Brevet FR3105400A1 — publié le 20210625

L’invention concerne un résolveur angulaire à réluctance variable comportant : - un stator (11) comportant un paquet de tôles à dents et encoches, un bobinage d’excitation et deux bobinages de sortie, - un rotor (12) qui est un empilement de tôles sans enroulement et qui est librement rotatif à l'intérieur du stator (11), ledit rotor (12) présentant sur son pourtour une succession de zones en saillie (12a) alternant avec des zones en retrait (12b). caractérisé en ce que les zones en saillie (12a) et les zones en retrait (12b) qui se succèdent sont définies par une fonction angulaire sigmoïde Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Résolveur angulaire à réluctance variable DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR La présente invention concerne les résolveurs angulaires du type à réluctance variable. Il trouve en particulier avantageusement application dans le domaine de l’aéronautique. Les résolveurs angulaires à reluctance variable sont classiquement connus et ont par exemple été décrits dans la demande EP 0.802.398. Un tel résolveur comporte par exemple, ainsi qu’illustré sur la figure 1, un stator 1 annulaire et un rotor 2 librement rotatif dans le stator 1. Le stator 1 présente une pluralité de dents 3 alternant avec une pluralité d’encoches 4, régulièrement répartis à sa périphérie intérieure. Un enroulement d’excitation 5 monophasé est bobiné sur les différents pôles 3. Des enroulements de sortie (non représentés) sont également prévus. Traditionnellement, la section de sortie du rotor n’a pas une forme circulaire mais est choisie de telle sorte que la réluctance de l'intervalle entre le rotor 2 et les pôles 3 du stator 1 varie de manière sinusoïdale. Les tensions sur les enroulements de sortie sont alors des signaux de forme ondes sinusoïdale et co-sinusoïdale déphasés de 90°. Cette forme présente le désavantage d’être sensible aux défauts mécaniques que sont l’excentration et le battement. Ces défauts influencent grandement la précision du résolveur qui est alors mauvaise. Pour pallier cet inconvénient, il est connu d’ajouter des « harmoniques » à la forme sinusoïdale du rotor. Cette solution tend à atténuer très légèrement le problème mais son effet est très limité. Une autre solution consiste à renforcer la mécanique de ces résolveurs, par exemple en imposant une plus grande précision et des tolérances très faibles sur l’ensemble de la chaine de côtes. Cette solution est onéreuse et impacte potentiellement le volume et la masse du résolveur. Cette seconde solution est ainsi antinomique de l’intérêt principal de ces résolveurs que l’on utilise généralement pour gagner en masse, volume et coûts. Dans d’autres solutions encore, des traitements de correction numériques pourraient être envisagés. De tels traitements ne permettraient toutefois pas des boucles de correction suffisamment rapides pour beaucoup d’application. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L’INVENTION Un but de l’invention est de proposer une solution permettant de réduire efficacement les erreurs des résolveurs de l’état de la technique. Selon un aspect, l’invention propose notamment un résolveur angulaire à réluctance variable comportant : - un stator comportant un paquet de tôles avec dents et encoches, un bobinage d’excitation et deux bobinages de sortie, - un rotor qui est un empilement de tôles sans enroulement et qui est librement rotatif à l'intérieur du stator, ledit rotor présentant sur son pourtour une succession de zones en saillie alternant avec des zones en retrait. caractérisé en ce que les zones en saillie et les zones en retrait qui se succèdent sont définies par une fonction angulaire combinaison d’harmoniques impaires. Notamment, cette fonction angulaire est avantageusement une fonction sigmoïde. Il a en effet été constaté que, de façon surprenante, une telle forme de rotor permettait de réduire efficacement les erreurs entre position réelle et position indiquée par les signaux de sortie. PRÉSENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : la figure 1, déjà discutée, illustre schématiquement un exemple de résolveur de l’état de la technique dans lequel la forme générale du rotor est sinusoïdale ; la figure 2 est une représentation schématique d’un résolveur conforme à un mode de réalisation possible de l’invention. DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE et DE rÉalisation Le résolveur 10 illustré sur la figure 2 comporte un stator 11 et un rotor 12. Le stator 11 est un stator classique. Il est défini par un paquet de tôles à dents et encoches et comprend également un bobinage d’excitation et deux bobinages de sortie (non représentés). Le rotor 12 est un empilement de tôles sans enroulement et est librement rotatif à l'intérieur du stator 11. Il présente sur son pourtour une succession de zones en saillie (lobes 12a) alternant avec des zones en retrait (zones 12b). Ces zones en saillie 12a et les zones en retrait 12b qui leur succèdent de façon alternée sur le pourtour du rotor ont la particularité d’être de forme sigmoïde. Plus précisément, pour un secteur angulaire donné entre un point milieu d’une zone en retrait 12b et un point milieu d’une zone en saillie 12a, le rayon R du rotor 12 varie de façon sigmoïde sur le pourtour dudit rotor 12 et vérifie la fonction suivante : où θ est la coordonnée angulaire du rayon R considéré sur le rotor, cette coordonnée étant définie à partir du milieu d’une zone en retrait où dR correspond à l’amplitude entre le minimum et le maximum de la fonction sigmoïde considérée et où R0, A et C sont des paramètres propres à la fonction sigmoïde considérée. Cette forme sigmoïde est symétrisée et répétée sur la succession des secteurs angulaires du rotor 12 pour définir les formes successives des oreilles 12a et des zones en retrait 12b du rotor. Le nombre de lobes 12a et de zones en retrait 12b dépend du nombre de paires des pôles de la machine électrique. Avec un tel rotor 12 de forme sigmoïde, la reluctance de l’entrefer entre le les pôles du stator 11 varie de manière sinusoïdale avec la rotation du rotor 12. Les enroulements de sortie du stator 11 fournissent des signaux de tension décalés de 90 dont l'amplitude est proportionnelle au sinus de l'angle du rotor pour l’un des enroulements de sortie, et au cosinus pour l’autre. Le traitement de ces signaux pour le suivi de la position angulaire du rotor est le même que pour un résolveur classique à rotor de forme sinusoïdal. Plus généralement, d’excellents résultats sont également obtenues avec toute fonction toute solution combinaison d’harmoniques impaires, d’équation générique : où i est un nombre entier variant de 0 à l’infini, et où R0 et les paramètres Bi sont des paramètres propres à la fonction sigmoïde considérée. Le profil sigmoïde est une solution particulière de cet ensemble de solutions satisfaisantes On constate en pratique que le choix de la forme sigmoïde pour la définition du pourtour du rotor permet en elle -même une très forte diminution de l’erreur angulaire. Typiquement, à dimensionnement et traitements des signaux de sortie identiques, on constate des diminutions d’erreurs comprises entre 10 et 15%. La solution proposée est particulièrement intéressante dans le cas d’applications dans le domaine de l’aéronautique, pour le suivi d’un angle d’un équipement d’un aéronef, notamment pour des suivis de positions de rotation de moteur électrique d’actionneurs de petite ou moyenne puissance, et plus généralement pour le suivi de tout système rotatif (rotation des roues, ventilation, etc.). Typiquement le résolveur peut présenter un diamètre externe de 5 3 à 10 cm, tandis que le rotor est d’un diamètre compris entre 2 1 et 4 5 cm. La forme du rotor peut être usinée ou être obtenue par découpe laser des empilements de tôles qui le constituent. On notera que l’usinage à l’avantage d’être simple à mettre en œuvre et d’être sans surcoût par rapport aux méthodes classiques. Les paramètres A et B sont fixés en fonction des applications souhaitées pour le résolveur. Résolveur angulaire à réluctance variable comportant : - un stator (11) comportant un paquet de tôles dents et encoches, un bobinage d’excitation et deux bobinages de sortie, - un rotor (12) qui est un empilement de tôles sans enroulement et qui est librement rotatif à l'intérieur du stator (11), ledit rotor (12) présentant sur son pourtour une succession de zones en saillie (12a) alternant avec des zones en retrait (12b). caractérisé en ce que les zones en saillie (12a) et les zones en retrait (12b) qui se succèdent sont définies par une fonction angulaire combinaison d’harmoniques impaires. Résolveur angulaire à réluctance variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones en saillie (12a) et les zones en retrait (12b) qui se succèdent sont définies par une fonction angulaire sigmoïde. Procédé de réalisation d’un résolveur angulaire selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, dans lequel le rotor (12) est réalisé par usinage Procédé de réalisation d’un résolveur angulaire selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, dans lequel le rotor (12) est réalisé par découpage laser de ses empilements. Utilisation d’un résolveur angulaire selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, pour le suivi d’un angle d’un équipement d’un aéronef.