Dispositif d'asservissement avec amplification de couple. I,a présente invention se rapporte<B>à</B> un dispositif d'asservissement avec amplification <B>de</B> couple. Ce dispositif est constitué d'un mo teur électrique<B>à</B> collecteur comprenant deux balais en court-circuit diamétralement oppo- As sur ce collecteur, et il est caractérisé en ce que le moteur possède des moyens de faire tourner dans l'espace la direction du champ inducteur produit par son stator ainsi qu'un équipage rotatif sur lequel sont montés les balais en eourt-cireuit,
la rotation du champ inducteur et la rotation de l'équipage for mant deux mouvements rotatifs dont l'un constitue le mouvement entrant que Fon veut recopier et dont Fautre, qui est solidarisé par une liaison mécanique avec le mouvement du rotor du moteur, constitue le mouvement syn chrone<B>à</B> couple amplifié.
Selon certaines formes d'exécution du dis positif selon l'invention, la so.lidarisation mé canique est faite entre<B>le</B> stator et le rotor, le mouvement entrant étant alors appliqué <B>à</B> l'équipage rotatif porte-balais; ou bien la soliclarisation mécanique est faite entre l'équi page rotatif porte-balais et le rotor, le mouve ment entrant commandant alors la direction du ehamp inducteur.
La commande de la direction du champ inducteur par<B>le</B> mouvement entrant peut s'effectuer en montant le stator sur un cadre mobile autour<B>de</B> l'arbre du moteur ou bien en appliquantrespec.t.ivement sur les bobinages du stator supposé alors<B>à</B> plusieurs phases, les courants de sortie d'un transmetteur auto- synchrone ayant le même nombre de phases.
L'invention sera mieux comprise au cours de la description de détail ci-après qui sera, faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels: La fig. <B>1</B> représente le schéma électrique d'uin moteur<B>à</B> répulsion et la fig. 2 la courbe figurative du couple de démarrage de ce mo- tear en fonction de Pangle de décalage de la ligne des balais du moteur par rapport<B>à</B> la direction du champ inducteur.
La, fig. <B>3</B> représente un moteur<B>à</B> répul sion dont le stator et J'axe des balais sont tous deux mobiles.
Les fi-l-. 4 et<B>5</B> représentent,<B>à</B> titre d'exem ple, des dispositifs d'asservissement avec am plification de couple obtenus en solidarisant par des trains d'engrena-es démultiplicateurs le rotor avec l'équipage rotatif<B>-</B> porte-balais dans le cas de la<B>f</B> ig. 4 et avec le cadre mobile porte-stator dans le cas de la fig. <B>5.</B>
<B>c</B> Les fig. <B>6, 7</B> et<B>8</B> sont relatives<B>à</B> un exem ple d'exécution dans lequel la commande de la rotation du champ inducteur est obtenue par des moyens électriques.
La fig. <B>9</B> représente,<B>à</B> titre d5exemple, un dispositif d#asservissement d'un moteur de puissance avec amplification de couple, la liaison mécanique solidarisant le mouvement sortant et le mouvement du rotor étant celle qui va de Forgane de commande de la vitesse du moteur de puissance<B>à</B> l'arbre de ce mo teur.
La. description qui suit est faite en cou- sidéra-nt un moteur électrique monophasé<B>à</B> collecteur du type dit<B>à</B> répulsion, mais il demeure entendu que l'invention s'étend aux montages et applications où -ce type de mo- teLir est remplacé par Lin autre type de mo teur électrique<B>à</B> collecteur avec deux balais en court-circuit diamétralement opposés sur ce collecteur.
La fig. <B>1</B> représente un moteur électrique <B>à</B> répulsion qui comporte un stator bipolaire où<B>1</B> et 2 désignent les pièces polaires et 21 et 22 les enroulements inducteurs (qui peu vent être répartis ou non) et lui induit bo biné<B>3</B> avec, collecteur 4. Les enroulements inducteurs sont alimentés par une source de tension alternative monophasée existant entre les bornes<B>23</B> et 24.
Sur le collecteur 4 frottent deux balais<B>5</B> et<B>5'</B> en court-circuit, diamétralement opposés. Le couple moteur dépend de l'angle a de ca lage des balais par rapport<B>à</B> la direction du champ inducteur. Le couple est nul, si la ligne des balais est parallèle auehamp induc teur, et., -au voisinage de cette position, le cou ple varie<B>à</B> peu près proportionnellement<B>à</B> l'angle de calage des balais. On a. représenté sur la fig. 2 la courbe figurative ducuuple <B>C</B> en fonction de cet angle a.
La fig. <B>3</B> montre la structure du moteur <B>à</B> répulsion faisant partie du dispositif d'as servissement et d'amplification de couple de l'invention.
Les balais<B>5</B> et<B>5'</B> sont montés sur un équipage mobile<B>6</B> pouvant tourner autour de l'axe commun<B>7</B> du rotor<B>25</B> et du collec teur 4. Cet équipage mobile comporte une couronne dentée périphérique<B>26.</B>
Le stator<B>27</B> est monté sur lui cadre mo bile<B>13</B> pouvant tourner autour de l'arbre<B>7.</B> Ce cadre mobile comporte une couronne den tée périphérique 14.
En se référant<B>à</B> -la fig. 4, qui représente une première forme d'exécution du moteur selon l'invention, le couple entrant C,n est appliqué au cadre mobile<B>13.</B> L'équipage<B>6</B> est entraÎné par le mouvement du rotor au moyen d'un train d'engrenages démultiplie & teur <B>de</B> telle sorte que, quand le rotor<B>25</B> tourne dans un sens, le support<B>6</B> tourne en sens inverse.
Sur la fig. 4, ce train d'engre- nages comprend deux pignons droits<B>8</B> et<B>9,</B> deux pigmons coniques<B>10</B> et<B>11</B> (le pignon<B>10</B> étant monté sur le même arbre que<B>le</B> pi.-non <B>9)</B> et la. vis sans fin<B>121,</B> montée sur le même arbre que le pignon<B>11</B> et qui engrène avec la couronne dentée<B>26.</B> Dans ce cas, la trans mission du mouvement de l'axe<B>7</B> au support <B>6</B> est irréversible, ce qui peut être<B>à</B> recher cher dans certains cas. On pourrait évidem ment prendre tout système -d'engrenages, ré versible ou non, pour reporter dans le sens convenable le mouvement de l'axe<B>7</B> sur le support<B>6.</B>
Si la ligne de-, balais<B>5-Y</B> est parallèle au champ inducteur produit par le stator<B>27,</B> aucun -couple ne s'exerce sur le rotor<B>25</B> et le moteur ne tourne pas.
Si le mouvement entrant correspondant au couple C,. décale légèrement, dans le sens des aiguillesd'une montre, la direction du champ inducteur par rapport<B>à</B> la ligne des balais, le rotor va se mettre<B>à</B> tourner en sens inverse des aiguilles d'une montre et va ramener, par l'intermédiaire du train d'en-renaces, la ligne des balais dans<B>le</B> sens des aiomilles d'une montre j-Lwqu'à ce qu'elle soit parallèle<B>à</B> la direct-ion nouvelle du champ induct.ear. Si le mouvement entrant se poursuit dans le même sens,
il est facile de voir que le rotor va tour ner de façon que la ligne des balais soit en permanence parallèle<B>à</B> la ligne des pôles du stator. Le mouvement entrant du stator est donc recopié par l'équipage des balais qui fournit le mouvement, sortant au couple C,#,.
Si le couple entrant C,,, avait décalé la direction id#u champ inducteur dans le sens inverse des aiguilles dune montre par rap port<B>à</B> la ligne des balais, le même processus se serait répété en sens inverse et la ligne des balais aurait été en permanence rappelée sur la direction actuelle de la ligne des pâles.
Le couple de sortie disponible sur le sup port des balais est limité par la puissance du moteur, et le rapport entre le couple de sor tie C,,, et le couple d'entrée C,,, est égal au rapport de démültiplication du train d'en- irrenages.
En se référant<B>à</B> la fig. <B>5,</B> le couple en trant<B>C,,,</B> est appliqué<B>à</B> l'équipage porte-ba lais<B>6.</B> Le cadre mobile<B>13</B> est entrdîné par le mouvement du rotor au moyen dun train d'eng'renages démultiplicateur de telle sorte que, quand le rotor<B>25</B> tourne dans un sens, le cadre mobile et le stator tournent dans le même sens.
Sur la fig. <B>5,</B> ce train d'engre nages comprend deux pignons<B>15</B> et<B>16,</B> deux pignon-, coniques<B>17</B> et<B>1S</B> (le pignon<B>17</B> étant monté sur le même arbre que le pignon<B>16)</B> et la vis sans fin<B>19,</B> filetée dans le sens cou- venable, montée sur le même arbre que le pi- (Mon <B>18</B> et qui engrène avec la couronne den tée 1.4. Le train d'engrenages pourrait être différent réversible ou non-,<B>à</B> la condition d'être démultiplicateur et de respecter les sens qui viennent d'être indiqués.
Deux ba-ues <B>28</B> et<B>29</B> amènent, au stator <B>27</B> la tension alternative monophasée existant entre les bornes<B>23</B> et 24.
Si la ligne des balais<B>5-Y</B> est parallèle au champ inducteur produit par le stator<B>27,</B> aucun couple ne s'exerce sur le rotor<B>25,</B> et le moteur ne tourne pas.
Si le mouvement entrant correspondant au couple<B>C,,,</B> décale légèrement, dans le, sens des aiguilles :dune montre, la ligne des balais par rapport<B>à</B> la direction du champ induc teur, le rotor va se mettre<B>à</B> tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et va ramener, par l'intermédiaire du train d'engrenages, la direction du champ inducteur dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce qu'elle soit parallèle<B>à</B> la ligne des balais. Si le mouve ment entrant se poursuit dans le même sens, il est facile de voir que le rotor va tourner de façon que la direction du champ induc teur soit en permanence parallèle<B>à</B> la ligne des balais.
Le mouvement entrant de l'équi page des balais est, donc recopié par la di rection du champ inducteur, c'est-à-dire par la ligne cl-es pôles, qui fournit le couple sor tant C,,. Si le couple entrant C,,, avait décalé la ligne des balais dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport<B>à</B> ladirec- tion du champ inducteur, le même processus ,e serait répété en sens inverse et la ligne des pôles aurait été en permanence rappelée sur la direction actuelle<B>de</B> la ligne des balais.
<B>Il y</B> a lieu de noter que le mouvement<B>de</B> la ligne des pôles, c'est-à-dire du stator, n'est possible que grâee <B>à</B> la démultiplication du train d'engrenages.
Le couple de sortie disponible sur le ca dre porte-stator est limité par la puissance du moteur et le couple d'entrée C,,, sur l'équi- page porte-balais est égal au couple- de frot tement des balais<B>5-5'</B> sur le collecteur 4.
Le dispositif de la fig. 4, dans lequel le mouvement entrant est appliqué<B>à</B> un cadre po,rte-stator, peut être transformé de telle fa çon que la rotation du champ inducteur soit produite électriquement (fig. <B>6, 7, 8).</B>
Le stator bipolaire de la fig. 4 est rem placé par un stator tripolaire <B>27'</B> composé des pièces polaires<B>31, 32, 33</B> et des enroule ments répartis 34,<B>35, 36.</B> Les unes des extré mités de ces trois enroulements sont inter connectées, les autres extrémités sont respec- tivement reliées par les connexions 41, 42, 43 aux trois enrouilements <B>37, 38, 39</B> d'un trans metteur autosynehrone, et son rotor 40 est alimenté en courant alternatif et reçoit le couple entrant<B>C,,,.</B> Il est bien connu que le champ magnétique résultant ide la composi tion des champs produite par les courant-,
eir- culant dans les enroulements 34,<B>35, 36</B> est parallèle<B>à</B> la position du rot-or 40 du trans metteur autosynchrone, si les stators<B>du</B> transmetteur et, du moteur sont dans des posi tions homoilog-aes#.
L'équipage des balais est relié<B>à</B> l'arbre<B>du.</B> moteur par le même train d'engrenages que sur la fi-. 4 et les références sont les mêmes sur cette dernière figure et sur la fig. <B>8.</B> Dans ces #conditions, si on applique le mouvement entrant au rotor 40, le mouvement synchrone est disponible sur l'équipage porte-balais<B>6.</B> La puissance de la télécommande qui vient d'être décrite est. limitée par les dimensions du transmetteur autosynchrone.
Pour asservir des moteurs de très gTande puissance, on remplace le train d'engrenages de la fig. <B>8</B> par une liaison mécanique entre l'arbre du rotor<B>7</B> et l'équipage porte-balais <B>6</B> -constituée par le moteur de puissance lui- même.
Uorgane de co-mmande de vitesse 44 (fig. <B>9)</B> du moteur de puissance 45 est direc- tenient commandé par l'axe<B>7</B> du dispositif d'asservissement et d'amplification de couple. L'arbre 46 du moteur 45 porte le pignon<B>10</B> qui entraîne l'équipage porte-balais dans les mêmes conditions que sur les fig. 4 et<B>8.</B> Si la ligne des balais<B>5-5'</B> n'est pas en coïnci dence avec la direction du champ inducteur du stator<B>27,</B> le rotor<B>25</B> tauime et met en marche le moteur de puissance 45.
L'arbre 46 de<B>ce</B> dernier va. ramener la ligne des balais <B>à</B> teur coïncider et, par avec suite,
la direction <B>à</B> être parallèle du champ <B>à</B> la indue- posi- tion du rotor 40 du transmetteur autosyn- chrone dont le mouvement est ainsi recopié et amplifié.