Brevet FR3100948A1 — publié le 20210319

L'invention concerne un système de commande de couple développé par une machine électrique, sur la base d'une position de rotation d'un composant rotatif. La rotation du composant rotatif dépend d'une rotation d'un arbre rotatif de la machine électrique. Le système utilise un capteur de position de rotation pour détecter des positions spécifiques du composant rotatif et permet de modifier le couple de la machine électrique sur la base des positions de rotation spécifiques. Le système permet de modifier le couple lorsqu'une dent de pignon spécifique d'un pignon aval ou amont est dans une position de contact avec un autre composant engrené. La machine électrique peut être configurée pour fonctionner en tant que moteur électrique entraînant une boîte de vitesses ou en tant que générateur électrique entraîné par une boîte de vitesses. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 MACHINE ÉLECTRIQUE À COMMANDE DE COUPLE La présente invention concerne la commande de couple dans une machine électrique. ARRIÈRE-PLAN Un procédé pour transmettre un couple de rotation d'un moteur d'entraînement à un générateur électrique ou d'un moteur électrique à une charge mécanique utilise des boîtes de vitesses pour la mise en correspondance des vitesses. Ceci permet aux machines respectives de fonctionner à des vitesses différentes afin que chaque machine puisse fonctionner de manière plus efficace. Tant les machines qui génèrent le couple que celles qui le reçoivent ainsi que les composants rotatifs dans la boîte de vitesses sont accouplés en rotation et sont responsables de la transmission du couple d'un composant à l'autre. Certains composants rotatifs tels que des pignons dentés dans la boîte de vitesses peuvent transmettre le couple par le biais d'un engrènement avec un autre pignon, et par conséquent le pignon denté peut supporter le couple sur seulement une ou quelques-unes des dents du pignon à la fois. Cette concentration du couple sur seulement une ou plusieurs dents du pignon dans la position de contact peut entraîner des vibrations et/ou des concentrations de contraintes indésirables sur certaines dents du pignon qui peuvent alors être endommagées ou présenter un profil anormal par comparaison avec les autres dents de pignon constituant le pignon. RÉSUMÉ En général, la présente invention décrit un système pour commander un couple développé par une machine électrique basé sur une position de rotation d'un composant rotatif tel qu'un arbre de sortie ou d'entrée de la machine électrique, un arbre configuré pour tourner de manière proportionnelle à la machine électrique, ou un composant tel qu'un pignon dans une boîte de vitesses entraînant ou étant entraînée par la machine électrique. Le système permet de modifier le couple de la machine électrique pour tenir compte de composants transmettant le couple, accouplés en rotation, lorsqu'un composant spécifique accouplé en rotation peut bénéficier d'une ondulation de couple induite. Par exemple, le système permet de modifier un couple ou un contre-couple produit par une machine électrique lorsqu'une dent de pignon spécifique d'un pignon aval ou amont est dans une position de contact avec un autre composant engrené. La dent de pignon spécifique peut par exemple être une dent de pignon anormale présentant des signes d'usure ou de fatigues anormales par comparaison avec les autres dents de pignon sur un pignon. Le système comprend une machine électrique ayant un arbre rotatif, un bobinage et un circuit de commande. L'arbre rotatif est configuré pour générer un couple sur la base d'un champ généré par le bobinage. Par exemple, le bobinage peut être dans un stator de la machine électrique, et l'arbre rotatif peut être configuré pour générer un couple sur la base d'une interaction avec un champ de stator émanant au moins en partie du bobinage. Le bobinage peut être dans un rotor accouplé mécaniquement à l'arbre rotatif, et l'arbre rotatif peut être configuré pour générer le couple sur la base d'une interaction avec un champ de stator. La machine électrique peut être configurée pour fonctionner en tant que moteur électrique, générateur électrique, ou les deux, et le couple peut être un couple moteur ou un contre-couple générateur. Le circuit de commande est configuré pour commander un paramètre électrique du bobinage tel qu'un courant, une tension ou un courant et une tension, et pour ainsi influencer le couple généré par l'arbre rotatif. Le système comprend en outre un capteur de position de rotation configuré pour détecter une position de rotation d'un composant rotatif, où la rotation du composant rotatif dépend de la rotation de l'arbre rotatif de la machine électrique. Par exemple, le composant rotatif peut faire partie d'une boîte de vitesses (par exemple, il peut être un pignon ou un arbre à l'intérieur de la boîte de vitesses) accouplée en rotation à l'arbre rotatif de la machine électrique et entraînée par celui-ci, lorsque la machine électrique fonctionne en tant que moteur électrique, de telle sorte que le composant rotatif soit soumis à une rotation provenant de l'arbre rotatif de la machine électrique. Le composant rotatif peut faire partie d'une boîte de vitesses (par exemple, il peut être un pignon ou un arbre à l'intérieur de la boîte de vitesses) accouplée en rotation à l'arbre rotatif de la machine électrique et entraînant celui-ci, lorsque la machine électrique fonctionne en tant que générateur électrique, de telle sorte que la rotation du composant rotatif soit proportionnelle à la rotation de l'arbre rotatif de la machine électrique. Le système comprend en outre un dispositif de commande, le dispositif de commande étant configuré pour recevoir un signal indiquant une position de rotation du composant rotatif et étant configuré pour commander le circuit de commande de la machine électrique de manière à ce qu'il modifie le paramètre électrique du bobinage lorsque le dispositif de commande reconnaît une ou plusieurs positions de rotation spécifiques en utilisant le signal indicatif provenant du capteur de position de rotation. Dans certains exemples, le dispositif de commande met en corrélation la position de contact d'une dent de pignon spécifique d'un pignon avec le signal indiquant la position de rotation du composant rotatif afin de déterminer la ou les positions de rotation spécifiques auxquelles le paramètre électrique du champ est modifié. Ceci peut permettre de modifier un couple supporté par la dent de pignon spécifique lorsque la dent de pignon spécifique passe par la position de contact. Les particularités d'un ou plusieurs exemples sont décrites dans les dessins d'accompagnement et la description ci-dessous. D'autres caractéristiques, objets et avantages ressortent de l'examen de la description et des dessins ainsi que des revendications. La est un diagramme bloc illustrant un exemple de système de distribution comprenant des composants générateurs et moteurs accouplés mécaniquement à des boîtes de vitesses ; La est un diagramme bloc illustrant un exemple du système divulgué ; La illustre un exemple de machine électrique et un exemple de boîte de vitesses ; La illustre un exemple de pignon engrené ; La illustre un exemple de procédé d'utilisation du système divulgué. Système, comprenant : une machine électrique comprenant : un arbre rotatif configuré pour générer un couple sur la base d'un champ ; un bobinage configuré pour générer le champ sur la base d'un ou plusieurs paramètres électriques du bobinage ; et un circuit de commande configuré pour commander le ou les paramètres électriques du bobinage ; un capteur de position de rotation configuré pour détecter une position de rotation d'un composant rotatif, la position de rotation dépendant de la rotation de l'arbre rotatif ; et un dispositif de commande, le dispositif de commande étant configuré pour : recevoir du capteur de position de rotation un signal indiquant la position de rotation du composant rotatif ; commander le circuit de commande de manière à ce qu'il modifie le ou les paramètres électriques du bobinage pour modifier le couple sur l'arbre rotatif lorsque le dispositif de commande reconnaît une ou plusieurs positions de rotation spécifiques du composant rotatif en utilisant le signal indicatif provenant du capteur de position de rotation. Système selon la revendication 1, dans lequel la machine électrique est une machine synchrone. Système selon la revendication 2, dans lequel la machine électrique est un moteur et l'arbre rotatif est configuré pour générer un couple moteur, et dans lequel le dispositif de commande est configuré pour commander le circuit de commande de manière à ce qu'il modifie le ou les paramètres électriques du bobinage de manière à diminuer le couple moteur généré lorsque le dispositif de commande reconnaît la ou les positions de rotation spécifiques du composant rotatif. Système selon la revendication 2, dans lequel la machine électrique est un générateur et l'arbre rotatif est configuré pour générer un contre-couple, et dans lequel le dispositif de commande est configuré pour modifier le ou les paramètres électriques du bobinage de manière à augmenter le contre-couple généré lorsque le dispositif de commande reconnaît la ou les positions de rotation spécifiques du composant rotatif. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un pignon configuré pour tourner de manière proportionnelle au composant rotatif. Système selon la revendication 5, dans lequel le pignon comprend une pluralité de pignons dans une boîte de vitesses, et dans lequel la machine électrique est configurée pour transmettre le couple généré par l'arbre rotatif à la boîte de vitesses. Système selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de commande est configuré pour : déterminer quand une dent de pignon spécifique du pignon est dans une position de contact ; établir une corrélation entre la position de contact de la dent de pignon spécifique et le signal indiquant la position de rotation du composant rotatif provenant du capteur de position de rotation, pour ainsi établir la ou les positions de rotation spécifiques du composant rotatif. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de commande est configuré pour commander le circuit de commande de manière à ce qu'il modifie le ou les paramètres électriques du bobinage lorsque le circuit de commande commande le ou les paramètres électriques du bobinage à une première fréquence et que le pignon est dans la position de contact à une deuxième fréquence inférieure à la première fréquence. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de commande est configuré pour déterminer quand la dent de pignon spécifique est dans la position de contact en utilisant le capteur de position de rotation. Système selon la revendication 7, dans lequel la machine électrique est un moteur électrique et l'arbre rotatif est configuré pour générer un couple moteur pour entraîner le pignon, et dans lequel le dispositif de commande modifie le ou les paramètres électriques du bobinage pour diminuer le couple moteur généré lorsque le dispositif de commande reçoit le signal indiquant la position de rotation du composant rotatif. Système selon la revendication 7, dans lequel la machine électrique est un générateur et l'arbre rotatif est configuré pour générer un contre-couple et pour communiquer le contre-couple au pignon, et dans lequel le dispositif de commande modifie le ou les paramètres électriques du bobinage de manière à diminuer le contre-couple généré lorsque le dispositif de commande reçoit le signal indiquant la position de rotation du composant rotatif. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de commande est configuré pour déterminer quand la dent de pignon specifique du pignon est dans une position de contact en détectant une vibration du pignon et en corrélant la vibration du pignon avec le signal indiquant la position de rotation du composant rotatif. Système comprenant : une machine électrique configurée pour communiquer un couple à un pignon ; un circuit de commande configuré pour commander le couple de la machine électrique ; un dispositif de commande, le dispositif de commande étant configuré pour : déterminer quand une dent de pignon spécifique du pignon est dans une position de contact ; établir une corrélation entre la position de contact de la dent de pignon spécifique et la ou les positions de rotation d'un composant rotatif tournant de manière proportionnelle au pignon spécifique ; et commander le circuit de commande de manière à ce qu'il modifie le couple de la machine électrique lorsque le composant rotatif atteint la ou les positions de rotation spécifiques. Système selon la revendication 13, dans lequel la machine électrique est un moteur configuré pour délivrer un couple moteur pour entraîner le pignon, et le dispositif de commande est configuré pour diminuer le couple lorsque le pignon est dans la position de contact. Système selon la revendication 13, dans lequel la machine électrique est un générateur configuré pour délivrer un contre-couple au pignon, et dans lequel le dispositif de commande est configuré pour augmenter le contre-couple lorsque le pignon est dans la position de contact. Système selon la revendication 13, comprenant en outre un capteur de position de rotation, dans lequel la machine électrique comprend un arbre rotatif, dans lequel le capteur de position de rotation est configuré pour détecter une position de rotation du composant rotatif, la position de rotation dépendant de la rotation de l'arbre rotatif, et dans lequel le dispositif de commande est en communication avec le capteur de position de rotation. Système selon la revendication 16, dans lequel le dispositif de commande est configuré pour déterminer quand la dent de pignon spécifique du pignon est dans la position de contact en détectant une vibration et en corrélant la vibration avec la position de rotation du composant rotatif. Procédé comprenant : la génération d'un couple en utilisant une machine électrique commandée par un circuit de commande commandant un ou plusieurs paramètres électriques d'un bobinage de la machine électrique ; la fourniture du couple à un pignon en utilisant une rotation d'un arbre rotatif de la machine électrique ; l'utilisation du couple délivré pour amener une dent de pignon spécifique du pignon à atteindre une position de contact avec un autre pignon ; la détermination du moment où la dent de pignon spécifique du pignon est dans la position de contact ; la corrélation de la position de contact de la dent de pignon spécifique avec une ou plusieurs positions de rotation spécifiques d'un composant rotatif en fonction de la rotation de l'arbre rotatif et son entraînement en rotation de manière proportionnelle au pignon spécifique ; la modification du couple de la machine électrique en utilisant le circuit de commande pour modifier le ou les paramètres électriques du bobinage lorsque le composant rotatif atteint la ou les positions de rotation spécifiques. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la génération du couple comprend le fonctionnement de la machine électrique en tant que moteur et la génération d'un couple moteur. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la génération du couple comprend le fonctionnement de la machine électrique en tant que générateur et la génération d'un contre-couple.