BR112012026515B1

BR112012026515B1 - Motor de propulsão que compreende um rotor que tem no mínimo uma palheta orientável e um dispositivo de acionamento ligado à dita palheta de acionamento ligado à dita palheta

Info

Publication number: BR112012026515B1
Application number: BR112012026515-6A
Authority: BR
Inventors: Eric DE WERGIFOSSE
Original assignee: Hispano-Suiza
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2020-09-24
Also published as: WO2011135236A1; US9073626B2; BR112012026515A2; CA2797287A1; US20130058789A1; CN102883950B; RU2012151266A; FR2959481A1; RU2524277C1; FR2959481B1; CA2797287C; BR112012026515B8; EP2563654B1; EP2563654A1; CN102883950A

Abstract

acionamento das palhetas de um soprador sem carenagem. dispositivo de acionamento (1) de um órgão orientável levado por um rotor de um motor de propulsão, que compreende: no mínimo uma fonte elétrica (2, 2´), um acionador elétrico (3) destinado a orientar o dito órgão orientável, um circuito de alimentação (4, 4´) que liga a dita fonte elétrica (2, 2´) ao dito acionador (3), caracterizado pelo fato de compreender, além disto, um dispositivo de inércia (5) ligado ao dito circuito de alimentação (4, 4´), o dito dispositivo de inércia (5) sendo capaz de converter a energia elétrica proveniente do dito circuito de alimentação (4, 4´) em energia mecânica, armazenar a dita energia mecânica, e converter a dita energia mecânica em energia elétrica destinada ao dito circuito de alimentação (4,4´).

Description

MOTOR DE PROPULSÃO QUE COMPREENDE UM ROTOR QUE TEM NO MÍNIMO UMA PALHETA ORIENTÁVEL E UM DISPOSITIVO DE ACIONAMENTO LIGADO À DITA PALHETA DE ACIONAMENTO LIGADO À DITA PALHETA

Fundamento da invenção

[0001] A invenção é relativa ao domínio de motores de propulsão, nos quais o rotor apresenta elementos orientáveis.

[0002] Um tipo de motor de propulsão conhecido, utilizado notadamente em aeronáutica, é chamado “motor aberto” ou “soprador sem carenagem”.

[0003] Neste tipo de motor o rotor tem uma pluralidade de palhetas cuja orientação em relação ao rotor pode variar. Assim, um ou diversos acionadores é (são) previsto(s) para modificar a orientação das palhetas. De acordo com a orientação que é necessária dar às palhetas e as restrições aerodinâmicas exercidas sobre as palhetas, o acionador pode agir seja como motor, seja como um freio.

[0004] O acionador é, por exemplo, um acionador elétrico. Neste caso é necessário fornecer a ele a potência elétrica quando ele funciona como motor e recuperar a potência elétrica que ele fornece quando ele funciona como um freio.

[0005] Para isto é conhecido utilizar um circuito de alimentação que liga uma fonte elétrica ao acionador. O circuito de alimentação compreende um barramento de alimentação em corrente contínua, e um retificador/inversor que liga o barramento ao acionador. Quando o acionador funciona como um motor o barramento transmite a potência proveniente da fonte para o retificador/inversor que funciona como inversor e alimenta o acionador em tensão alternada. Quando o acionador funciona como um freio, a tensão alternada fornecida pelo acionador é retificada pelo retificador/inversor e dissipada em uma resistência de dissipação pendente no barramento de alimentação.

[0006] Esta solução apresenta diversos inconvenientes.

[0007] Por um lado, a fonte elétrica deve ser dimensionada para poder fornecer a potência necessária ao acionador quando de um movimento motor de grande amplitude. Tipicamente, a fonte deve, por exemplo, fornecer uma potência de pico de 3300 W. Esta potência é nitidamente superior à potência necessária ao acionador para efetuar pequenos movimentos de posicionamento de maneira contínua, que é tipicamente da ordem de 500 W. Esta potência elevada deve ser transmitida do estator para o rotor, o que impõe restrições de conceituação.

[0008] Além disto, devido ao caráter pouco dissipativo do movimento das palhetas e o bom rendimento do acionador, a maior parte da potência fornecida pela fonte quando do funcionamento (como) motor deve ser dissipada na resistência de dissipação quando do funcionamento como freio. Tipicamente, para os valores acima, a resistência deve dissipar uma potência de 2800 W em pico e de 300 W de forma contínua.

[0009] Enfim, sabe-se que as regras de certificação dos motores de propulsão impõem que todo sistema elétrico que tenha impacto sobre o empuxo deve ser redundante. Assim, a fonte, o barramento de alimentação, a resistência de dissipação e o retificador/inversor devem ser redundantes. É, pois necessário prever duas resistências de dissipação ainda que as restrições de instalação possam conduzir a volumes utilizados relativamente pequenos que impactam igualmente o tamanho dos trocadores e/ou dos dissipadores térmicos.

[0010] O documento US 2008/0308685 descreve uma asa voadora a energia solar, que compreende propulsores de palhetas orientáveis. No entanto, este documento não descreve em detalhes os motores encarregados de comandar os propulsores. Em particular, este documento não descreve acionador elétrico levado por um rotor dos propulsores. Além disto, os volantes de inércia descritos neste documento são situados na estrutura da asa voadora. Assim, este documento não oferece a solução ao problema da potência de pico elevada que é necessário transmitir do estator para o rotor para alimentar um acionador elétrico de palheta orientável levado pelo rotor.

[0011] Existe, pois, hoje, uma necessidade por uma solução que permita acionar de maneira mais eficaz um órgão orientável do rotor de um motor de propulsão.

Objetivo e sumário da invenção

[0012] Para isto, a invenção é relativa a um dispositivo de acionamento de um órgão orientável levado por um rotor de um motor de propulsão, que compreende:

[0013] no mínimo uma fonte elétrica,

[0014] um acionador elétrico destinado a orientar o dito órgão orientável,

[0015] um circuito de alimentação que liga a dita fonte elétrica ao dito acionador,

[0016] caracterizado pelo fato de compreender, além de um dispositivo de inércia ligado ao dito circuito de alimentação, o dito dispositivo de inércia sendo capaz de converter a energia elétrica proveniente do dito circuito de alimentação em energia mecânica, armazenar a dita energia mecânica, e converter a dita energia mecânica em energia elétrica destinada ao dito circuito de alimentação.

[0017] Graças a estas características, quando o acionador funciona como motor, no mínimo uma parte da energia pode ser fornecida pelo dispositivo de inércia. Assim, a fonte elétrica não deve ser dimensionada para fornecer a potência máxima que pode necessitar o acionador. Além disto, quando o acionador funciona como freio, no mínimo uma parte da energia que ele fornece pode ser estocada pelo dispositivo de inércia. Assim, a dissipação de energia pode ser limitada. Não é necessário prever uma resistência de dissipação.

[0018] O dispositivo de acionamento pode compreender, além disto, uma segunda fonte elétrica e um segundo circuito de alimentação, o dito dispositivo de inércia sendo ligado ao dito segundo circuito de alimentação, o dito dispositivo de inércia sendo capaz de converter a energia elétrica proveniente do dito segundo circuito de alimentação em energia mecânica, e converter a dita energia mecânica em energia elétrica destinada ao dito segundo circuito de alimentação. Isto permite uma redundância do circuito de alimentação, o dispositivo de inércia sendo comum aos dois circuitos de alimentação.

[0019] De acordo com um modo de realização, o circuito de alimentação compreende:

[0020] Um barramento de alimentação em corrente contínua ligado à fonte elétrica,

[0021] um primeiro retificador/inversor ligado por um lado ao barramento de alimentação e por outro lado ao dito acionador elétrico,

[0022] um segundo retificador/inversor ligado por um lado ao dito barramento de alimentação e por outro lado ao dito dispositivo de inércia.

[0023] Neste caso, o dispositivo de acionamento pode compreender um dispositivo de comando capaz de comandar o dito dispositivo de inércia em função de uma diferença entre a tensão fornecida pela fonte elétrica e a tensão do barramento de alimentação.

[0024] De acordo com um modo de realização, o dispositivo de inércia compreende um órgão rotativo, o dispositivo de comando sendo capaz de comandar o dito dispositivo de inércia em função de uma diferença entre uma velocidade de rotação do dito órgão rotativo e uma velocidade de referência.

[0025] O dispositivo de comando pode ser capaz de determinar uma referência de momento, o dito dispositivo de comando incluindo um imitador de momento.

[0026] O dispositivo de inércia pode incluir um motor elétrico de rotor interno ou externo. O motor elétrico pode apresentar um volante de inércia.

[0027] A invenção é relativa também a um motor de propulsão que compreende um motor que tem no mínimo uma palheta orientável, o dito motor de propulsão compreendendo dispositivo de acionamento de acordo com a invenção acima, o acionador do dispositivo de acionamento sendo ligado à dita palheta.

[0028] Neste caso, o circuito de alimentação e o dispositivo de inércia podem ser levados pelo dito rotor.

Breve descrição dos desenhos

[0029] Outras características e vantagens da presente invenção se salientarão da descrição feita aqui abaixo com referência aos desenhos anexos, que ilustram um exemplo de realização desprovido de todo caráter limitativo. Nas figuras:

[0030] A figura 1 representa, de maneira esquemática, um dispositivo de acionamento de acordo com um modo de realização da invenção, e

[0031] A figura 2 representa uma parte do dispositivo de acionamento da figura 1.

Descrição detalhada de um modo de realização

[0032] A figura 1 representa, de maneira esquemática, um dispositivo de acionamento 1 de acordo com um modo de realização da invenção. O dispositivo de acionamento 1 é destinado a orientar um órgão orientável levado pelo rotor de um motor de propulsão (não representado). Por exemplo, o dispositivo de acionamento permite orientar as palhetas de um motor do tipo “rotor aberto” ou “soprador sem carenagem”.

[0033] O dispositivo de acionamento 1 compreende duas fontes elétricas 2, 2´, um acionador 3, dois circuitos de alimentação 4, 4´ e um dispositivo de inércia 5.

[0034] Cada uma das fontes elétricas 2, 2´ tem como papel fornecer a energia a cada um dos circuitos de alimentações 4, 4´. As fontes elétrica 2, 2´ têm a particularidade de dever passar a energia da referência fixa para a referência giratória (o rotor do motor de propulsão) cuja velocidade de rotação é, por exemplo, 900 rpm. Esta restrição implica em um dimensionamento particularmente sensível no nível de potência a transmitir. No entanto, como se explica aqui abaixo, o dispositivo de acionamento 1 não precisa uma potência particularmente elevada. Assim, as fontes elétricas 2, 2´ podem ser dimensionadas para uma potência limitada.

[0035] O acionador 3 compreende um motor elétrico 6, uma transmissão mecânica 7 e sensores 8, 8´, 9 e 9´.

[0036] O motor elétrico 6 é, por exemplo, do tipo trifásico síncrono sem escova, de ímãs permanentes. Ele pode funcionar como gerador elétrico quando é acionado mecanicamente. As partes elétricas do motor elétrico 6 são redundantes, o que está simbolizado na figura 1 por um traço que separa o motor elétrico em duas partes. Pode-se tratar ou de uma redundância completa do motor (duplo rotor e duplo estator em seqüência) ou de um motor de estator de entalhes duplos.

[0037] A transmissão mecânica 7 liga o acionador 3 ao órgão orientável do rotor do motor de propulsão. Para isto a transmissão mecânica 7 pode, por exemplo, transformar seja um movimento de rotação em um outro movimento de rotação mas em uma velocidade diferente, seja um movimento de rotação em um movimento de translação.

[0038] Os sensores 8, 8´ medem uma posição angular do eixo do motor elétrico 6. Eles são ligados, respectivamente, a um dispositivo de comando 13, 13´ o que permite comandar o motor elétrico 6. Os sensores 9, 9´ medem uma posição no nível da saída da transmissão mecânica 7 (em rotação ou em translação). Eles são igualmente ligados, respectivamente, a um dos dispositivos de comando 13, 13´, o que permite realizar uma dependência precisa de posição. O funcionamento dos dispositivos de comando 13, 13´ está descrito de maneira mais detalhada aqui abaixo. O acionador 3 pode igualmente compreender outros sensores (não representado), por exemplo, de temperatura, para efetuar uma supervisão apropriada.

[0039] O circuito de alimentação 4 compreende um barramento de alimentação 10 em corrente contínua, um primeiro retificador/inversor 11, um segundo retificador/inversor 12 e duas interfaces 15. De maneira similar, o circuito de alimentação 4´ compreende um barramento de alimentação 10´ em corrente contínua, um primeiro retificador/inversor 11´, um segundo retificador/inversor 12´ e duas interfaces 15´. Aqui abaixo se descreve de maneira mais detalhada o circuito de alimentação 4, o circuito de alimentação 4´ sendo uma redundância.

[0040] Como mostra a figura 1, as interfaces 15 permitem ligar o barramento de alimentação 10 seja à fonte elétrica 2, seja à fonte elétrica 2´. Assim, no caso de falha de uma das fontes elétricas 2, 2´, ou de um dos circuitos de alimentação 4, 4´, o dispositivo de acionamento 1 pode permanecer operacional. Como mostra de maneira mais detalhada a figura 2, uma interface 15 compreende um interruptor 16, um limitador de corrente 17 e um elemento unidirecional 18.

[0041] O barramento de alimentação 10 liga as interfaces 15 ao retificador/inversor 11 e ao retificador/inversor 12.

[0042] O retificador/inversor 11 é ligado ao acionador 3. De maneira conhecida, ele é capaz de funcionar como um inversor, quer dizer transformar a tensão contínua do barramento de alimentação 10 em uma tensão trifásica para alimentar o acionador 13 para funcionar em retificador, quer dizer transformar uma tensão trifásica fornecida pelo acionador 3 na tensão contínua do barramento de alimentação 10. O modo de funcionamento depende das relações cíclicas de comando.

[0043] O retificador/inversor 12 é ligado ao dispositivo de inércia %. Ele é capaz de funcionar como inversor, quer dizer transformar a tensão contínua do barramento de alimentação 10 em uma tensão trifásica para alimentar o dispositivo de inércia 5. Ele é igualmente capaz de funcionar como retificador, quer dizer transformar uma tensão trifásica fornecida pelo dispositivo de inércia 5 na tensão contínua do barramento de alimentação 10.

[0044] O dispositivo de inércia 5 compreende um órgão rotativo do tipo roda de inércia, capaz de armazenar energia cinética. Assim, o dispositivo de inércia 5 pode compreender um motor elétrico síncrono sem escova. Por exemplo, o dispositivo de inércia 5 compreende um motor elétrico de rotor interno, que inclui um volante de inércia. Como variante, o dispositivo de inércia 5 compreende um motor elétrico de rotor externo. Neste caso, o rotor pode apresentar uma inércia suficiente e um volante de inércia não é necessário. De preferência o motor elétrico do dispositivo de inércia 5 é redundante, uma parte sendo ligada ao retificador/inversor 12 e uma outra parte sendo ligada ao retificador/inversor 12´.

[0045] O dispositivo de inércia 5 é de preferência posicionado de maneira coaxial em relação ao centro de rotação do rotor para limitar as restrições mecânicas ligadas à aceleração centrífuga.

[0046] Como explicado aqui acima, o dispositivo de acionamento 1 compreende igualmente dispositivos de comando 13, 13´. Mais precisamente, o dispositivo de comando 13 compreende uma primeira parte que é ligada notadamente aos sensores 8 e 9, assim como aos circuitos de controle do retificador/inversor 11 e do acionador 6 e uma segunda parte que é ligada aos circuitos de controle do retificador/inversor 12. A primeira parte do dispositivo de comando permite, pois, comandar o acionador 6, e a segunda parte permite comandar o dispositivo de inércia 5. O dispositivo de comando 13, levado pelo rotor do motor de propulsão, é igualmente ligado a um circuito de transmissão 14, que permite uma comunicação com a parte fixa. O dispositivo de comando 13´ constitui a redundância do dispositivo de comando 13. Assim, ele compreende uma primeira parte que é ligada notadamente aos sensores 8´ e 9´, aos circuitos de controle do retificador/inversor 11´ e do acionador 6 e uma segunda parte que é ligada aos circuitos de controle do retificador/inversor 12´. O dispositivo de comando 13´ é também ligado a um circuito de transmissão 14´.

[0047] Os dispositivos de comando 13 e 13´ são representados de maneira unitária na figura 1. Todavia, cada parte dos dispositivos de comando 13 e 13´ pode ser uma entidade distinta realizada, por exemplo, sob a forma de circuitos numéricos baseados em um princípio de lógica programável (FGPA,...) ou sobre um princípio de processador(es) que inclui programas de controle. Como variante, os dispositivos de comando 13 podem ser realizados, por exemplo, sob a forma de circuitos integrados específicos.

[0048] Descreve-se agora o funcionamento do dispositivo de acionamento 1 com referência ao circuito de alimentação 4. Bem entendido, este funcionamento é redundante para o circuito de alimentação 4´.

[0049] Quando o acionador 3 deve funcionar como motor para um movimento de orientação das palhetas que precisam da potência, o dispositivo de comando 13 comanda o retificador/inversor 11 para fornecer a tensão alternativa necessária. A energia provem, por meio do barramento de alimentação 10, da fonte elétrica 2 ou 2´ e/ou do dispositivo de inércia 5. Com efeito, em paralelo, o dispositivo de comando 13 pode comandar uma redução de velocidade do órgão rotativo do dispositivo de inércia 5 e a conversão da tensão alternativa gerada em tensão contínua por meio do retificador/inversor 12.

[0050] Quando o acionador 3 deve funcionar como um freio para um movimento de orientação das palhetas que geram a potência, o dispositivo de comando 13 comanda o retificador/inversor 11 para converter a tensão alternativa fornecida pelo acionador 3 em tensão contínua. Em paralelo, o dispositivo de comando 13 comanda o retificador/inversor 12 para retirar a potência fornecida para ou barramento de alimentação 10 e a converter em tensão alternativa para acelerar o órgão rotativo do dispositivo de inércia 5.

[0051] Assim, quando do funcionamento do acionador 3 como motor, a potência necessária não é fornecida inteiramente pelas fontes elétricas 2 ou 2´, que podem, pois, ser dimensionadas de maneira limitada. Além disto, quando do funcionamento do acionador 3 como um freio, a potência gerada não deve ser dissipada em uma resistência de dissipação. Ao contrário, ela pode ser convertida e estocada para ser reutilizada posteriormente.

[0052] As fontes elétricas 2 e 2´ devem, pois, fornecer apenas uma potência média correspondente às perdas dos circuitos de controle do dispositivo de inércia 5. Tipicamente, para um exemplo de dimensionamento, a potência que deve fornecer as fontes 2 e 2´ pode ser de 275 W em lugar de 3300 W de pico e 500 W contínua para as soluções da técnica anterior.

[0053] Além disto, a dissipação de energia corresponde essencialmente ao consumo dos circuitos de controle e às perdas de funcionamento dos retificadores/inversores 11, 11´, 12, 12´. Tipicamente, a dissipação de energia é, por exemplo, 75 W, a comparar com 350 W para as soluções da técnica anterior.

[0054] Descreve-se agora um exemplo de dimensionamento do dispositivo de inércia 5. Considera-se um acionamento de palhetas de forte amplitude que requer tipicamente aproximadamente 1 kJ. Caso se escolha para a velocidade de rotação do órgão rotativo do dispositivo de inércia 5, uma extensão de funcionamento entre 5000 e 7000 rpm, uma inércia em rotação de 0,010 kg*m2 é pois, suficiente. Uma tal inércia pode ser obtida facilmente com motor elétrico de rotor interno e com volante de inércia ou um motor elétrico de rotor externo. O momento produzido por esta extensão de velocidade é limitado a 7 a 8 Nm. O funcionamento em uma velocidade reduzida permite igualmente limitar as perdas magnéticas e as perdas por ventilação no entreferro.

[0055] A figura 2 representa certos elementos da figura 1. Além disto, no dispositivo de comando 13 representou-se, sob forma esquemática, um exemplo de procedimento de comando que pode colocar em operação a segunda parte do dispositivo de comando 13, quer dizer, aquela que pilota o retificador/inversor 12 do dispositivo de inércia 5. Este exemplo está descrito aqui abaixo. A primeira parte do dispositivo de comando 13 pode, ela mesma, colocar em operação de maneira clássica uma malha de momento pilotada por uma malha de velocidade, ela mesma pilotada por uma malha de posição.

[0056] Além dos sensores mencionados aqui acima, o dispositivo de comando 13 é ligado a um sensor (não representado) que mede a tensão V2 fornecida pela fonte elétrica 2 ou 2´ e um sensor (não representado) que mede a tensão V10 do barramento de alimentação 10. A tensão V10 pode ser diferente da tensão V2, por exemplo, se a tensão V10 baixa porque o retificador/inversor 11 consome uma corrente superior ao limite Ismax do limitador de corrente 17. Assim, a potência máxima que pode fornecer a fonte é V2*Ismax.

[0057] O dispositivo de comando 13 é igualmente ligado a um sensor 19 que mede correntes no dispositivo de inércia 5, o que permite determinar o momento T do dispositivo de inércia 5, e a um sensor 20 que mede a velocidade de rotação W do dispositivo de inércia 5. Como variante, em lugar do sensor 20 o dispositivo de comando 13 pode avaliar a velocidade de rotação W graças a um avaliador 21, capaz de calcular a velocidade de rotação W em função de variáveis memorizadas pelo dispositivo de comando 13.

[0058] O dispositivo de comando 13 coloca em operação uma malha de regulação que utiliza notadamente um regulador de tensão 22, um regulador de velocidade 23 e um regulador de momento ou de corrente 24.

[0059] O regulador de velocidade 23 tem como entrada a diferença entre uma referência de velocidade Wmoy e a velocidade de rotação W do dispositivo de inércia 5, medida pelo sensor 20 ou avaliada pelo avaliador 21. A saída do regulador de velocidade 23 é uma primeira referência de momento Txv, limitada pelo limitador de momento 27 entre os valores -Tv e +Tv. O limiar Tv é escolhido de maneira que Wmoy*Tv < (V2*Ismax - perdas dos circuitos de controle). Assim será sempre possível fornecer o momento máximo que pode solicitar o regulador de velocidade 23 graças à potência fornecida pela fonte elétrica 2 ou 2´.

[0060] A entrada do regulador de tensão 22 depende da diferença entre a tensão V2 e a tensão V10. Assim o regulador de tensão 22 fornece uma segunda referência de momento Txu, limitada pelo limitador de momento 26 entre os valores –Tu e +Tu. Esta referência visa reduzir a diferença entre as tensões V2 e V10 impondo o sentido e a amplitude da transferência de potência entre o barramento de alimentação 10 e o dispositivo de inércia %. Esta potência está próxima do produto entre a velocidade de rotação W e o momento T. A potência máxima transferida é pois Wmax*Tu onde Wmax é a velocidade de rotação máxima do dispositivo de inércia 5. O regulador de tensão 22 é de preferência do tipo PI ou PID.

[0061] A entrada do regulador de tensão 22 não é necessariamente igual à diferença entre a tensão V2 e a tensão V10.

[0062] Com efeito, um módulo 29 anula a entrada do regulador de tensão 22 quando a diferença entre as tensões V10 e V2 é inferior a um limiar dVbus. Enquanto a potência demandada no barramento de alimentação 10 é inferior à potência V2*Ismax, o limitador de corrente 17 não age e a tensão V10 não é apenas muito ligeiramente inferior a V2. Neste caso, o regulador de tensão 22 não solicita momento. O módulo 29 permite, pois, evitar esgotar energia no dispositivo de inércia 5, enquanto que a fonte elétrica 2 ou 2´ é capaz de fornecer a potência demandada no nível do barramento de alimentação 10. Ao contrário, uma vez que a corrente demandada no barramento de alimentação 10 ultrapassa Ismax, o limitadora de corrente 17 começa a agir e a diferença entre as tensões V2 e V10 ultrapassa dVbus. Neste caso, o regulador de tensão 22 solicita um momento Txu ao dispositivo de inércia 5 visando reduzir esta diferença.

[0063] Além disto, um módulo 28 é colocado à montante do elemento 30 que determina a diferença entre as tensões V2 e V10. O módulo 28 fornece uma tensão constante Vmin quando a tensão V2 é inferior à Vmin, por exemplo, no caso de falha das fontes elétricas 2, 2´. Assim, neste caso, mesmo se as tensões V2 e V10 são nulas ou quase nulas, a entrada do regulador de velocidade 22 será igual a VmindVbus e o regulador de velocidade 22 solicitará um momento de frenagem Txv tendo como efeito alimentar o barramento de alimentação 10 a partir do dispositivo de inércia 5. Assim enquanto a energia armazenada no dispositivo de inércia 5 permite o barramento de alimentação 10 pode ser alimentado.

[0064] As referências de momentos Txv e Txu do regulador de velocidade 23 e do regulador de tensão 22 são adicionadas para determinar uma referência de momento global Tx. A entrada do regulador de momento 24 corresponde à diferença entre a referência de momento global Tx e o momento T medido pelo sensor 19. O regulador de momento 24 funciona em dois quadrantes, quer dizer, com um único sentido de rotação e dois sentidos de momento.

[0065] A dinâmica do regulador de tensão 22 é mais rápida que aquela do regulador de velocidade 23. Além disto, o valor Tu é amplamente superior ao valor Tv. Assim, o regulador de tensão 22 é prioritário em relação ao regulador de velocidade 23. Dito de outra maneira, o momento do dispositivo de inércia 5 é principalmente determinado em função da diferença entre as tensões V2 e V10.

[0066] O funcionamento do dispositivo de acionamento 1, tal que comandado como descrito aqui acima pelo dispositivo de comando 13, é o seguinte:

[0067] Nas fases de funcionamento do acionador 3 em potência nula ou fracamente motora, quer dizer, quando a potência consumida pelos elementos ligados ao barramento de alimentação 10 é inferior a V2*Ismax:

[0068] - se a velocidade de rotação W é igual à velocidade de referência Wmoy, o regulador de tensão 22 não solicita nenhum momento, uma vez que V10 – V2 <dVbus. A fonte elétrica 2 ou 2´ fornece inteiramente a energia consumida. Os consumidores de energia são: os circuitos de controles dos retificadores/inversores 11 e 12 e do acionador 3, o acionador 3 e o dispositivo de inércia 5 que, sob o efeito do regulador de velocidade 23 necessitam potência para manter a velocidade Wmoy (compensação das perdas provenientes, por exemplo, de rolamentos, do atrito de ar, perdas magnéticas, e por efeito Joule).

[0069] - se a velocidade de rotação W é inferior à velocidade de referência Wmoy, o regulador de tensão 22 não demanda nenhum momento, uma vez que V10 – V2 <dVbus. A fonte elétrica 2 ou 2´ fornece inteiramente a energia consumida. Os consumidores de energia são os circuitos de controle dos retificadores/inversores 11, 12 e do acionador 3, o acionador 3 e o dispositivo de inércia 5 que sob o efeito do regulador de velocidade 23 necessita potência para acelerar até a velocidade Wmoy. Graças ao limitador de momento 27, a potência demandada para acelerar será inferior ou igual a Wmoy*Tv. O limiar Tv é escolhido para que esta potência seja inferior à potência disponível (V2*Ismax - perdas dos circuitos de controles).

[0070] - se a velocidade de rotação W é superior à velocidade de referência Wmoy toda a energia é fornecida pelo dispositivo de inércia 5. O regulador de velocidade 23 vai impor um momento de frenagem Txv ao dispositivo de inércia 5 de valor ilimitado a Tv. Este momento de frenagem vai conduzir a uma transferência de potência entre o dispositivo de inércia 5 e o barramento de alimentação 10 de um valor próximo de Txv*W. Com isto a tensão V10 terá tendência para aumentar. Este aumento de tensão terá dois efeitos: o primeiro será de bloquear toda corrente que vem da fonte elétrica 2, 2´(elemento unidirecional 18) e o segundo será solicitar ao regulador de tensão 22 (V10>V2). O regulador de tensão 22 vai querer impor um momento Txu de sentido oposto àquele do regulador de velocidade de valor Txv, de maneira a limitar o aumento da tensão V10. O equilíbrio se realizará em torno do ponto de funcionamento (Txv – Txu)*W = potência dos consumidores no barramento de alimentação 10. Os consumidores de energia são os circuitos de controle e o acionador 3.

[0071] Nas fases de funcionamento do acionador 3 com potência motor elevada, quer dizer, quando a potência consumida para os elementos ligados ao barramento de alimentação 10 é superior a V2*Ismax: Nesta situação, em razão da corrente chamada sobre o barramento de alimentação 10, a tensão V10 desce para um valor V2-dVbus, o que tem como efeito solicitar o regulador de tensão 22 que vai demandar um momento de frenagem Txu ao dispositivo de inércia 5, de maneira a recorrer à energia cinética estocada. O regulador de velocidade 23 vai, ele mesmo, querer manter a velocidade tentando impor um momento Txv oposto àquele do regulador de tensão 22. Entretanto, o momento Txv será limitado a Tv, bem inferior a Tu. O equilíbrio se fará em torno do ponto de funcionamento (Txu - Tv)*W + V2*Ismax = perdas dos circuitos de controles + potência consumida pelo acionador 3.

[0072] Nas fases de funcionamento do acionador 3 como gerador em potência elevada, quer dizer, quando a potência transmitida do acionador 6 para o barramento de alimentação 10 é superior à potência consumida pelo circuitos de controles: Nesta situação, em razão da corrente fornecida sobre o barramento de alimentação 10 a tensão V10 se eleva acima de V2, o que tem como efeito bloquear toda potência que vem da fonte elétrica 2 ou 2´, e solicitar o regulador de tensão 22. O regulador de tensão 22 vai demandar um momento de aceleração do dispositivo de inércia 5 de maneira a retirar o excedente de potência disponível sobre o barramento de alimentação 10 e estocar a energia sob a forma de energia cinética. O regulador de velocidade 23 vai, ele mesmo, querer manter a velocidade tentando impor um momento Txv oposto àquele do regulador de tensão 22. No entanto, o momento Txv será limitado a Tv, bem inferior a Tu. O equilíbrio se fará em torno do ponto de funcionamento (Txu – Tv)*W + perdas dos circuitos de controle = potência fornecida pelo acionador 3.

[0073] Bem entendido, como variante, outros procedimentos podem ser utilizados para comandar o dispositivo de inércia 5 para converter energia elétrica proveniente do circuito de alimentação em energia mecânica, armazenar a energia mecânica, e converter a energia mecânica em energia elétrica com destino ao circuito de alimentação, em função do funcionamento do acionador 3.

Claims

Motor de propulsão que compreende um rotor que tem no mínimo uma palheta orientável e um dispositivo de acionamento (1) ligado à dita palheta, o dito dispositivo de acionamento (1) compreendendo:
no mínimo uma fonte elétrica (2, 2'),
um acionador elétrico (3) levado pelo rotor e destinado a orientar a dita palheta, e
um circuito de alimentação (4, 4') levado pelo rotor e que liga a dita fonte elétrica (2, 2') ao dito acionador (3),
caracterizado pelo fato de o dispositivo de acionamento compreender, além disto, um dispositivo de inércia (5) levado pelo rotor e ligado ao dito circuito de alimentação (4, 4'), o dito dispositivo de inércia (5) sendo capaz de converter energia elétrica proveniente do dito circuito de alimentação (4, 4') em energia mecânica, para armazenar a dita energia mecânica e converter a dita energia mecânica em energia elétrica com destinação ao dito circuito de alimentação (4, 4').
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de acionamento compreender, além disto, uma segunda fonte elétrica (2, 2') e um segundo circuito de alimentação (4, 4'), dito dispositivo de inércia (5) estando ligado ao dito segundo circuito de alimentação (4, 4'), o dito dispositivo de inércia (5) sendo capaz de converter energia elétrica proveniente do dito segundo circuito de alimentação (4, 4') em energia mecânica e a converter a dita energia mecânica em energia elétrica destinada ao dito segundo circuito de alimentação (4, 4').
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o dito circuito de alimentação (4, 4') compreender:
um barramento de alimentação (10, 10') em corrente contínua ligado à dita fonte elétrica,
um primeiro retificador/inversor (11, 11') ligado por um lado ao dito barramento de alimentação (10, 10') e de outro lado ao dito acionador elétrico (3),
um segundo retificador/inversor (12, 12') ligado por um lado ao dito barramento de alimentação (10, 10') e por outro lado ao dito dispositivo de inércia (5).
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o dispositivo de acionamento compreender, além disto, dispositivo de comando (13, 13') capaz de comandar o dito dispositivo de inércia (5) em função de uma diferença entre a tensão fornecida pela fonte elétrica (V2) e a tensão do barramento de alimentação (V10).
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o dito dispositivo de inércia (5) compreender um membro rotativo, dito dispositivo de comando sendo capaz de comandar o dito dispositivo de inércia em função de uma diferença entre uma velocidade de rotação (W) do dito membro rotativo e uma velocidade de referência (Wmoy).
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de o dito dispositivo de comando (13, 13') ser capaz de determinar uma referência de momento (T) o dito dispositivo de comando incluindo um limitador de momento (26, 27).
Motor de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o dito dispositivo de inércia (5) incluir um motor elétrico de rotor interno.
Motor de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o dito dispositivo de inércia (5) incluir um motor elétrico tendo um rotor externo.
Motor de propulsão de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o motor elétrico incluir um volante de inércia.