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Tric
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Et-a
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Suc
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Paf
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Seu
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Regu
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Physical
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60 Hz
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40 %
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400 Hz
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3 d
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120 %
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de 1 l
(1)
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Organism
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thyris
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propor
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Disease
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518776A1
Family ID 2090591
Probable Assignee Cerac Inst Sa
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR ALIMENTER EN ENERGIE ELECTRIQUE
UN OUTIL MECANIQUE PORTABLE
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR AMENER DE L'ENERGIE ELECTRIQUE A UN OUTIL
MECANIQUE PORTABLE, BASES SUR UN PRINCIPE SUIVANT LEQUEL LE MOTEUR
ALTERNATIF SANS BALAIS 23 DE L'OUTIL EST ALIMENTE INDIVIDUELLEMENT EN
ENERGIE DEPUIS UN CONVERTISSEUR 31 A 36 A L'ETAT SOLIDE PAR UNE
ALIMENTATION EN ENERGIE AU MOYEN DE LAQUELLE L'AMPLITUDE ET LA
FREQUENCE DU COURANT ALTERNATIF SONT AUTOMATIQUEMENT ET
INDIVIDUELLEMENT ADAPTEES AUX CONDITIONS A CHAQUE INSTANT DE LA CHARGE
DU MOTEUR.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un procede et un appa-
reillage pour alimenter en energie electrique un outil mecanique
portable.
En particulier, l'invention concerne un procede et un appareillage
pour alimenter en energie un outil mecanique porta-
ble comprenant un moteur electrique sans balais.
L'objet principal de l'invention est d'ameliorer le
rapport puissance/poids et de renforcer le rapport puissance/vi-
tesse dans des outils actionnes electriquement Ce resultat est obtenu
en adaptant automatiquement les parametres de l'energie
electrique fournie aux conditions a un moment donne du fonction-
nement du moteur de l'outil en rapport avec des regles precises
d'execution predeterminees.
Avant la presente invention, on disposait principale-
ment de deux types differents d'outils electriques pour autant que la
source d'energie d'origine electrique est concernee Un de ces types
comprend un moteur avec balais pour connexion a une
tension de secteur classique ayant une frequence de 50 ou * 60 Hz.
L'autre type comprend un moteur sans balais pour connexion a une
source de tension non variable ayant une frequence non variable
de 150 a 400 Hz.
Le premier type d'outil mentionne precedemment, compre-
nant un moteur avec balais connecte a un secteur presente l'incon-
venient que les balais produisent des etincelles qui peuvent etre
dangereuses dans une atmosphere inflammable ou explosive, et que
les balais et le commutateur sont exposes a une forte usure, par-
ticulierement quand l'outil est utilise dans une atmosphere pous-
siereuse et/ou corrosive.
En ce qui concerne les caracteristiques operationnelles, les outils a
moteur ayant des balais ont, par nature, une vitesse
inactive elevee et une caracteristique puissance/vitesse tres fai-
ble Toutefois, recemment, des outils de ce type ont ete munis de
dispositifs electroniques de controle au moyen desquels la vites-
se inactive a ete reduite a un niveau approprie En meme temps,
on a utilise un moteur plus puissant tel qu'on a obtenu une puis-
sance de sortie accrue jusqu'au nouveau niveau de vitesse inactif.
Cela signifie que la caracteristique puissance/vitesse est amelio-
ree et que la vitesse du moteur est mieux maintenue pour une char-
ge accrue exercee sur le moteur Neanmoins, le rapport puissance/
vitesse n'est pas encore suffisant pour satisfaire aux demandes
de fortes charges Par exemple, dans des applications a des ma-
chines a broyer portables, une perte de vitesse pour une augmen-
tation de la charge exercee sur l'outil de broyage entraine une
augmentation rapide de l'usure de cet outil.
Les outils a moteur avec balais ont egalement l'incon-
venient d'un faible rapport rendement/puissance/charge Cela si-
gnifie que pour une valeur donnee de la puissance, le poids de l'outil
est plutot eleve, ce qui constitue evidemment un serieux
inconvenient pour un outil portable.
Les outils-a moteur sans balais et a haute frequence ont une
caracteristique puissance/vitesse plus mauvaise qu'un outil du type
moteur avec-balais, ce qui signifie que les outils sans balais
maintiennent mieux leur vitesse lorsque la charge sur le moteur
augmente Plus tenace est le rapport puissance/vitesse, et meilleur il
est du point de vue de l'usure de l'outil aussi
bien que du taux de production.
Toutefois, des outils a moteur sans balais precedemment.
disponibles sont desavantageux en ce que leur dispositif d'alimen-
tation en enei r ieiectrique ra tension et a frequences constantes.
Cela signifie qu'en raison de l'absence de correlation-entre la
charge du moteur et l'amplitude de la tension dans des parties im-
portantes de la gamme de vitesses, les pertes d'energie sont ele-
vees et la surchauffe du moteur est un facteur important de limi-
tation des performances pour ce genre d'outil.
Des outils connus a moteur sans balais sont desavanta-
geux egalement en ce que leur utilisation est limitee a des zones dans
lesquelles le dispositif d'alimentation non portable a haute frequence
est atteint a l'interieur Le type d'alimentation en
energie utilise precedemment en-association avec des outils por-
tables est du type a convertisseur rotatif -
De tels convertisseurs ne sont pas seulement limites a des tensions et
des frequences specifiques predeterminees, mais ontde par leur nature
un rapport poids/energie eleve et ne peuvent
pas etre rendus portables Pour cette raison, les dispositifs con-
nus d'alimentation en energie sont equipes pour-utiliser un cer-
tain nombre d'outils par l'intermediaire deun reseau local, limi-
te par exemple a l'interieur des locaux d'une usine.
Les problemes decrits ci-dessus et concernant l'etat de la technique
dans le domaine indique sont resolus par l'invention
telle que definie par les revendications.
Sur les dessins annexes: La figure 1 montre une machine a broyer
portable reliee
a une source de courant electrique par un dispositif d'alimenta-
tion du type convertisseur.
La figure 2 montre schematiquement la caracteristique couple/vitesse
des commandes d'outils mecaniques en comparaison avec le resultat
obtenu grace a l'invention, et
La figure 3 est un graphique montrant la caracteristi-
que de fonctionnement d'un moteur alimente suivant l'invention.
La figure 4 montre l'ensemble d'alimentation.
La figure 5 montre l'appareil de commande de la figure 4.
La figure 6 montre un regulateur de la figure 5.
La figure 7 montre un transfert de fonctionnement pour
le regulateur suivant la figure 6.
Si l'on se refere aux dessins, la machine a broyer rota-
tive et portable representee sur la figure l est alimentee en e-
nergie electrique par un ensemble comprenant un convertisseur du type
a l'etat solide Dans ce dernier, une tension alternative
d'une frequence de 50 ou 60 Hz est transformee en une tension al-
ternative d'amplitude et de frequence variables Comme on le de-
crira plus en detail ci-apres, l'ensemble d'alimentation comprend
des moyens pour detecter les conditions actuelles de fonctionne-
ment du moteur de la machine et pour adapter les parametres de
tension, tels que l'amplitude et la frequence, d'une certaine fa-
con, a ces conditions.
Sur le diagramme de la figure 2, on a represente les
caracteristiques couple/vitesse de trois organes tournants elec-
tric de types anterieurs differents et un outil actionne sui-
vant l'invention Sur ce diagramme, on a fait une comparaison entre
quatre differents outils rotatifs fonctionnant tous a la
meme vitesse maximale -Cette vitesse maximale, qui est celle at-
teinte lors du fonctionnement a vide de l'outil, est representee sur
le diagramme par la lettre X. La ligne courbe en tirets A montre le
rapport couple/ vitesse d'un outil ayant un moteur enroule en series
du type avec
balais Ce type de moteur est, comme indique precedemment, carac-
terise par son ralenti a faible couplage Toutefois, pour des rai-
sons de securite, le moteur est dimensionne de facon a toujours
atteindre le niveau maximum de vitesse par lequel l'outil est
marque.
e Ensemble, le surpassement de la vitesse maximal-e et la
caracteristique tres faible du rapport couple/vitesse font que ce type
d'outil fonctionne a une vitesse de charge normale qui est
de 30 a 40 % au-dessous du niveau maximum indique pour la vitesse.
Il en resulte une usure trop considerable de la roue de broyage qui
est destinee a etre actionnee au niveau maximum de vitesse X
indique ou au voisinage de celui-ci.
La courbe B en traits mixtes montre un outil rotatif du meme type que
celui dont il vient d'etre question, sauf en ce
qui concerne un dispositif de commande electronique au moyen du-
quel la partie la plus faible de la courbe couple/vitesse est "coupee"
Cet outil est aussi marque avec le niveau de vitesse maximum X, en
raison du fait que lors de la rupture du dispositif
de controle bloque, la vitesse du moteur atteindrait ce niveau.
Aussi, pour des raisons de securite, cet outil fonctionne toujours
avec une roue de broyage sous-dimensionnee qui, a son tour, signi-
fie aussi une faible vitesse peripherique et une faible vitesse
de coupe.
Le resultat est que cet outil a moteur avec balais com-
mande electroniquement a un point de travail a-une vitesse de 30
A 40 % au dessous du niveau de vitesse maximum fixe La seule dif-
ference avec l'outil de la courbe A est que cet outil (courbe B)
fournit un couple plus eleve au niveau de la vitesse au point de
travail ou une vitesse legerement superieure a un certain couple/
moteur L'usure de la roue de broyage a pourtant la meme valeur elevee.
La courbe en pointille C montre le rapport couple/vi-
tesse d'un outil a moteur sans balais et a haute frequence qui est
aussi mentionne ci-dessus dans la discussion de l'etat de la technique
Le moteur de cet outil ne peut jamais tourner plus vite que ce qui est
determine par la frequence de la tension utilisee, et en consequence
aucune marge de securite n'est necessaire par rapport au nivieau
maximum de la vitesse indique en X. C Qmpare aux outils a moteur a
balais, representes par les courbes A et B, cet outil fournit un
rapport couple/vitesse
plus eleve a ou juste au-dessous du niveau maximum de la vitesse.
Toutefois, en raison du fait que cet outil est alimente a une ten-
sion a frequence non variable, le couple baisse fortement quand la
vitesse du moteur decroit jusqu'a une valeur inferieure a un
niveau de couple maximum Cela signifie que l'outil peut facile-
la
ment Atre bloque avec pour consequence une surchauffe.
Si l'on considere maintenant la courbe D en traits
pleins qui represente l'outil suivant l'invention, on-notera qua-
tre caracteristiques significatives: 1 Aucune marge de securite vis a
vis du niveau maximum X de la vitesse n'est necessaire, puisque la
vitesse du moteur est
determinee par la frequence de la tension fournie.
2 Le rapport couple/vitesse est tres rigide au niveau ou au voisinage
du niveau de vitesse inactive, ce qui signifie que l'outil a un point
de travail tres voisin du niveau maximum de la vitesse Le benefice qui
en resulte est une vitesse de coupe
elevee et une faible usure de la roue de broyage.
3 Le couple n'est pas affecte par la vitesse decrois-
sante du moteur, ce qui a pour consequence un risque tres faible
de bloquage et de surchauffe du moteur.
4 Le couple de sortie est beaucoup plus eleve que dans
les outils faisant partie de l'etat de la technique, et en parti-
culier les outils a moteur avec balais.
Un cinquieme point a noter en association avec les-ca-
racteristiques de l'outil suivant l'invention est que le poids et la
dimension de l'outil, en depit de son rendement plus eleve, ne
depassent pas le poids et la dimension de chacun des autres.
Toutes les caracteristiques avantageuses ci-dessus men-
tionnees de l'outil suivant l'invention sont obtenues par les ca-
racteristiques du procede et de l'alimentation en energie mention-
nees dans les revendications.
Sur la figure 3, on a represente comment le couple du
moteur de l'outil est maintenu a une vitesse decroissante du mo-
teur mentionne dans le paragraphe 3 ci-dessus Quand la charge
exercee sur l'outil atteint un certain niveau, la vitesse commen-
ce a diminuer En abaissant successivement et en adaptant la fre-
quence a la vitesse du moteur, comme le montrent les courbes f f 2 et
f 3, le rendement du couple du moteur est maintenu a son niveau
maximum en dessous de la gamme de vitesse Simultanement, des pertes
d'energie sont considerablement reduites, ainsi que le
risque de surchauffe de l'outil.
L'examen qui va suivre des objets et des avantages d'un
outil actionne comme prevu par l'invention expliquera plus en de-
tail et mieux les caracteristiques par lesquelles le procede et
le systeme d'alimentation en energie figurant dans les revendica-
tions se distinguent de l'etat de la technique.
Suivant l'inventions les problemes discutesprecedemment
sont resolus en amenant une energie electrique a un outil mecani-
que comprenant un moteur sans balais par l'intermediaire d'un con-
vertisseur individuel dont les parametres de la tension de sortie
sont automatiquement ajustes dans un rapport determine aux condi-
tions de fonctionnement du moteur a un instant donne.
En utilisant une alimentation en energie comprenant un convertisseur
electronique a tension de sortie varaible, il est rendu possible de
regler automatiquement la valeur de la tension
dans toutes les conditions differentes de fonctionnement du mo-
teur, de telle facon que la puissance la plus elevee possible soit
fournie dans des conditions de charge maximale et que les pertes
d'energie les plus faibles que possible se produisent dans la par-
tie principale de la gamme de vitesses De faibles pertes d'ener-
gie sont d'un interet vital precisement parce qu'elles reduisent
le risque d'une surchauffe du moteur.
En outre, la nouvelle conception suivant l'invention prevoit egalement
une adaption automatique de la frequence de la tension a la vitesse
actuelle du moteur Cela rend possible non seulement d'eviter des
pointes de courant indesirables pendant la mise en marche mais
egalement de maintenir le couple maximum de
rendement du moteur lors de la vitesse decroissante du moteur.
Des alimentations en energie comprenant des convertis-
seurs electroniques a l'etat solide pour de Moteurs sans balais
sont deja connus en soi, par exemnpipar "Solid-State Control of-
Electric Drives" de R G Schieman, E A Wilkies et H E Jordan, publie
dans "Proceedings of the IEEE, volume 62, N O 12, Decembre
1974 Cependant, un dispositif d'alimentation du type convertis-
seur n'a pas deja ete utilise en relation avec des outils mecani-
ques portables, qui, en fait, appartiennent a un domaine techni-
que tres special du point de vue des exigences concernant les ca-
racteristiques de charge et de realisation Au contraire, des dis-
positifs d'alimentation en energie du type convertisseur pour des
moteurs sans balais ont ete decrits soit d'une facon generale soit
pour des applications a des machines fixes dans lesquelles les
conditions requises sont d'obtenir un libre choix pour les niveaux de
vitesse du moteur en changeant la-frequence et/ou en reduisant les
pertes couteuses d'energie dans des conditions variables de charge du
moteur, par exemple pendant des successives mises en marche.
De telles applications connues sont totalement differen-
tes de l'application a un outil portable suivant l'invention Dans
cette derniere, l'objet principal en utilisant un dispositif con-
vertisseur n'est pas de realiser plus d'un seul niveau de vitesse et
n'est pas de reduire les depenses d'energie comme dans une
grande machine fixe.
Au lien de cela, la possibilite de changer rapidement la valeur de la
tension de sortie prevue par le dispositif d'avance
du type convertisseur est maintenant utilisee pour exprimer la ca-
pacite maximale d'un moteur d'une dimension donnee En raion du
fait que la puissance reelle du moteur est en rapport avec la va-
leur de la tension, une augmentation considerable de la puissance du
moteur est obtenue en augmentant plusieurs fois l'amplitude de la
tension quand la charge du moteur passe de son-niveau inactif
a son niveau de pointe.
Il s'agit d'un moyen nouveau et efficace pour obtenir un rapport tres
rigide entre le moteur et l'ensemble puissance/ vitesse Par exemple,
dans le cas d'outils de broyage portables dans lesquels il se produit
une tres frequente variation de la charge du moteur entre le zero et
le niveau maximum, une variation rapide de la tension a pour
consequence une caracteristique de
l'outil ayant un rapport puissance/charge eleve ainsi qu'un rap-
port tres rigide entre la puissance et la vitesse.
La caracteristique "frequence variable" du convertis-
seur electronique du dispositif mecanique a-;oute'i'avantage-de
maintenir le couple du moteur a un niveau de pointe quand une charge
trop lourde oblige la vitesse du moteur a decroitre Ceci est une
caracteristique essentielle dans la seule application a un outil
portable, car aucun autre type des machines mentionnees
precedemment en liaison avec le dispositif d'alimentation en e-
nergie du type convertisseur n'a un type de performance suivant lequel
le moteur est frequemment surcharge et parfois bloque au cours d'un
fonctionnement normal Un couple de sortie maintenu
continuellement a une vitesse decroissante du moteur est, cepen-
dant, une caracterisitque importante puisqui'il empoche une serie
d'interruptions inutiles par blocage du fonctionnement de l'outil.
Utiliser le dispositif mecanique du type convertisseur electronique
pour des outils mecaniques portables signifie egale
ment que ces outils n'ont pas a etre obligatoirement limites -
a un usage dans un reseau local de distribution d'energie Des
enveloppements recents des semi-conducteurs rendent possible de -
reduire la dimension et le poids du dispositif mecanique du type
convertisseur electronique, ce qui signifie que ce dispositif peut
etre portable en meme temps que l'outil, soit separement soit en bloc
Cela signifie egalement que le champ d'utilisation d'outils mecaniques
sans balais et-a haute frequence peut etre fortement elargi depuis une
surface tres restreinte couverte par
un reseau a puissance locale jusqu'a toutes les places o le re-
seau public de tension a 50 ou 60 Hz est disponible.
L'ensemble d'alimentation en energie qui est represente
schematiquement sur les figures 1 et 4 comprend un redresseur a
trois phases 22 qui est relie a une alimentation principale stan-
dard a frequence fixe Le redresseur fournit un courant direct a
tension pratiquement constante a des conducteurs 24, 25 qui cons-
tituent une borne positive 24 et une borne negative 25 d'une ali-
mentation en courant direct pour un convertisseur Le convertis-
seur comprend six elements commutateurs 31 a 36 pour relier suc-
cessivement des bornes de moteur 28, 29, 30 sur un moteur 23 a
courant alternatif sans balais a la borne positive 24 et a la bor-
ne negative 25 de l'alimentation directe en courant Les elements
commutateurs sont representes sur le dessin comme des transistors,
mais ils peuvent, bien entendu, etre des combinaisons de thyris-
tors ou d'autres elements Uneaiode 27 est montee anti-parallele-
ment sur chaque transistor pour tenir compte de courants reactifs
lors de la deconnexion du transistor Pour controler le convertis-
seur, des signaux de commande sont envoyes depuis des sorties 11-
a 16 a un commutateur 10 comme le montrent les figures 4 et 5.
Ces signaux de commande sont envoyes paf des amplificateurs 26 a la
base des transistors respectifs Le commutateur 10 est muni d'entrees
17, 18 a travers lesquelles le courant direct dans le conduit 24 est
percu Le commutateur 10 est en outre muni d'une
sortie 39 et d'entrees 19, 20, 21 La sortie 39 est utilisee seu-
lement si, pendant une operation, on desire changer le sens de
rotation du moteur Le sens de rotation est chosi en envoyant un
signal logique a l'entree 21 Si une rotation dans une seule di-
rection est desiree, l'entree 21 est reliee soit a une tension
positive, soit a une tension commune La vitesse du moteur 23
peut etre modifiee en faisant varier une tension appliquee a l'en-
tree 19 Si, par exemple dans une machine a broyer, on desire en-
trainer le moteur a une certaine vitesse, l'entree 19 est reliee
a une tension appropriee correspondant a la vitesse desiree L'en-
tree 20 est destinee a recevoir un signal marche/arret grace au-
quel on peut choisir une rotation ou pas de rotation.
Les elements de connexion 10 qui se trouvent sur la fi-
gure 5 comprennent un dispositif 40 pour detecter le courant di-
rect dans le conduit 24 (figure 4) Ce courant se presente comme degly
8 rta'spositf une tension entre les entrees 17 et 18 Le sigdna u
detecteur 40 est envoyeea un premier detecteur de pointe 41, un
filtre passe-bas 42, un second detecteur de pointe 43, et un com-
parateur 49 Les detecteurs de pointe 41 et 43 comprennent aussi des
diodes pour reagir respectivement a des signaux-positifs et negatifs
Les detecteurs de pointe comprennent aussi des filtres
passe-bas Le premier detecteur de pointe 41 a, de preference,.
une constante de temps d'environ 4/f, o f est la frequence fonda-
mentale maximale du courant envoye au moteur 23 La frequence de
deconnexion, 3 d B, du detecteur de pointe 41 est de preference
d'environ 0,1 f Le filtre passe-bas 42 a de preference environ
la meme frequence de deconnexion Le second detecteur de frequen-
ce 43 a, de preference, une constante de temps d'environ 1/f et
une frequence de deconnexion d'environ 0,5 f -
La valeur de pointe du signal du detecteur de pointe 41
est envoyee a un premier regulateur 45, qui est represente plus-
en detail sur la figure 6 Des signaux d'entree provenant des en
trees 19 et 20 sont envoyes a un organe 44 ayant la forme d'un ge-
nerateur en dents de scie Le generateur en dents de scie 44 com-
prend un ou deux amplificateur(s) operationnel(s) relie(s) comme
integrateur(s) pour fournir au regulateur 45 une tension en dents de
scie croissante lors de l'acceleration de depart du moteur et une
tension en dents de sciedecroissante lors de la deceleration du moteur
pour arret De cette facon, il est possible d'eviter que le courant de
charge maximale a vitesse normale soit depasse quand le moteur est mis
en marche ou arrete Un changement dans le signal de demande de la
vitesse a l'entree 19 est egalement integre par le generateur en dents
de scie 44 Ainsi, il s'ecoule un certain temps avant que la sortie du
generateur en dents de
scie 44 devienne completement adapte aux signaux d'entree.
La valeur de pointe du signal venant du premier detec-
* teur de pointe 41 est transmis a l'une des entrees d'un amplifica-
teur operationnel 75 via une resistance 72 Ce signal est compare
a un signal de reference fixe a l'avance sur une resistance varia-
ble 73 et amene a l'amplificateur par une resistance 74 L'ampli-
ficateur est muni d'une resistance a reaction 76 Le signal de
sortie de l'amplificateur 75 est transmis a travers une resistan-
ce 77 a une diode 79 Le signal de sortie venant du generateur en dents
de scie 44 est amene a travers la resistance 78 a l'une des entrees
d'un amplificateur operationnel 91 L'amplificateur 91 est
muni d'une premiere resistance a reaction 92 et d'une seconde re-
sistance a reaction 93 en serie avec la diode 79 La resistance
93 a une valeur beaucoup plus faible que la resistance 92 De pre-
ference, le rapport est d'environ 1/20 Si le signal de sortie'de
l'amplificateur 75, mesure a la diode 79, est plus negatif que le
signal de sortie de l'amplificateur 91 mesure a-la-diode 79, est
positif, la diode 79 est inversement polarisee L'amplificateur
en boucle fermee de l'amplificateur 91 est alors elevee Le regu-
lateur 45 agit alors suivant la ligne 94 de la figure 7, en assu-
rant un signal constant depuis le generateur en dents de scie-44.
Si le signal du premier-detecteur de pointe 41 augmente, le si-
gnal de sortie de l'amplificateur 75 devient moins negatif-, et a un
certain niveau de signal, le niveau 95 sur la figure 7, qui
est pre-regle sur-la resistance 73, la diode 79 devient sollici-
tee vers l'avant L'amplification en boucle fermee de l'amplifi-
cateur 91 est alors fortement reduite, de sorte que le premier
regulateur 45 emet un signal de controle de frequence suivant la ligne
96 de la figure 7 Ce signal devient nul a environ 120 % du signal au
niveau 95 Le signal controleur de frequence depuis la sortie de
l'amplificateur 91 est envoye a un oscillateur 47 sous tension
controlee, a la sortie 39 et a un diviseur analogique 46, par exemple
les "Analog Devices AD 534 " L'oscillateur a tension
controlee emet un signal de sortie dont la frequence est propor-
tionnelle a la tension d'entree.
rec t i Le signal moyen oenu depuis le filtre passe-bas 42 correspond
a l'energie envoyee au moteur 23 en raison du fait que
la tension de l'alimentation en courant direct 24, 25 est prati-
quement constante Ce signal est envoye au diviseur 46, o il est divise
avec le signal de controle de frequence, qui est le signal de demande
pour la vitesse de rotation du moteur 23 Le signal de sortie du
diviseur 46 correspondra ainsi au couple demande par le moteur 23 Ce
signal de sortie, premier signal de controle de 1 l tension, est
envoye a un second regulateur 48 Le signal negatif
de valeur de pointe, second signal de controle de la tension, ob-
tenu a partir du second detecteur de pointe 43, est egalement en-
voye au regulateur 48 de facon que le signal de sortie du regula-
teur 48 devienne proportionnel a la difference entre le premier et le
second des signaux de controle Le signal a valeur de poin-
te negative du detecteur de pointe 43 correspond au degre d'aiman-
tation du moteur 23 Ce signal est obtenu a partir d'impulsions
negatives qui sont ramenees a la source directe de courant quand les
transistors 31 a 36 sont mis hors circuit En controlant le niveau de
ces impulsations negatives, il est possible d'obtenir un niveau
predetermine d'aimantation du moteur, permettant une puissance elevee
du rapport de poids et evitant une sursaturation
qui produirait des pertes inacceptables.
Si le signal provenant du dispositif de detection 40 de-
passe un niveau predetermine, la sortie du comparateur 49 devient
basse En consequence, les sorties 12, 14 et 16 et les portes ET 82, 84
et 86 sont respectivement faibles Cela signifie que les transistors
inferieurs 32, 34 et 36 convertisseur seront coupes, de sorte que les
bornes 28, 29 et 30 du moteur seront deconnectees
de la borne negative 25 de l'alimentation directe en courant Cet-
te deconnexion joue alors le role d'une protection transitoire de
courant pour le convertisseur -
Le signal de sortie de l'oscillateur a tension controlee est envoye a
un minuteur 51, de preference un minuteur industriel du type standard
555, et a un diviseur 50 Le-diviseur 50 est de preference un compteur
programmable qui emet un train d'impulsions
ayant une frequence qui est egale a la frequence du signal d'en- tree
divise par une constante choisie Le minuteur 51 emet une se-
rie d'impulsions dont la frequence est egale a la frequence du si-
gnal de sortie divisee par une constante choisie La minuterie 51
emet un train d'impulsions dont la frequence est egaleh la frequen-
ce du signal de sortie de l'oscillateur 47 a tension controlee.
La largeur d'impulsion est controlee par le signal de sortie du second
regulateur 48 Ce train d'impulsions est envoye aux portes ET 81, 83 et
85 Le train d'impulsions du diviseur 50 est envoye sous la forme d'un
signal d'horloge au compteur annulaire 52 Dans le compteur annulaire
un 1 et cinq O ' sont emmagasines Le-1 est deplace par le train
d'impulsions de la sortie 53 a travers 58 et revient a 53 Cela fait
une periode de la frequence fondamentale
du courant envoye au moteur 23 Les sorties 53 a 58 du compteur an-
nulaire 52 sont decodees par des portes OU 59, 60 et 61 La sor-
tie de chacune de ces portes est en position haute et en position
basse Un convertisseur a signal logique 62 et des portes-NON ET 63 a
68 sont prevus pour selectionner le sens de rotation du moteur 23 Les
signaux de sortie des portes 59, 60 et 61 sont en- voyes aux portes ET
81 a 86 pour controler l'actionnement des transistors de co mmutation
31 a 36 dans le convertisseur Les entrees des portes 82, 84 et 86 sont
pourvues de convertisseurs
de signaux logiques respectifs 71, 70 et 69.
En raison du fait que la largeur des impulsions quittant
le minuteur 51 reste constante independemment de la frequence si-
le signal du regulateur 48 est constant, la valeur moyenne pendant-
la moitie d'une periode de la frequence fondamentale de la tension
appliquee a chacune des bornes du moteur changera en meme temps
que la frequence comme prevu par les lois de base concernant l'e-
lectro-magnetisme Un controle supplementaire de la valeur moyen-
ne de la tension est obtenue par la variation de la largeur des
impulsions, qui est controlee par le regulateur 48.
Comme indique precedemment, le risque de surchauffe d'un outil suivant
l'invention est considerablement reduit en raison du reglage de la
frequence En depit de cela, il existe toujours un
certain risque que la temperature du moteur augmente jusqu'a un ni-
veaunacceptable quand il se produit frequemment une surcharge de
l'outil En vue d'empecher le moteur de bruler, un (ou plusieurs)
detecteurs peut etre fixe aux spires du moteur et capable d'emet-
tre un signal en reponse a une augmentation predeterminee de la
temperature -Ce signal est de preference utilise pour produire une
interruption de l'alimentation et/ou un signal pour signaler une
surchauffe.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Procede pour amorcer un outil mecanique supporte manuellement, qui
comprend un moteur electrique sans balais, et caracterise en ce que:
a) on alimente le moteur avec une tension en courant alternatif; b) on
detecte continuellement les valeurs de la vitesse du moteur et de la
force de travail exercee-sur ce
moteur; et c) on regle continuellement l'amplitude et la frequen-
ce de la tension en courant alternatif precitee en reponse aux
conditions de fonctionnement du moteur detectees a chaque instant.
2 Procede suivant la revendication 1, caracterise en ce que l'outil
est actionne par un convertisseur, et en ce que
l'amplitude de la tension moyenne rectifiee du convertisseur pre-
cite augmente au moins deux fois quand la charge du moteur passe
de l'etat au repos a un maximum -
3 Procede suivant l'une des revendications L et 2,
caracterise en ce que l'amplitude de la tension moyenne rectifiee du
convertisseur precite augmente d'au moins vingt pour cent par rapport
a sa valeur normale pour une puissance de sortie maximum
du moteur lorsque la charge maximum du moteur est atteinte.
4 Procede suivant l'une des revendications 1 a 3, ca-
racterise en ce que sous les conditions de la charge de pointe du
moteur, la frequence de la tension-est adaptee automatiquement a
la vitesse decroissante du moteur afin de maintenir un couple ma-
ximum de rendement du moteur.
Dispositif pour fournir de l'energie electrique a un outil mecanique
porte manuellement et qui possude un moteur sans balais, caracterise
par un convertisseur de tension a debit variable, des moyens pour
detecter a chaque instant la charge et la vitesse du moteur, et un
dispositif de controle pour regler
instantanement les parametres de la tension de sortie du conver-
tisseur precite dans un rapport predetermine avec l'amplitude de
la charge detectee.
6 Dispositif pour fournir de l'energie electrique sui-
vant-la revendication 5, caracterise en ce que les moyens pour de-
tecter la charge du moteur ( 23) comprennent des producteurs de si-
gnaux ( 17, 18, 40) qui reagissent au courant et sont relies a l'a-
limentation directe en courant ( 24, 25).
7 Dispositif pour fournir de l'energie electrique sui-
vant la revendication 6, caracterise en ce que l'augmentation pre-
citee de l'amplitude du voltage est obtenue par un modulateur ( 51) de
la longeur de l'impulsion, relie a son entree a un regulateur
( 48) relie au dispositif productieur de signaux ( 17, 18, 40) pre-
cite et a sa sortie aux commutateurs ( 31 A 36) du convertisseur.
8 Dispositif pour fournir de l'energie electrique
suivant la revendication 5, caracterise en ce que le convertis-.
seur precite forme bloc avec l'outil proprement dit.
? ?
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