Brevet FR3016094A1 — publié le 20150703

ACTIONNEUR COMPORTANT UN MOTEUR SYNCHRONE A REDONDANCES STATORIQUES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte au domaine des actionneurs actionnés par un moteur électrique synchrone utilisés dans les secteurs d'activités nécessitant une grande fiabilité combinée à des exigences de compacité élevées, comme par exemple le secteur du nucléaire, ou encore le secteur de la pétrochimie. [0002] L'invention concerne plus particulièrement un actionneur présentant un moteur électrique synchrone à doubles enroulements statoriques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Dans certains domaines d'activité sensibles, tels que par exemple dans le domaine nucléaire, il est nécessaire d'assurer une redondance de certains actionneurs assurant des fonctions vitales au bon fonctionnement d'une installation nucléaire. Toutefois, la redondance des fonctions est généralement réalisée par la multiplication des actionneurs dans les installations induisant une augmentation du volume, du poids et également des coûts de maintenance. EXPOSE DE L'INVENTION [0004] Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un actionneur présentant un moteur électrique compact permettant d'augmenter la disponibilité et la sûreté de la fonction entraînement mécanique de l'actionneur. [0005] A cette fin l'invention a pour objet un actionneur mis en mouvement par un moteur électrique synchrone présentant un rotor aimanté et 2n éléments statoriques, n correspondant au nombre de phase du moteur, chaque élément statorique comprenant deux galettes statoriques centrées autour de l'axe du rotor et venant s'emboîter l'une dans l'autre pour enfermer un bobinage en forme de zigzag, ledit actionneur étant caractérisé en ce qu'il comporte : - n éléments statoriques principaux alimentés par une première alimentation, dite alimentation principale, pour permettre la mise en mouvement de l'actionneur lors du fonctionnement normal ; n éléments statoriques auxiliaires alimentés par une deuxième alimentation, dite alimentation auxiliaire, indépendante de l'alimentation principale, pour permettre d'assurer la continuité de la mise en mouvement de l'actionneur en cas de défaillance de l'alimentation principale ou en cas de défaillance d'au moins un des n éléments statoriques principaux. [0006] L'actionneur selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - ledit rotor est monobloc et constitué par un plastoaimant injecté sur un arbre de rotation en fer doux ; - l'actionneur est adapté pour une utilisation dans le domaine du nucléaire ; - les matériaux du rotor et les matériaux des éléments statoriques sont résistants aux irradiations. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0007] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées. [0008] La figure 1 illustre une vue éclatée d'un moteur électrique synchrone modulaire d'un actionneur selon l'invention. [0009] La figure 2 illustre une vue éclatée d'un élément statorique du moteur illustré à la figure 1. [0010] Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes références sauf précision contraire. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0011] La figure 1 illustre une vue éclatée d'un moteur électrique synchrone modulaire d'un actionneur selon l'invention. La figure 2 est une vue éclatée illustrant plus particulièrement un élément statorique du moteur illustré à la figure [0012] L'actionneur selon l'invention est actionné par un moteur électrique synchrone à aimants permanents présentant des modules statoriques à bobinage encastré. L'invention se base sur la technologie du moteur multi-phases qui fait l'objet de la demande de brevet EP 1564 873 et qui comporte des modules magnétiques indépendants pour chaque phase moteur. Cette structure particulière est décrite plus précisément dans la demande de brevet EP 1564 873, par conséquent les caractéristiques structurelles de ce moteur électrique décrites dans ce document ne seront reprises pas dans le texte mais font parties intégrantes de la présente description. [0013] Le moteur électrique 100 est formé par un rotor 109 autour duquel sont aménagés des éléments statoriques 107a, 107b (deux dans l'exemple de réalisation) à l'intérieur d'une carcasse 108. [0014] Le rotor 109 est un rotor monobloc constitué par un plastoaimant, par exemple à base de Neodyme Fer Bore, injecté sur un arbre de rotation en fer doux, l'arbre de rotation constituant l'arbre central de l'actionneur. Après injection, le rotor 109 est polarisé de façon à obtenir six pôles aimantés tangentiellement. [0015] Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, la partie statorique du moteur 100 est constituée par deux éléments statoriques distincts : un élément statorique principal 107a et un élément statorique auxiliaire 107b, chacun des éléments statoriques, principal 107a et auxiliaire 107b, comprenant deux galettes élémentaires statoriques 111 et 121 centrées sur l'axe du rotor 109 et venant s'emboîter l'une dans l'autre en enserrant le bobinage 106 constitué par exemple par une bobine en cuivre préformée. [0016] Les galettes élémentaires statoriques 111, 121 présentent des pièces polaires 102 délimitant des encoches dans lesquelles le bobinage 106 est inséré [0017] Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, le moteur électrique synchrone 100 ne présente qu'une unique phase statorique qui est redondante par la présence du deuxième élément statorique auxiliaire 107b. Les deux éléments statoriques 107a et 107b sont alimentés par des alimentations séparées et indépendantes 210 et 211. L'alimentation 210 est l'alimentation principale alimentant l'élément statorique principal 107a nécessaire au fonctionnement en mode normal de l'actionneur. L'alimentation 211 est une alimentation auxiliaire, ou de secours, permettant de continuer à alimenter le moteur 100 de l'actionneur en cas de défaillance de l'élément statorique principal 107a, ou encore de l'alimentation principale 210. [0018] L'invention consiste donc à réaliser un actionneur actionné par un unique moteur électrique synchrone modulaire présentant dans sa structure des 5 redondances statoriques alimentées par des alimentations auxiliaires indépendantes du réseau principal d'alimentation du moteur. L'invention permet donc de s'affranchir de la multiplication des actionneurs ou encore de la multiplication des moteurs électriques pour assurer une redondance obligatoire dans certaines applications très sensibles, comme par exemple dans le secteur du 10 nucléaire ou encore de la pétrochimie, où l'arrêt d'un actionneur a des conséquences catastrophique. [0019] En effet, l'invention trouve une application particulièrement intéressante pour des applications à haut niveau de sûreté nucléaire comme par exemple des applications de pompage, de motorisation des mécanismes d'absorbant de 15 contrôle, d'électrovannes, d'électro-distributeurs, etc. [0020] Ainsi, l'invention permet de réaliser des actionneurs qui sont à la fois très compacte et très fiable par la présence des redondances statoriques dans une même et unique carcasse métallique 108 alimentées par des alimentations distinctes. 20 [0021] Dans le cas de figure où le moteur électrique 100 est un moteur présentant n (n étant un entier) phases statoriques, le moteur électrique selon l'invention présente alors 2n éléments statoriques juxtaposés autour du rotor unique dont la longueur est par conséquent en fonction du nombre d'éléments statoriques juxtaposés. Dans cette configuration, n éléments statoriques servent 25 pour les n phases statoriques du moteur en fonctionnement normal et les n autres éléments statoriques étant disponibles en cas de défaillance des premières phases. [0022] L'actionneur selon l'invention présente également les avantages suivant : 30 - tolérance à la défaillance, tenue aux conditions d'environnement (température, hygrométrie, irradiation, chocs et vibrations) ; réduction des vibrations ; grande compacité ; possibilité d'application comme rotor noyé actionneur offrant une ségrégation électrique, magnétique et thermique. REVENDICATIONS1. Actionneur mis en mouvement par un moteur électrique synchrone (100) présentant un rotor aimanté (109) et 2n éléments statoriques (107a, 107b), n correspondant au nombre de phase du moteur (100), chaque élément statorique (107a, 107b) comprenant deux galettes statoriques (111, 121) centrées autour de l'axe du rotor (109) et venant s'emboîter l'une dans l'autre pour enfermer un bobinage (106) en forme de zigzag, ledit actionneur étant caractérisé en ce qu'il comporte : - n éléments statoriques principaux (107a) alimentés par une première alimentation (210), dite alimentation principale, pour permettre la mise en mouvement de l'actionneur lors du fonctionnement normal ; - n éléments statoriques auxiliaires (107b) alimentés par une deuxième alimentation (211), dite alimentation auxiliaire, indépendante de l'alimentation principale (210), pour permettre d'assurer la continuité de la mise en mouvement de l'actionneur en cas de défaillance de l'alimentation principale ou en cas de défaillance d'au moins un des n éléments statoriques principaux (107a). 2. Actionneur selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit rotor (109) est monobloc et constitué par un plastoaimant injecté sur un arbre de rotation en fer doux. 3. Actionneur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'actionneur est adapté pour une utilisation dans le domaine du nucléaire. 4. Actionneur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les matériaux du rotor (109) et les matériaux des éléments statoriques (107a, 107b) sont résistants aux irradiations.