Brevet FR3094497A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Mesure de l'entrefer d'un capteur de rotation au moyen du capteur lui même [0001] DOMAINE TECHNIQUE GENERAL [0002] L'invention concerne la mesure de l'entrefer entre un capteur à reluctance variable et une roue dentée afin, notamment, de vérifier le réglage correct de l'entrefer permettant de mesurer la vitesse de rotation d'un organe tournant couplée à la roue dentée. [0003] Et l'invention concerne notamment le réglage d'un tel capteur utilisé pour mesurer la vitesse de rotation d'une turbomachine d'un aéronef et de préférence pour mesurer un régime de la turbomachine notamment le régime basse pression de la turbomachine. Technique antérieure [0004] Un capteur de rotation à reluctance variable permet de mesurer la vitesse de rotation d'un organe tournant en exploitant l'intervalle (entrefer) entre la cible et la tête du capteur. [0005] Dans le cas de la mesure du régime basse pression d'une turbomachine, le capteur à reluctance variable est disposé, avec un entrefer déterminé, au-dessus d'une roue phonique agencée sur l'arbre basse pression de la turbomachine. [0006] Telle que connue, une roue phonique comprend des creux et des dents et en tournant l'alternance des creux et des dents engendre une modification du flux magnétique vu par le capteur à reluctance variable. En effet, le capteur à reluctance variable comporte un aimant permanent qui crée un champ magnétique dans un bobinage. Le flux magnétique se referme soit dans l'air soit dans le métal de la roue phonique tournant devant le capteur. Il apparaît ainsi des variations de flux dans la bobine et une force électromotrice alternative à ses bornes : la bobine est traversée par le flux magnétique modulé par la variation de l'entrefer. 100071 La variation de flux induit dans la bobine une tension alternative dont la fréquence est égale à la fréquence de passage des dents de la roue phonique, et l'amplitude est donc une fonction de l'entrefer et de la fréquence. La tension ainsi générée permet d'être mesurée et d'être traitée afin de déduire la vitesse de rotation d'un arbre tournant. 100081 Un problème avec ce type de capteur de rotation est que la valeur de l'entrefer doit être réglée de manière précise afin de calculer correctement le régime. 100091 Classiquement dans le cas d'un capteur utilisé pour mesurer un régime d'une tur- bomachine, l'entrefer est réglé au montage de la turbomachine et la mesure de l'entrefer est effectuée au moyen d'une cale paillette et d'une cale de réglage servant à ajuster l'entrefer si besoin. A ce titre, une roue phonique d'outillage (non définitive) 2 est utilisée. Un problème est que lorsque tout est assemblé avec notamment la roue phonique définitive en place il peut s'avérer difficile cl'avoir accès au capteur. Exposé de l'invention [0010] L'invention propose de faciliter la mesure de l'entrefer entre un capteur de rotation et une roue phonique montée sur un arbre pour lequel la vitesse de rotation est mesurée au moyen du capteur de rotation. [0011] A cet effet, l'invention propose de mesure de l'entrefer entre un capteur de rotation et une roue phonique, le capteur de rotation étant à reluctance variable et comprenant une première voie de mesure et une deuxième voie de mesure correspondant à au moins deux bobinages indépendants du capteur, le procédé étant mis en oeuvre au moyen d'une unité de commande connectée au capteur de rotation et comprenant les étapes suivantes : [0012] - injection d'une tension alternative d'amplitude fixe sur la première voie du capteur ; [0013] - mesure d'une tension induite sur la deuxième voie de mesure ; [0014] - estimation d'un entrefer à partir de la tension injectée sur la première voie et de la tension mesurée sur la deuxième voie. [0015] L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : [0016] - la roue phonique comprend une alternance de dents et de creux, avec une dent d'indexation présentant une hauteur inférieure à la hauteur des autres dents, et le procédé comprend une étape de rotation de la roue phonique de manière à ce que la tension induite soit mesurée pendant le passage d'au moins deux dents devant le capteur. [0017] - la roue phonique est tournée d'un quart de tour au cours de la mesure de la tension résultante. [0018] - la tension résultante est mesurée instantanément. [0019] - l'estimation de l'entrefer est mise en oeuvre au moyen de tables de correspondance comprenant un réseau de courbes, chaque courbe correspondant à la variation de la tension résultante en fonction de la fréquence de la tension injectée pour un entrefer donné et une tension injectée. [0020] - la tension injectée comprend une fréquence comprise entre 0,5kHz et 5kHz ty- piquement 1 kHz. [0021] - la tension injectée comprend une amplitude comprise entre 0,5V et 5V typiquement 1V. [0022] L'invention concerne également un système de mesure de l'entrefer entre une roue phonique et un capteur de rotation, ledit système comprenant une unité de commande comprenant une unité de traitement configurée pour mettre en oeuvre un procédé selon 3 l'invention. [0023] L'invention concerne aussi produit programme d'ordinateur comprenant des ins- tructions de code pour l'exécution des étapes d'un procédé selon l'invention, lorsque celui-ci est exécuté par au moins un processeur. [0024] L'invention concerne enfin une turbomachine comprenant : un arbre tournant (30) ty- piquement un arbre basse pression ; une roue phonique montée sur ledit arbre tournant ; un système de mesure selon l'invention. [0025] Les avantages de l'invention sont multiples. [0026] L'invention permet de vérifier facilement l'entrefer sans avoir à démonter l'enceinte dans laquelle il se trouve. [0027] L'invention permet d'éviter une mesure manuelle de l'entrefer ce qui permet au cours du temps de vérifier le bon réglage de l'entrefer sans avoir besoin d'accéder directement au capteur de rotation monté à proximité de l'arbre tournant. Brève description des dessins [0028] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront dc la des- cription qui suit, qui est purement illustrativc et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : [0029] [fig.1] la figure 1 illustre une architecture de test de l'entrefer dans laquelle est mise en oeuvre l'invention ; [0030] [fig.2] la figure 2 illustre un capteur dc rotation et une roue phonique utilisés dans l' invention ; [0031] [fig.3] la figure 3 illustre des étapes d'un procédé selon l'invention ; [0032] [fig.4] la figure 4 illustre les variations de tension sur chaque voie du capteur conformément à l' invention ; [0033] [fig.5] la figure 5 illustre un réseau de courbes de variation de l'entrefer en fonction de la fréquence de rotation du moteur utilisées dans l'invention [0034] Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. Description des modes de réalisation 100351 La figure 1 illustre un agencement possible d'un capteur 1 de rotation disposé en face d'une roue phonique 2. Un tel capteur 1 de rotation permet de mesurer la vitesse de rotation d'un arbre tournant 30 (par exemple d'une turbomachine) sur lequel est montée la roue phonique 2. [0036] Le capteur de rotation 1 est un capteur à reluctance variable et comprend deux voies de mesure A, B qui permettent classiquement et de manière connue en soi de redonder la mesure de la vitesse de rotation. [0037] Chaque voie de mesure comprend un circuit magnétique, chacun comprenant un bobinage. La première voie A et la deuxième voie B sont indépendantes est isolées l'une de l'autre. Un tel capteur de rotation 1 est typiquement décrit dans le document FR 2 369 565. [0038] Le capteur 1 de rotation est situé à une distance E de la roue phonique illustrée sur la figure 2. En particulier, la roue phonique étant constituée d'une alternance de creux 21 et de dents 22, la distance E est mesurée entre le capteur 1 de rotation et les dents de la roue phonique. Cette distance est l'entrefer E du capteur de rotation 1. [0039] Afin de mesurer l'entrefer E pour notamment vérifier qu'il est correctement réglé car conditionnant la fiabilité de la mesure de de la vitesse de rotation, la première voie A et la deuxième voie B sont connectées à une unité de commande 3. [0040] Comme on va le voir par la suite, l'unité de commande 3 permet de commander un générateur 4 de tension pour injecter une tension VA dans la première voie A du capteur. L'unité de commande 3 permet également de mesurer une tension résultante VB au moyen de la deuxième voie B couplée à un voltmètre 5. [0041] La tension injectée dans la première voie A va générer une tension induite dans la bobine de la deuxième voie VB du fait que le flux magnétique rcboucle par le ou les noyaux ferromagnétiques. un champ magnétique qui va être mesuré par la deuxième voie B. C'est en particulier la tension induite. [0042] A ce titre, l'unité de commande 3 comprend un processeur 31 configuré pour mettre en oeuvre des étapes d'un procédé de mesure de l'entrefer E comme décrit ci-après et en relation avec la figure 3. [0043] Une tension sinusoïdale VA est injectée (étape INJ) sur la première voie A du capteur 1 de rotation et une tension résultante VB est mesurée (étape MES) par un voltmètre 5 connecté sur la deuxième voie B. La figure 4 illustre la variation de la tension VA (en haut) et de la tension VB (en bas) au cours du temps. [0044] La mesure est effectuée de préférence instantanément. [0045] La tension VA présente les caractéristiques suivantes : amplitude comprise entre 0,5V et 5V, typiquement 1V ; fréquence comprise entre 0,5kHz et 5kHz, typiquement 1kHz. [0046] A partir des tensions injectées et mesurées, une estimation (étape EST) de l'entrefer E est effectuée. [0047] A ce titre, (les tables de correspondances comme illustrées sur la figure 5 sont stockées dans une mémoire 32 de l'unité de commande 3. [0048] De telles tables sont notamment un réseau de courbes de variation de la tension induite en fonction de la fréquence de la tension injectée et cc pour un entrefer donné. On note que la tension injectée est toujours la même, seule la fréquence varie. On obtient autant de courbes que de valeurs d'entrefer étudiées. La table donne la correspondance entre la tension résultante VB mesurée sur la voie B et l'entrefer. Ces tables sont obtenues au cours de la fabrication en usine du capteur de rotation et notamment celui-ci est soumis à une tension VA pour plusieurs valeurs d'entrefer, et les mesures VB sont reportées en faisant varier la fréquence. [0049] Par exemple, pour une tension injectée VA d'amplitude 1V et de fréquence lkHz il y a plusieurs valeurs d'entrefer possibles en fonction de la tension résultante VB. L'entrefer estimé E est la valeur relevée sur une courbe du réseau de courbes qui correspond à la tension VB. [0050] En relevant la valeur de l'entrefer E' associée à la tension injectée VA et à la tension mesurée VB, on vérifie (étape VER) que l'entrefer estimé E correspond à l'entrefer réglé initialement. [0051] De manière avantageuse, la roue phonique comprend une alternance de dents et de creux, avec une dent d'indexation (dent basse) présentant une hauteur inférieure à la hauteur des autres dents. Ainsi, le procédé comprend une rotation (étape ROT) de la roue phonique 2 de manière à ce que la tension induite soit mesurée pendant le passage d'au moins deux dents devant le capteur 1, l'entrefer étant la distance entre le capteur de rotation et les dents de la roue phonique. De ce fait, on s'assure que la mesure est effectuée sur une dent qui n'est pas la dent basse mais sur une autre dent et non un creux. [0052] En effet, au cours de cette mesure on ne sait pas quelle dent est en face du capteur, ça peut être une dent basse auquel cas on ne trouvera pas le même entrefer que les autres. C'est pour ça qu'il est préconisé de faire le test sur plusieurs dents afin d'être sûr de ne pas mesurer l'entrefer de la dent basse qui sert à compter les tous de l'arbre. Le passage de cette dent basse devant le capteur produit un signal d'amplitude différente de celle du signal causé par le passage d'une dent haute (les autres dents) permettant à l'acquisition de compter chaque tom- de la roue phonique 2. [0053] La tension résultante VB est directement impactée par le fait qu'elle est mesurée sur une dent ou un creux. Ceci est illustré sur la figure 4 montrant la variation de la tension VA (en haut) et de la tension VB (en bas) au cours du temps. On voit sur cette figure une chute de la tension VB qui correspond au passage d'une dent à un creux. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé de mesure de l'entrefer (E) entre un capteur (1) de rotation et une roue phonique (2), le capteur de rotation étant à reluctance variable et comprenant une première voie (A) de mesure et une deuxième voie (B) de mesure correspondant à au moins deux bobinages indépendants du capteur, le procédé étant mis en oeuvre au moyen d'une unité de commande (3) connectée au capteur (1) de rotation et comprenant les étapes suivantes : - injection (INJ) d'une tension alternative (VA) d'amplitude fixe sur la première voie du capteur ; - mesure (MES) d'une tension induite (VB) sur la deuxième voie de mesure (B) ; - estimation (EST) d'un entrefer (E) à partir de la tension injectée sur la première voie et de la tension mesurée sur la deuxième voie. [Revendication 2] Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel la roue phonique comprend une alternance de dents et de creux, avec une dent d'indexation présentant une hauteur inférieure à la hauteur des autres dents, et le procédé comprend une étape de rotation (ROT) de la roue phonique de manière à ce que la tension induite soit mesurée pendant le passage d'au moins deux dents devant le capteur (1). [Revendication 3] Procédé de mesure selon la revendication 2, dans lequel la roue phonique est tournée d'un quart de tour au cours de la mesure de la tension résultante. [Revendication 4] Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la tension résultante est mesurée instantanément. [Revendication 5] Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'estimation (EST) de l'entrefer est mise en oeuvre au moyen de tables de correspondance comprenant un réseau de courbes, chaque courbe correspondant à la variation de la tension résultante en fonction de la fréquence de la tension injectée pour un entrefer donné et une tension injectée. [Revendication 6] Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la tension injectée comprend une fréquence comprise entre 0,5kHz et 5kHz typiquement 1 kHz. [Revendication 7] Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la tension injectée comprend une amplitude comprise entre 0,5V et 5V typiquement 1V. 7 [Revendication 8] Système de mesure de l'entrefer entre une roue phonique et un capteur de rotation, ledit système comprenant une unité de commande comprenant une unité de traitement configurée pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes. [Revendication 9] Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, lorsque celui-ci est exécuté par au moins un processeur. Turbomachine comprenant [Revendication 10] - un arbre tournant (30) typiquement un arbre basse pression ; - une roue phonique montée sur ledit arbre tournant ; - un système de mesure selon la revendication 8.