoteurs sont utilisés dans la chaîne de commande des surfaces de vol. Ces servomoteurs sont généralement utilisés comme actionneurs et amortisseurs mais peuvent être également utilisés en tant qu'amortisseurs seulement. Dans ce der-nier mode de fonctionnement, l'élément mobile du servomoteur est déplacé par une force extérieure engendrant dans les enroulements du servomoteur une énergie électrique qui est conduite dans des résistances d'amortissement pour y être dissipée. L'amortissement ainsi procuré suit une loi linéaire dont la pente dépend directement de la valeur des résistances. On comprend toutefois qu'il serait souhaitable d'avoir un amortissement plus important lorsque l'élément mobile est déplacé de manière brusque et rapide. Il a pour cette raison été envisagé des circuits procurant une loi d'amortissement non linéaire. Il est ainsi connu des circuits d'amortissement faisant appel à des relais électromécaniques. Ces relais posent des problèmes d'encombrement, de poids, et de fiabilité. En outre, il nécessite d'être piloté par un circuit de commande qu'il est nécessaire d'alimenter. Il est également connu des circuits d'amortissement faisant appel à un circuit logique programmable. Ces circuits logiques programmables sont ce-pendant complexes de sorte que les risques de défaillances sont relativement nombreux et leur qualification en vue d'une utilisation critique dans le fonctionnement d'un avion est très coûteuse. En outre, il est préférable d'utiliser des composants ne nécessitant pas d'être alimenté pour fonctionner de manière que l'amortissement puisse être assuré même en cas de rupture de l'alimentation. Il aurait pu être envisagé de monter des diodes de type ZENER en série avec les résistances d'amortissement pour opérer un raccordement sélectif des résistances d'amortissement. Les diodes ZENER entraîne- rait cependant une déformation de la courbe de tension alors qu'il est souhaitable de conserver la forme sinusoïdale tant de la courbe de tension que de la courbe de courant. En outre, les tensions conduction des diodes ZENER sont fixées par les fabricants, limitant le choix de valeurs possibles. Un but de l'invention est de fournir un moyen d'amortissement simple et peu coûteux. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un servomoteur synchrone comprenant au moins un enroulement, le circuit comportant au moins une résistance principale d'amortissement, des moyens de raccordement de la résis- tance principale d'amortissement en série avec l'enroulement, et au moins une cellule d'amortissement additionnel comportant au moins une résistance addition- nelle d'amortissement reliée en parallèle à la résistance principale d'amortissement via un commutateur statique raccordé à un module de commande du commutateur. La commande du commutateur s'effectue en fonction de la tension aux bornes de l'enroulement. Le module de commande corn- prend en parallèle de la résistance principale d'amortissement un shunt ayant une sortie reliée à l'entrée de commande du commutateur et un pont diviseur relié au shunt pour former un comparateur de la tension de l'enroulement à une tension de conduction du shunt. Ainsi, le shunt devient passant lorsque la tension en sortie du pont diviseur est supérieure ou égale à la tension de conduction et commande le commutateur qui raccorde la résistance additionnelle d'amortissement en parallèle de la résistance principale d'amortissement. Le pont diviseur permet un réglage simple de l'activation de la ligne d'amortissement additionnel. On a donc ici une loi d'amortissement ayant au minimum deux pentes d'amortissement : à savoir une pente correspondant à la valeur de la résistance principale d'amortissement et une pente correspondant à la valeur résultant du montage en parallèle de la résistance principale d'amortissement et de la résistance additionnelle d'amortissement. Le shunt est par exemple un régulateur ajustable agencé de manière à recevoir une référence de tension et être conducteur en inverse lorsque cette tension de référence atteint une tension de conduction. Le shunt est raccordé au pont diviseur de telle manière que la tension de sortie du pont diviseur constitue la tension de référence. Ce circuit ne nécessite pas d'alimentation parti-culière, n'utilise que des composants simples et éprouvés de sorte qu'il est particulièrement robuste. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limita-tif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un cir- cuit d'amortissement conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de détail de la portion II de la figure 1 - la figure 3 est un diagramme avec une courbe illustrant la loi d'amortissement obtenue via une va- riante de l'invention, la vitesse du rotor est en abscisse, l'effort d'amortissement en ordonnée. En référence aux figures, l'invention concerne un circuit d'amortissement, généralement désigné en 1, raccordé à un actionneur électrique, à savoir un servomo- teur, généralement désigné en 100, de type synchrone. Le servomoteur 100 comprend un rotor à aimants permanents non représenté et un stator comportant trois enroulements symbolisés ici en 110. Le servomoteur est relié par exemple par une chaîne de transmission de mou- vement à une surface mobile de vol d'un aéronef. Lorsque le servomoteur 100 est alimenté, le servomoteur déplace la surface mobile de vol en réponse à des commandes du pilote de l'aéronef. Lorsque le servomoteur 100 n'est pas alimenté, le déplacement de la surface mobile de vol sous l'action d'une force extérieure par exemple aérodynamique entraîne un déplacement du rotor qui induit un courant dans les enroulements 110 de sorte que le servomoteur 100 fonctionne en générateur. Le courant est conduit dans le circuit d'amortissement pour y être dissipé en amortis- sant le mouvement du rotor. Le circuit d'amortissement 1 comprend à cet effet pour chaque enroulement 110 une résistance principale d'amortissement 2 et des moyens de raccordement de la résistance principale d'amortissement 2 en série avec l'enroulement 110. Les moyens de raccordement comprennent ici simplement des lignes 3, 4 reliant chaque résistance principale d'amortissement 2 à l'enroulement 110 correspondant et à un neutre artificiel. Les moyens de raccordement peuvent également comprendre un commutateur per- mettant de relier directement les enroulements 110 à la masse sans passer par les résistances principales d'amortissement 2. Le circuit d'amortissement 1 comprend en outre pour chaque enroulement deux cellules d'amortissement ad- ditionnel généralement désignées en 5 et individualisées au moyen des indices 1 et 2. La cellule d'amortissement additionnel 5.1 comporte une résistance additionnelle d'amortissement 6 reliée en parallèle à la résistance principale d'amortissement 2 via un commutateur statique 7 raccordé à un module de commande 8 du commutateur 7 en fonction d'une tension de sortie de l'enroulement 110. La résistance additionnelle 6 a une valeur au moins égale à celle de la résistance principale d'amortissement 2. Le commutateur statique 7 est ici un transistor bipolaire de type NPN dont l'émetteur est relié à la résistance additionnelle d'amortissement 6. Le module de commande 8 comprend, en parallèle de la résistance principale d'amortissement 2, trois bran- ches ayant une extrémité reliée à la cathode d'une diode d'entrée 9 dont l'anode est connectée à la ligne 3 et une extrémité reliée directement à la ligne 4. La première des trois branches comprend deux résistances 10, 11 en série pour former un pont diviseur ; la deuxième branche comprend une résistance 12 reliée en série à la diode 9 et à la cathode d'une diode ZENER 13 programmable ayant une anode reliée à la ligne 4 ; la troisième branche comprend un transistor bipolaire 14 de type PNP dont l'émetteur est relié à la diode 9 et le collecteur est relié à une résistance 15 reliée à la ligne 4. Le point milieu du pont diviseur est relié à une entrée de référence de la diode ZENER 13 ; le point de connexion de la diode ZENER 13 à la résistance 12 est relié à l'entrée de commande (la base) du transistor bipo- laire 14 et le collecteur du transistor bipolaire 14 est relié à l'entrée de commande (la base) du commutateur statique 7. La cellule d'amortissement additionnel 5.2 comprend les mêmes composants que la cellule d'amortissement additionnel 5.1 et est raccordée aux lignes 3, 4 tête-bêche par rapport à la cellule d'amortissement additionnel 5.1. On remarque que la diode ZENER 13 forme un shunt dont la conduction dépend de la tension de sortie du pont diviseur (qui dépend de la tension de sortie de l'enroulement) de manière à former un comparateur de la tension de sortie de l'enroulement à la tension de conduction du shunt. Lorsque la tension de sortie du pont diviseur est supérieure à la tension de conduction (cas d'une vitesse élevée du rotor engendrant une tension relativement importante dans l'enroulement), le shunt est passant et commande la conduction du transistor bipolaire 14 qui commande lui-même la conduction du commutateur statique 7 connectant la résistance additionnelle d'amortissement 6 en parallèle de la résistance principale d'amortissement 2. Lorsque la tension de sortie du pont diviseur est inférieure à la tension de conduction (cas d'une vitesse relativement faible du rotor), le shunt est bloquant et commande le blocage du transistor bipolaire 14 qui commande lui-même le blocage du commutateur statique 7 déconnectant la résistance additionnelle d'amortissement 6 de la résistance principale d'amortissement 2. Les cellules d'amortissement 5.1, 5.2 sont, du fait de la présence de la diode d'entrée 9, actives respectivement lorsque la tension de sortie de l'enroulement est positive et lorsque la tension de sortie de l'enroulement est négative. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie dans les revendications. En particulier, le circuit peut comprendre plus de deux cellules d'amortissement additionnel par enroule- ment pour fournir une loi d'amortissement comprenant plus de deux pentes. Ceci permet d'avoir une loi d'amortissement dont la forme se rapproche d'une parabole (voir la figure 3). Il peut également être envisagé un circuit ne comportant qu'une cellule d'amortissement additionnel par enroulement pour n'assurer un amortissement que lorsque la tension est positive ou négative. En outre, il n'est pas obligatoire qu'une cellule d'amortissement additionnel soit reliée à chacun des enroulements. En variante, le pont diviseur comprend au moins une résistance variable pour permettre un réglage de la tension aux bornes de l'enroulement à partir de laquelle les cellules d'amortissement additionnel sont connectées. Le nombre de résistances peut être différent de celui décrit de même que la structure en trois branches parallèles du module de commande 8. D'autres types de commutateur statique peuvent être utilisés à la place des transistors bipolaires 7 et 14. REVENDICATIONS1. Circuit d'amortissement d'un servomoteur synchrone comprenant au moins un enroulement, caractérisé en ce que le circuit comporte au moins une résistance principale d'amortissement (2), des moyens de raccordement (3, 4) de la résistance principale d'amortissement en série avec l'enroulement, et au moins une cellule d'amortissement additionnel (5.1, 5.2) comportant au moins une résistance additionnelle d'amortissement (6) reliée en parallèle à la résistance principale d'amortissement via un commutateur statique (7) raccordé à un module de commande (8) du commutateur en fonction d'une tension de l'enroulement, et en ce que le module de commande comprend en parallèle de la résistance principale d'amortissement un shunt (13) ayant une sortie reliée à l'entrée de commande du commutateur et un pont di-viseur (10, 11) relié au shunt pour former un comparateur de la tension de l'enroulement à une tension de conduc- tion du shunt. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel le pont diviseur comprend au moins une résistance variable. 3. Circuit selon la revendication 1, comportant deux cellules d'amortissement additionnel (5.1, 5.2) qui sont identiques mais montées tête-bêche, les cellules d'amortissement comportant chacun une diode d'entrée (9) de manière à être actives respectivement lorsque la tension de l'enroulement est positive et lorsque la tension de l'enroulement est négative. 4. Circuit selon la revendication 1, dans lequel le module de commande (8) comprend trois branches en parallèle de la résistance principale d'amortissement (2), à savoir une première branche avec deux résistances (10, 11) en série pour former le pont diviseur ; une deuxièmebranche avec le shunt (13) ; une troisième branche avec un commutateur statique (14) ; le pont diviseur ayant un point milieu relié à une entrée de référence du shunt ; le shunt étant relié au commutateur statique de la troi- sième branche pour commander celui-ci et le commutateur statique de la troisième branche étant relié au commutateur statique (7) connecté à la résistance additionnelle d'amortissement (6).