Brevet FR3129722A1 — publié le 20230602

Le dispositif d’estimation (3) de la sensibilité d’un capteur (6) de position pour palier magnétique (5) supportant un rotor (4), le capteur étant apte à mesurer la position du rotor par rapport au palier magnétique, le palier magnétique (5) comportant au moins un axe pourvu d’au moins deux bobines diamétralement opposées, le procédé comprend : - des moyens de commande (9), - des moyens de mesure de courants (10), - des moyens de mesure (6) de la position initiale du rotor (4), - des moyens de détermination (11) d’une variation de courants, - des moyens de détermination d’un déplacement (12) du rotor (4), et - des moyens de détermination de la sensibilité (13) du capteur (6) configurés pour déterminer la sensibilité du capteur de position à partir d’une consigne de déplacement et de la valeur d’un déplacement du rotor (4). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Dispositif d’estimation de la sensibilié d’un capteur, procédé et système associé La présente invention concerne des paliers magnétiques de sustentation magnétique, et se rapporte aux capteurs de position d’un rotor dans un stator d’un palier magnétique. Elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif d’estimation de la sensibilité d’un capteur de position d’un rotor, un système comportant un palier magnétique et un tel dispositif, et la mise en œuvre d’un tel dispositif. Techniques antérieures Généralement, lors de la mise en service d’une machine comprenant un palier magnétique comportant un stator et un rotor maintenu en lévitation dans le stator, la sensibilité de capteurs de position mesurant la position radiale et/ou axiale du rotor dans le stator est déterminée pour régler ladite machine. La sensibilité d’un capteur est définie comme étant la valeur de la mesure électrique du capteur par rapport au déplacement mécanique du rotor mesuré à l’aide d’un comparateur de précision. Cependant, dans certains cas, il n’est pas aisé voire impossible de réaliser la mesure du déplacement mécanique radial et/ou axial du rotor à l’aide du comparateur de précision. Au vu de ce qui précède, l’invention se propose de pallier l’inconvénient précité. L’invention a donc pour objet un procédé d’estimation de la sensibilité d’un capteur de position pour palier magnétique supportant un rotor, le capteur étant apte à mesurer la position du rotor par rapport au palier magnétique, le palier magnétique comportant au moins un axe pourvu d’au moins deux bobines diamétralement opposées, le procédé comprenant : - la mise en lévitation du rotor dans le palier magnétique de sorte que le rotor soit centré dans le palier magnétique, - lorsque le rotor est centré dans le palier magnétique, une première mesure des courants de commande des bobines de l’axe du palier magnétique et une mesure de la position initiale du rotor, - l’application d’une consigne de déplacement prédéterminée de sorte que le rotor se déplace dans le palier selon une direction prédéterminée pour atteindre une position intermédiaire, - une deuxième mesure des courants de commande des bobines de l’axe du palier magnétique lorsque le rotor a atteint la position intermédiaire, - la détermination de la variation des courants de commande engendrée par la consigne de déplacement, - la détermination de la valeur du déplacement du rotor pour atteindre la position intermédiaire à partir de la mesure de la position initiale du rotor, de la première mesure des courants de commande, de la deuxième mesure des courants de commande et de la variation des courants de commande, et - la détermination de la sensibilité du capteur à partir de la consigne de déplacement et de la valeur du déplacement du rotor. La détermination de la sensibilité du capteur ne nécessite pas l’implémentation d’un dispositif supplémentaire de mesure de la position du rotor dans le stator. La sensibilité du capteur de position est déterminée à partir d’éléments d’une machine implémentant le palier magnétique. De préférence, la détermination de la sensibilité du capteur comprend la division de la consigne de déplacement par la valeur du déplacement du rotor. Dans un mode de mise en œuvre, la consigne de déplacement comprend une consigne de déplacement radial du rotor dans le stator. Dans ce cas, le procédé détermine la sensibilité d’un capteur de position radiale. Dans un mode de mise en œuvre, la consigne de déplacement comprend une consigne de déplacement axial du rotor dans le palier magnétique. Dans ce cas, le procédé détermine la sensibilité d’un capteur de position axiale. Avantageusement, la consigne de déplacement comprend une consigne en tension. De préférence, la valeur du déplacement du rotor est déterminée à partir d’une équation reliant la valeur du déplacement à la mesure de la position initiale du rotor, à la première mesure des courants de commande, à la deuxième mesure des courants de commande et à la variation des courants de commande. Avantageusement, l’axe du palier comportant deux demi-axes comportant chacun l’une des bobines, la détermination de la valeur du déplacement du rotor comprend : -la détermination pour chaque demi-axe d’une matrice des forces magnétiques reliant la position du rotor dans le palier magnétique et un courant de commande du demi-axe à la force magnétique générée par ledit demi-axe, -la détermination d’une fonction représentative de l’équilibre du rotor dans le palier magnétique reliant le déplacement du rotor dans le stator aux matrices des forces magnétiques des demi-axes, à la position initiale du rotor, à la première mesure des courants de commande, à la deuxième mesure des courants de commande et à la variation des courants de commande, et -la mise en œuvre d’un algorithme d’optimisation pour déterminer la valeur du déplacement du rotor en minimisant ladite fonction. De préférence, l’algorithme d’optimisation comprend un algorithme simplex de Nelder-Mead. L’invention a en outre pour objet un dispositif d’estimation de la sensibilité d’un capteur de position pour palier magnétique supportant un rotor, le capteur étant apte à mesurer la position du rotor par rapport au palier magnétique, le palier magnétique comportant au moins un axe pourvu d’au moins deux bobines diamétralement opposées, comprenant : - des moyens de commande configurés pour mettre en lévitation le rotor dans le palier magnétique de sorte que le rotor soit centré dans le palier magnétique, - des moyens de mesure de courants configurés pour mesurer un premier ensemble de courants de commande des bobines de l’axe du palier magnétique lorsque le rotor est centré dans le palier magnétique, - des moyens de mesure de la position initiale du rotor lorsque le rotor est centré dans le palier magnétique, - les moyens de commande étant en outre configurés pour appliquer une consigne de déplacement prédéterminée de sorte que le rotor se déplace dans le palier magnétique selon une direction prédéterminée pour atteindre une position intermédiaire, - les moyens de mesure de courants étant en outre configurés pour mesurer un deuxième ensemble de courants de commande des bobines de l’axe du palier magnétique lorsque le rotor a atteint la position intermédiaire, - des moyens de détermination d’une variation de courants configurés pour déterminer la variation des courants de commande engendrée par la consigne de déplacement, - des moyens de détermination d’un déplacement du rotor configurés pour déterminer la valeur du déplacement du rotor pour atteindre la position intermédiaire à partir de la mesure de la position initiale du rotor, du premier ensemble de courants de commande, du deuxième ensemble de courants de commande et de la variation des courants de commande, et - des moyens de détermination de la sensibilité du capteur configurés pour déterminer la sensibilité du capteur de position à partir de la consigne de déplacement et de la valeur du déplacement du rotor. L’invention a en outre pour objet un système à sustentation magnétique comportant une machine rotative à sustentation magnétique comprenant un palier magnétique de sustentation magnétique supportant un rotor de ladite machine et un capteur de position du rotor par rapport au palier magnétique, et un dispositif d’estimation tel que défini précédemment. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre un exemple d’un système à suspension magnétique selon l’invention, illustre un exemple d’un palier magnétique selon l’invention, illustre un exemple de modélisation du rotor dans le palier magnétique selon l’invention, illustre un premier exemple de mise en œuvre d’un dispositif d’estimation selon l’invention, et illustre un deuxième exemple de mise en œuvre d’un dispositif d’estimation selon l’invention. Procédé d’estimation de la sensibilité d’un capteur (6) de position pour palier magnétique (5) supportant un rotor (4), le capteur (6) étant apte à mesurer la position du rotor par rapport au palier magnétique, le palier magnétique comportant au moins un axe pourvu d’au moins deux bobines (7, 8) diamétralement opposées, le procédé comprenant : la mise en lévitation du rotor (4) dans le palier magnétique (5) de sorte que le rotor soit centré dans le palier magnétique, lorsque le rotor (4) est centré dans le palier magnétique (5), une première mesure des courants de commande des bobines (7, 8) de l’axe du palier magnétique et une mesure de la position initiale du rotor, l’application d’une consigne de déplacement prédéterminée de sorte que le rotor (4) se déplace dans le palier (5) selon une direction prédéterminée pour atteindre une position intermédiaire, une deuxième mesure des courants de commande des bobines (7, 8) de l’axe du palier magnétique (5) lorsque le rotor a atteint la position intermédiaire, la détermination de la variation des courants de commande engendrée par la consigne de déplacement, la détermination de la valeur du déplacement (Z1) du rotor (4) pour atteindre la position intermédiaire à partir de la mesure de la position initiale du rotor, de la première mesure des courants de commande, de la deuxième mesure des courants de commande et de la variation des courants de commande, et la détermination de la sensibilité du capteur (6) à partir de la consigne de déplacement et de la valeur du déplacement du rotor. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de la sensibilité du capteur comprend la division de la consigne de déplacement par la valeur du déplacement (Z1) du rotor (4). Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la consigne de déplacement comprend une consigne de déplacement radial du rotor (4) dans le stator. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la consigne de déplacement comprend une consigne de déplacement axial du rotor dans le palier magnétique. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la consigne de déplacement comprend une consigne en tension. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la valeur du déplacement (Z1) du rotor (4) est déterminée à partir d’une équation reliant la valeur du déplacement (Z1) à la mesure de la position initiale du rotor, à la première mesure des courants de commande, à la deuxième mesure des courants de commande et à la variation des courants de commande. Procédé selon l’une de revendications précédentes, l’axe du palier comportant deux demi-axes comportant chacun l’une des bobines (7, 8), dans lequel la détermination de la valeur du déplacement du rotor comprend : -la détermination pour chaque demi-axe d’une matrice des forces magnétiques reliant la position du rotor (4) dans le palier magnétique et un courant de commande du demi-axe à la force magnétique générée par ledit demi-axe, -la détermination d’une fonction représentative de l’équilibre du rotor dans le palier magnétique (5) reliant le déplacement (Z1) du rotor (4) dans le stator aux matrices des forces magnétiques des demi-axes, à la position initiale du rotor, à la première mesure des courants de commande, à la deuxième mesure des courants de commande et à la variation des courants de commande, et -la mise en œuvre d’un algorithme d’optimisation pour déterminer la valeur du déplacement du rotor en minimisant ladite fonction. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’algorithme d’optimisation comprend un algorithme simplex de Nelder-Mead. Dispositif d’estimation (3) de la sensibilité d’un capteur (6) de position pour palier magnétique (5) supportant un rotor (4), le capteur (6) étant apte à mesurer la position du rotor par rapport au palier magnétique, le palier magnétique (5) comportant au moins un axe pourvu d’au moins deux bobines diamétralement opposées, comprenant : des moyens de commande (9) configurés pour mettre en lévitation le rotor (4) dans le palier magnétique (5) de sorte que le rotor soit centré dans le palier magnétique, des moyens de mesure de courants (10) configurés pour mesurer un premier ensemble de courants de commande des bobines (7, 8) de l’axe du palier magnétique lorsque le rotor (4) est centré dans le palier magnétique (5), des moyens de mesure (6) de la position initiale du rotor (4) lorsque le rotor est centré dans le palier magnétique (5), les moyens de commande (9) étant en outre configurés pour appliquer une consigne de déplacement prédéterminée de sorte que le rotor (4) se déplace dans le palier magnétique (5) selon une direction prédéterminée pour atteindre une position intermédiaire, les moyens de mesure de courants (10) étant en outre configurés pour mesurer un deuxième ensemble de courants de commande des bobines (7, 8) de l’axe du palier magnétique (5) lorsque le rotor (4) a atteint la position intermédiaire, des moyens de détermination (11) d’une variation de courants configurés pour déterminer la variation des courants de commande engendrée par la consigne de déplacement, des moyens de détermination d’un déplacement (12) du rotor (4) configurés pour déterminer la valeur du déplacement (Z1) du rotor pour atteindre la position intermédiaire à partir de la mesure de la position initiale du rotor, du premier ensemble de courants de commande, du deuxième ensemble de courants de commande et de la variation des courants de commande, et des moyens de détermination de la sensibilité (13) du capteur (6) configurés pour déterminer la sensibilité du capteur de position à partir de la consigne de déplacement et de la valeur du déplacement du rotor (4). Système (1) à sustentation magnétique comportant une machine rotative (2) à sustentation magnétique comprenant un palier magnétique (5) de sustentation magnétique supportant un rotor (4) de ladite machine et un capteur (6) de position du rotor par rapport au palier magnétique, et un dispositif d’estimation (3) selon la revendication 9.