CA2938746A1 - Procede de mesure du vieillissement d'aimants permanents d'une machine synchrone equipee d'un capteur de position angulaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de mesure d'un vieillissement des aimants permanents (4) d'une machine synchrone (1) comprenant un stator (2) et un rotor (3), ladite machine (1) étant équipée d'au moins un capteur de position angulaire (la) du rotor (3), le rotor (3) comprenant les aimants permanents (4) étant prévu pour se mouvoir autour du stator (2), le capteur de position angulaire (la) comprenant au moins deux capteurs de mesure de l'induction magnétique (6) fixes, s 'étendant au niveau d'une extrémité axiale (3 a) du rotor (3) en regard et à proximité immédiate des chants axiaux (4a) des aimants permanents (4), caractérisé en ce qu'il consiste à : j1) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone (1), la valeur de l'induction magnétique maximale par l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique (6) et de l'unité électronique, j2) comparer la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale à une valeur de référence, et j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de référence, générer une information d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape j1).
Description
=
PROCEDE DE MESURE DU VIEILLISSEMENT D'AIMANTS
PERMANENTS D'UNE MACHINE SYNCHRONE EQUIPEE D'UN
CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE
Domaine technique La présente invention se rapporte au domaine technique général des capteurs de position angulaire ainsi qu'au domaine technique général des machines synchrones comportant des aimants permanents et un tel capteur de position.
La présente invention concerne plus particulièrement une machine synchrone à force électromotrice sinusoïdale, trapézoïdale ou autre, comportant un capteur de position pour commander l'alimentation électrique de ladite machine.
L'invention.trouve son application principalement dans des machines synchrones alimentées par une tension alternative polyphasée.
L'invention sera décrite ci-après plus particulièrement mais non limitativement avec des moyens pour générer une induction magnétique constitués d'aimants permanents.
Une machine synchrone à aimants peimanents est constituée d'un stator bobiné et d'un rotor portant les aimants permanents. Une telle machine est alimentée et pilotée par l'intermédiaire d'une électronique de puissance.
Une machine synchrone à aimants permanents et à force électromotrice sinusoïdale, peut être pilotée avec un système de commande vectorielle. Ce type de pilotage, connu en tant que tel, permet d'obtenir des performances élevées à savoir, une grande précision et une dynamique de couple élevée. Ces performances sont nécessaires, en particulier pour les moteurs de traction.
Un système de commande permettant d'obtenir des performances élevées, requiert cependant une connaissance précise de la position angulaire du rotor et cela en temps réel. La position angulaire du rotor est généralement donnée par un capteur de position lequel est constitué notamment d'une partie tournante liée mécaniquement au rotor. On connait ainsi différentes technologies permettant de déterminer la position angulaire du rotor. On peut citer à titre d'exemple le capteur de position appelé resolver , le codeur digital incrémental ou le codeur absolu.
Ces technologies connues présentent cependant des inconvénients.
En effet ces. capteurs de position connus comportent tous une partie tournante liée
PROCEDE DE MESURE DU VIEILLISSEMENT D'AIMANTS
PERMANENTS D'UNE MACHINE SYNCHRONE EQUIPEE D'UN
CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE
Domaine technique La présente invention se rapporte au domaine technique général des capteurs de position angulaire ainsi qu'au domaine technique général des machines synchrones comportant des aimants permanents et un tel capteur de position.
La présente invention concerne plus particulièrement une machine synchrone à force électromotrice sinusoïdale, trapézoïdale ou autre, comportant un capteur de position pour commander l'alimentation électrique de ladite machine.
L'invention.trouve son application principalement dans des machines synchrones alimentées par une tension alternative polyphasée.
L'invention sera décrite ci-après plus particulièrement mais non limitativement avec des moyens pour générer une induction magnétique constitués d'aimants permanents.
Une machine synchrone à aimants peimanents est constituée d'un stator bobiné et d'un rotor portant les aimants permanents. Une telle machine est alimentée et pilotée par l'intermédiaire d'une électronique de puissance.
Une machine synchrone à aimants permanents et à force électromotrice sinusoïdale, peut être pilotée avec un système de commande vectorielle. Ce type de pilotage, connu en tant que tel, permet d'obtenir des performances élevées à savoir, une grande précision et une dynamique de couple élevée. Ces performances sont nécessaires, en particulier pour les moteurs de traction.
Un système de commande permettant d'obtenir des performances élevées, requiert cependant une connaissance précise de la position angulaire du rotor et cela en temps réel. La position angulaire du rotor est généralement donnée par un capteur de position lequel est constitué notamment d'une partie tournante liée mécaniquement au rotor. On connait ainsi différentes technologies permettant de déterminer la position angulaire du rotor. On peut citer à titre d'exemple le capteur de position appelé resolver , le codeur digital incrémental ou le codeur absolu.
Ces technologies connues présentent cependant des inconvénients.
En effet ces. capteurs de position connus comportent tous une partie tournante liée
2 mécaniquement au rotor. Ceci constitue une contrainte importante lors de la conception de la machine dans laquelle il faut intégrer les capteurs de position. La partie tournante du capteur de position angulaire est en général entraînée en rotation par l'intermédiaire d'un tube d'entraînement. Un tel tube d'entraînement, traverse en général le stator et présente très souvent une inertie importante pouvant conduire à un ralentissement de la mesure de la position angulaire. Le manque de précision lié à une telle mesure conduit à une altération des performances de la machine. En outre, le fait de devoir traverser la machine pour récupérer une information de position angulaire augmente substantiellement la complexité de l'ensemble. Il est alors nécessaire d'utiliser un nombre plus important de pièces mécaniques, cc qui augmente les risques de défaillances.
Par ailleurs, lors de la première mise en service d'une machine synchrone connue, une opération dite opération de calage, doit être effectuée par un convertisseur. Au cours de cette opération, la machine est en rotation et le convertisseur mesure l'angle correspondant au passage par zéro de la force électromotrice. Cette opération de calage doit être effectuée à nouveau lors d'une opération de maintenance du type changement de capteur, changement d'une pièce électromagnétique du rotor ou du stator, ou changement de la machine complète. Une telle opération de calage est souvent très difficile à réaliser en particulier pour les véhicules longs du type véhicule ferroviaire, dans la mesure où
il faut soulever lesdits véhicules pour permettre une orientation libre des roues lors du calage.
L'opération de calage est cependant très importante car un décalage angulaire entre la position angulaire mesurée et la position réelle du rotor conduit à une chute importante du couple. A titre d'exemple un décalage de un degré
mécanique conduit à une chute de couple d'environ 5 % et un décalage de deux degrés mécaniques conduit à une chute de couple de 20 Vo.
Les machines synchrones connues présentent également des performances moindres liées au vieillissement des aimants permanents. En effet, l'induction magnétique générée par les aimants permanents diminue avec le temps. Il est donc logique de remplacer les aimants permanents périodiquement.
Le remplacement des aimants permanents peut occasionner des frais importants en pièces de rechange, en main d'oeuvre et/ou en immobilisation de la machine.
Il arrive souvent qu'un tel remplacement ait lieu trop tôt, générant des frais inutiles ou trop tard, conduisant à utiliser une machine synchrone dont les performances sont dégradées.
Par le document US 2002/175674, on connaît un procédé et un
Par ailleurs, lors de la première mise en service d'une machine synchrone connue, une opération dite opération de calage, doit être effectuée par un convertisseur. Au cours de cette opération, la machine est en rotation et le convertisseur mesure l'angle correspondant au passage par zéro de la force électromotrice. Cette opération de calage doit être effectuée à nouveau lors d'une opération de maintenance du type changement de capteur, changement d'une pièce électromagnétique du rotor ou du stator, ou changement de la machine complète. Une telle opération de calage est souvent très difficile à réaliser en particulier pour les véhicules longs du type véhicule ferroviaire, dans la mesure où
il faut soulever lesdits véhicules pour permettre une orientation libre des roues lors du calage.
L'opération de calage est cependant très importante car un décalage angulaire entre la position angulaire mesurée et la position réelle du rotor conduit à une chute importante du couple. A titre d'exemple un décalage de un degré
mécanique conduit à une chute de couple d'environ 5 % et un décalage de deux degrés mécaniques conduit à une chute de couple de 20 Vo.
Les machines synchrones connues présentent également des performances moindres liées au vieillissement des aimants permanents. En effet, l'induction magnétique générée par les aimants permanents diminue avec le temps. Il est donc logique de remplacer les aimants permanents périodiquement.
Le remplacement des aimants permanents peut occasionner des frais importants en pièces de rechange, en main d'oeuvre et/ou en immobilisation de la machine.
Il arrive souvent qu'un tel remplacement ait lieu trop tôt, générant des frais inutiles ou trop tard, conduisant à utiliser une machine synchrone dont les performances sont dégradées.
Par le document US 2002/175674, on connaît un procédé et un
3 dispositif prévus pour détecter la dégradation d'un aimant permanent dans un moteur d'un véhicule électrique hybride ou électrique. Un dispositif de surveillance de tension est couplé directement à un moteur de traction et/ou au moteur du générateur pour détecter la tension induite par les aimants permanents dans le moteur à une vitesse prédéterminée et hors d'état de charge. Un contrôleur compare la tension induite détectée avec une tension de référence qui représente une tension induite attendue pour une pleine aimantation à la vitesse prédéterminée. Le dispositif de commande génère une indication de l'aimantation en fonction de la tension de référence, de la tension induite détectée et de la vitesse prédéterminée. L'indication de l'aimantation est enregistrée en tant que référence ultérieure. En outre, un indicateur de sécurité génère un signal pour avertir l'utilisateur du véhicule lorsque l'indication d'aimantation est inférieure à
un seuil de sécurité.
Le dispositif décrit dans le document US 2002/175674 concerne un rotor à aimants permanents en position centrale et entouré par un stator bobiné.
Dans ce document, la mesure de l'aimantation se fait au moyen d'un bobinage qui est enroulé sur des dents du rotor et intégré à celles-ci.
Le dispositif du document US 2002/175674 ne permet pas de détecter la dégradation d'un aimant permanent dans un moteur électrique en charge, c'est-à-dire lorsque le machine est chargée ou qu'elle délivre un couple, mais uniquement dans un moteur électrique en rotation libre. Ceci constitue un inconvénient majeur. En effet, dans le document US 2002/175674 on mesure le champ d'aimantation provenant des aimants du rotor par la mesure d'un courant induit dans le bobinage qui est enroulé sur les dents du rotor. Puisque ce champ d'aimantation dépend de l'intensité du courant électrique circulant dans le bobinage, et que ce même courant dépend de la charge du moteur électrique, le champ d'aimantation du bobinage varie donc en fonction de la sollicitation du moteur électrique. Lorsque le moteur électrique est en charge, le champ d'aimantation du bobinage varie constamment selon les sollicitations du moteur électrique et la tension induite détectée ne peut ainsi être comparée à une tension de référenée qui représente une tension induite attendue pour une pleine aimantation. De même, le bobinage de mesure enroulé sur les dents du rotor ne peut faire la discrimination entre le champ d'aimantation du bobinage du stator et le champ d'aimantation créé par les aimants du rotor, d'où la nécessité dans le dispositif du document US 2002/175674 d'effectuer les mesure lorsque le champ d'aimantation du bobinage du stator est nul, ce qui est équivalent à dire que le moteur électrique doit être entraîné en roue libre.
un seuil de sécurité.
Le dispositif décrit dans le document US 2002/175674 concerne un rotor à aimants permanents en position centrale et entouré par un stator bobiné.
Dans ce document, la mesure de l'aimantation se fait au moyen d'un bobinage qui est enroulé sur des dents du rotor et intégré à celles-ci.
Le dispositif du document US 2002/175674 ne permet pas de détecter la dégradation d'un aimant permanent dans un moteur électrique en charge, c'est-à-dire lorsque le machine est chargée ou qu'elle délivre un couple, mais uniquement dans un moteur électrique en rotation libre. Ceci constitue un inconvénient majeur. En effet, dans le document US 2002/175674 on mesure le champ d'aimantation provenant des aimants du rotor par la mesure d'un courant induit dans le bobinage qui est enroulé sur les dents du rotor. Puisque ce champ d'aimantation dépend de l'intensité du courant électrique circulant dans le bobinage, et que ce même courant dépend de la charge du moteur électrique, le champ d'aimantation du bobinage varie donc en fonction de la sollicitation du moteur électrique. Lorsque le moteur électrique est en charge, le champ d'aimantation du bobinage varie constamment selon les sollicitations du moteur électrique et la tension induite détectée ne peut ainsi être comparée à une tension de référenée qui représente une tension induite attendue pour une pleine aimantation. De même, le bobinage de mesure enroulé sur les dents du rotor ne peut faire la discrimination entre le champ d'aimantation du bobinage du stator et le champ d'aimantation créé par les aimants du rotor, d'où la nécessité dans le dispositif du document US 2002/175674 d'effectuer les mesure lorsque le champ d'aimantation du bobinage du stator est nul, ce qui est équivalent à dire que le moteur électrique doit être entraîné en roue libre.
4 Divulgation de l'invention L'objet de la présente invention vise par conséquent à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et à proposer un nouveau procédé de détermination d'un niveau de vieillissement d'une machine synchrone.
Un autre objet de la présente invention vise à mettre en oeuvre un tel procédé de détermination d'un niveau de vieillissement avec des moyens simples, fiables, peu nombreux et économiques.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé
de mesure d'un vieillissement des aimants permanents d'une machine synchrone polyphasée comprenant un stator et un rotor, ladite machine étant équipée d'au moins un capteur de position angulaire du rotor, le stator comprenant un bobinage prévu pour:etre alimenté en courant, le rotor comprenant des aimants permanents étant prévu pour se mouvoir autour du stator, le capteur de position angulaire comprenant au moins deux capteurs de mesure de l'induction magnétique et au moins une unité électronique, les capteurs de mesure de l'induction, fixes, solidaires du stator, s'étendant au niveau d'une extrémité axiale du rotor en regard et à proximité immédiate des chants axiaux des aimants permanents, caractérisé
en ce qu'il consiste à :
jl) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone, la valeur de l'induction magnétique maximale par l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique et de l'unité électronique, j2) comparer la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale à une valeur de référence, et j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de référence, générer une information d'alerte par l'intermédiaire de l'unité
électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape jl).
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur dc l'induction magnétique maximale mesurée lors de la première utilisation de la machine synchrone.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou prédéfinie. .
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante en fonction du temps.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur présentant une décroissance linéaire.
Un autre objet de la présente invention vise à mettre en oeuvre un tel procédé de détermination d'un niveau de vieillissement avec des moyens simples, fiables, peu nombreux et économiques.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé
de mesure d'un vieillissement des aimants permanents d'une machine synchrone polyphasée comprenant un stator et un rotor, ladite machine étant équipée d'au moins un capteur de position angulaire du rotor, le stator comprenant un bobinage prévu pour:etre alimenté en courant, le rotor comprenant des aimants permanents étant prévu pour se mouvoir autour du stator, le capteur de position angulaire comprenant au moins deux capteurs de mesure de l'induction magnétique et au moins une unité électronique, les capteurs de mesure de l'induction, fixes, solidaires du stator, s'étendant au niveau d'une extrémité axiale du rotor en regard et à proximité immédiate des chants axiaux des aimants permanents, caractérisé
en ce qu'il consiste à :
jl) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone, la valeur de l'induction magnétique maximale par l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique et de l'unité électronique, j2) comparer la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale à une valeur de référence, et j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de référence, générer une information d'alerte par l'intermédiaire de l'unité
électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape jl).
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur dc l'induction magnétique maximale mesurée lors de la première utilisation de la machine synchrone.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou prédéfinie. .
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante en fonction du temps.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur présentant une décroissance linéaire.
5 Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à générer l'information d'alerte lorsque l'écart est supérieur ou égal à 20%.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé est appliqué à un moteur-roue d'un véhicule.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé est utilisé sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance du moteur-roue.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, lorsque la machine synchrone (1) est en charge, la valeur mesurée VMmax de l'induction magnétique maximale est comparée à une valeur de référence prédéterminée, stockée dans un ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, l'ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à
la machine synchrone est stocké dans l'unité électronique.
La machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention, constitue avantageusement un moteur-roue d'un véhicule ferroviaire ou routier.
Le procédé de mesure conforme à l'invention présente notamment l'avantage de fournir une mesure précise, en temps réel et à intervalles de temps choisis, du vieillissement des aimants permanents dc la machine synchrone.
Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage remarquable qui résulte de l'utilisation du capteur de position angulaire du rotor, pour connaître l'évolution du champ magnétique en fonction du temps et d'estimer ainsi si la 'machine synchrone est saine ou si elle a subit un vieillissement préjudiciable à ses performances.
On notera également que le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la machine synchrone est à rotation, qu'elle fonctionne à vide ou en charge.
Par fonctionnement à vide, on entend le cas où la machine
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé est appliqué à un moteur-roue d'un véhicule.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé est utilisé sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance du moteur-roue.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, lorsque la machine synchrone (1) est en charge, la valeur mesurée VMmax de l'induction magnétique maximale est comparée à une valeur de référence prédéterminée, stockée dans un ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, l'ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à
la machine synchrone est stocké dans l'unité électronique.
La machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention, constitue avantageusement un moteur-roue d'un véhicule ferroviaire ou routier.
Le procédé de mesure conforme à l'invention présente notamment l'avantage de fournir une mesure précise, en temps réel et à intervalles de temps choisis, du vieillissement des aimants permanents dc la machine synchrone.
Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage remarquable qui résulte de l'utilisation du capteur de position angulaire du rotor, pour connaître l'évolution du champ magnétique en fonction du temps et d'estimer ainsi si la 'machine synchrone est saine ou si elle a subit un vieillissement préjudiciable à ses performances.
On notera également que le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la machine synchrone est à rotation, qu'elle fonctionne à vide ou en charge.
Par fonctionnement à vide, on entend le cas où la machine
6 synchrone fonctionne en roue libre, alors que par fonctionnement en charge on entend le cas où la machine synchrone est en rotation et délivre un couple, qu'il s'agisse d'un freinage ou d'une accélération.
On remarquera également que le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la machine synchrone est à l'arrêt, la mesure du champ magnétique étant alors effectué pour les aimants situés en face des capteurs. Pour effecteur une cartographie complète des aimants de la machine, il suffit alors de faire tourner celle-ci de sorte de positionner tour à tour chacun des aimants en face des capteurs.
Enfin, dans l'invention, la mesure de l'aimantation se fait au moyen de capteurs à effet hall ou à magnétorésistance qui sont montés sur un support aniovible, et dont la maintenance est par conséquent très facile.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront également des dessins donnés à titre illustratif et non limitatif dans lesquels :
- la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention, ladite machine intégrant un capteur de position angulaire sur une partie d'un stator ;
- la figure 2 représente un détail, en coupe, de la figure 1 ;
- la figure 3 cst une illustration d'un exemple de réalisation d'un support amovible pour le capteur de position angulaire en vue de face, destiné à être inséré dans une machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention ;
- la figure 4 illustre un synoptique des moyens électroniques nécessaires au fonctionnement du capteur de position angulaire d'une machine synchrone et par conséquent utilisés pour mettre en oeuvre le procédé conforme à
l'invention ; et - la figure 5 illustre à l'aide d'un schéma fonctionnel, un exemple de système de commande vectorielle d'une machine synchrone à aimants permanents et à force électromotrice sinusoïdale, dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention.
Description détaillée des figures . La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine synchrone 1 comportant un capteur de position angulaire monté sur un stator 2
On remarquera également que le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la machine synchrone est à l'arrêt, la mesure du champ magnétique étant alors effectué pour les aimants situés en face des capteurs. Pour effecteur une cartographie complète des aimants de la machine, il suffit alors de faire tourner celle-ci de sorte de positionner tour à tour chacun des aimants en face des capteurs.
Enfin, dans l'invention, la mesure de l'aimantation se fait au moyen de capteurs à effet hall ou à magnétorésistance qui sont montés sur un support aniovible, et dont la maintenance est par conséquent très facile.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront également des dessins donnés à titre illustratif et non limitatif dans lesquels :
- la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention, ladite machine intégrant un capteur de position angulaire sur une partie d'un stator ;
- la figure 2 représente un détail, en coupe, de la figure 1 ;
- la figure 3 cst une illustration d'un exemple de réalisation d'un support amovible pour le capteur de position angulaire en vue de face, destiné à être inséré dans une machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention ;
- la figure 4 illustre un synoptique des moyens électroniques nécessaires au fonctionnement du capteur de position angulaire d'une machine synchrone et par conséquent utilisés pour mettre en oeuvre le procédé conforme à
l'invention ; et - la figure 5 illustre à l'aide d'un schéma fonctionnel, un exemple de système de commande vectorielle d'une machine synchrone à aimants permanents et à force électromotrice sinusoïdale, dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention.
Description détaillée des figures . La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine synchrone 1 comportant un capteur de position angulaire monté sur un stator 2
7 illustré schématiquement à la figure 4. La figure 1 montre une partie d'extrémité
2a, par exemple en forme de flasque solidaire mécaniquement du stator 2.
La machine synchrone 1 comprend également un rotor 3 pourvu d'aimants permanents 4.
La partie d'extrémité 2a recouvre au moins partiellement et sans contact une extrémité axiale 3a du rotor 3. Un exemple d'agencement entre l'extrémité axiale 3a et la partie d'extrémité 2a est illustré plus en détails à la figure 2.
Le stator 2 comprend un bobinage non représenté, prévu pour être alimenté en- courant polyphasé par l'intermédiaire d'un dispositif d'électronique de puissance appelé également convertisseur ou onduleur. Ce dernier est avantageusement alimenté en tension et en courant.
Le rotor 3 présente avantageusement une forme sensiblement cylindrique 3b dont la face interne est recouverte d'aimants permanents 4. Le rotor 3 est destiné à tourner autour de la partie du stator 2 s'étendant dans l'espace libre délimité intérieurement audit rotor 3.
Les aimants permanents 4 sont par exemple empilés selon une direction aXiale dans des rainures axiales ménagées dans la face interne du cylindre 3b. Le montage et la fixation des aimants permanents 4 sur la face interne du rotor 3 est effectué de manière connue.
A titre d'exemple les aimants permanents 4 sont introduits par coulissements dans des rainures axiales et maintenus radialement grâce à une complémentarité de formes desdites rainures et desdits aimants permanents 4.
Les aimants permanents 4 sont bloqués axialement dans chaque rainure par l'intermédiaire d'une pièce de maintien 5 en matériau amagnétique, illustrée plus en détails à la figure 2.
La pièce de maintien 5 constitue une butée 5a empêchant des mouvements axiaux des aimants permanents 4 engagés dans la rainure correspondante. Les dimensions et les formes de la pièce de maintien 5 sont choisies de manière à ne pas entraver l'accès à une zone localisée en regard d'une partie au moins du chant axial 4a du dernier l'aimant permanent 4 engagé dans chaque rainure.
= L'extrémité axiale 3a du cylindre 3b, laquelle ne comporte pas d'aimants permanents 4, présente à cet effet avantageusement une forme légèrement évasée dans une direction radiale. Une telle conformation permet ainsi de limiter l'encombrement résultant de la fixation de la pièce de maintien 5.
Une pièce de maintien 5 est avantageusement fixée sur le cylindre 3b, à
l'extrémité de
2a, par exemple en forme de flasque solidaire mécaniquement du stator 2.
La machine synchrone 1 comprend également un rotor 3 pourvu d'aimants permanents 4.
La partie d'extrémité 2a recouvre au moins partiellement et sans contact une extrémité axiale 3a du rotor 3. Un exemple d'agencement entre l'extrémité axiale 3a et la partie d'extrémité 2a est illustré plus en détails à la figure 2.
Le stator 2 comprend un bobinage non représenté, prévu pour être alimenté en- courant polyphasé par l'intermédiaire d'un dispositif d'électronique de puissance appelé également convertisseur ou onduleur. Ce dernier est avantageusement alimenté en tension et en courant.
Le rotor 3 présente avantageusement une forme sensiblement cylindrique 3b dont la face interne est recouverte d'aimants permanents 4. Le rotor 3 est destiné à tourner autour de la partie du stator 2 s'étendant dans l'espace libre délimité intérieurement audit rotor 3.
Les aimants permanents 4 sont par exemple empilés selon une direction aXiale dans des rainures axiales ménagées dans la face interne du cylindre 3b. Le montage et la fixation des aimants permanents 4 sur la face interne du rotor 3 est effectué de manière connue.
A titre d'exemple les aimants permanents 4 sont introduits par coulissements dans des rainures axiales et maintenus radialement grâce à une complémentarité de formes desdites rainures et desdits aimants permanents 4.
Les aimants permanents 4 sont bloqués axialement dans chaque rainure par l'intermédiaire d'une pièce de maintien 5 en matériau amagnétique, illustrée plus en détails à la figure 2.
La pièce de maintien 5 constitue une butée 5a empêchant des mouvements axiaux des aimants permanents 4 engagés dans la rainure correspondante. Les dimensions et les formes de la pièce de maintien 5 sont choisies de manière à ne pas entraver l'accès à une zone localisée en regard d'une partie au moins du chant axial 4a du dernier l'aimant permanent 4 engagé dans chaque rainure.
= L'extrémité axiale 3a du cylindre 3b, laquelle ne comporte pas d'aimants permanents 4, présente à cet effet avantageusement une forme légèrement évasée dans une direction radiale. Une telle conformation permet ainsi de limiter l'encombrement résultant de la fixation de la pièce de maintien 5.
Une pièce de maintien 5 est avantageusement fixée sur le cylindre 3b, à
l'extrémité de
8 chaque rainure à l'aide d'une vis 5b, bloquant ainsi axialement toutes les rangées d'aimants permanents 4.
La machine synchrone 1 comporte également un capteur de position angulaire du rotor 3. Le capteur de position angulaire comporte notamment des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6. Ces derniers sont prévus pour détecter la variation du champ magnétique axial généré par les aimants permanents 4. Cette variation du champ magnétique axial est détectée et transformée en tension délivrée par les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6.
Le capteur de position angulaire la comprend également au moins une unité électronique prévue pour recevoir les tensions d'induction des capteurs dc mesure de l'induction magnétique 6 et pour en déduire la position angulaire du rotor 3. Cette détermination est effectuée de manière absolue. L'unité
électronique permet également de transmettre en temps réel une information relative de position angulaire du rotor 3 au dispositif d'électronique de puissance.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont solidaires mécaniquement de la partie d'extrémité 2a et s'étendent au niveau d'une extrémité
axiale du rotor 3, en regard et à proximité immédiate des chants axiaux 4a des derniers aimants permanents 4 engagés dans les rainures. Lors de la rotation du rotor 3, chaque chant axial 4a passe donc devant les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6.
. Les capteurs de mesure magnétique 6 sont avantageusement fixés sur un support amovible 7.
Le support amovible 7 présente à cet effet une partie de support axiale 7a et une partie d'extrémité de support 7b. La partie d'extrémité de support 7b s'étend sensiblement transversalement à la partie de support axiale 7a. Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont disposés sur une face externe 7e de l'extrémité libre de la partie de support axiale 7a.
Le support amovible 7 présente de préférence une courbure épousant sensiblement la courbure du rotor 3. Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont avantageusement fixés et répartis sur une la face externe 7e, selon une ligne dont la courbure épouse sensiblement la courbure de la succession des chants axiaux 4a des aimants permanents 4.
Le support amovible 7 est par exemple introduit dans une fente 8 ménagée dans la partie d'extrémité 2a. Bien entendu la fente 8 présente une courbure identique ou similaire à celle que présente la partie de support axiale 7a.
Le support amovible 7, une fois équipée des capteurs de mesure
La machine synchrone 1 comporte également un capteur de position angulaire du rotor 3. Le capteur de position angulaire comporte notamment des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6. Ces derniers sont prévus pour détecter la variation du champ magnétique axial généré par les aimants permanents 4. Cette variation du champ magnétique axial est détectée et transformée en tension délivrée par les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6.
Le capteur de position angulaire la comprend également au moins une unité électronique prévue pour recevoir les tensions d'induction des capteurs dc mesure de l'induction magnétique 6 et pour en déduire la position angulaire du rotor 3. Cette détermination est effectuée de manière absolue. L'unité
électronique permet également de transmettre en temps réel une information relative de position angulaire du rotor 3 au dispositif d'électronique de puissance.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont solidaires mécaniquement de la partie d'extrémité 2a et s'étendent au niveau d'une extrémité
axiale du rotor 3, en regard et à proximité immédiate des chants axiaux 4a des derniers aimants permanents 4 engagés dans les rainures. Lors de la rotation du rotor 3, chaque chant axial 4a passe donc devant les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6.
. Les capteurs de mesure magnétique 6 sont avantageusement fixés sur un support amovible 7.
Le support amovible 7 présente à cet effet une partie de support axiale 7a et une partie d'extrémité de support 7b. La partie d'extrémité de support 7b s'étend sensiblement transversalement à la partie de support axiale 7a. Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont disposés sur une face externe 7e de l'extrémité libre de la partie de support axiale 7a.
Le support amovible 7 présente de préférence une courbure épousant sensiblement la courbure du rotor 3. Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont avantageusement fixés et répartis sur une la face externe 7e, selon une ligne dont la courbure épouse sensiblement la courbure de la succession des chants axiaux 4a des aimants permanents 4.
Le support amovible 7 est par exemple introduit dans une fente 8 ménagée dans la partie d'extrémité 2a. Bien entendu la fente 8 présente une courbure identique ou similaire à celle que présente la partie de support axiale 7a.
Le support amovible 7, une fois équipée des capteurs de mesure
9 d'induction magnétique 6, est introduit axialement dans la fente 8 jusqu'à
l'arrivée en butée de la partie de l'extrémité de support 7b sur la face extérieure de la partie d'extrémité 2a. Les dimensions du support amovible 7, et en particulier la longueur axiale de la partie de support axiale 7a, sont choisies de manière à
ce que les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 s'étendent à une distance e des chants axiaux 4a. La distance e est comprise par exemple entre 1,5 et 2,5 millimètres et de préférence égale à 2 millimètres.
Tous types de moyens de fixation, non représentés, peuvent également être utilisés pour solidariser l'extrémité de support 7b avec la partie d'extrémité 2a.
. La machine synchrone 1 comporte, selon un exemple de réalisation, au moins trois capteurs de mesure d'induction magnétique 6 disposés sur un support amovible 7.
Selon un autre exemple de réalisation, la machine synchrone 1 conforme à l'invention, illustrée à la figure 1, comporte deux supports amovibles 7 dont chacun est pourvu par exemple d'au moins deux capteurs de mesure d'induction magnétique 6.
La figure 3 est une illustration vue de face d'un exemple de réalisation 'd'un support amovible 7 comportant cinq capteurs de mesure d'induction magnétique 6. La machine synchrone 1 comporte ainsi, selon un exemple de réalisation de la figure 3, deux supports amovibles 7 comportant chacun cinq capteurs de mesure d'induction magnétique 6.
Avantageusement, la face externe 7c de la partie de support axiale 7a est pourvue d'un capteur de température 9. Ce dernier permet d'utiliser la température ambiante de la machine synchrone 1 pour ajuster son pilotage, car l'induction dépend de la température.
Selon un exemple de réalisation préférentiel, le support amovible 7 comporte au moins un circuit électronique de l'unité électronique ou une partie d'un circuit électronique de ladite unité électronique.
A titre d'exemple, le dispositif d'électronique de puissance est un convertisseur 14 pilotant la machine synchrone 1 par une modulation de largeurs d'impulsions.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont de préférence des capteurs à effet Hall.
Selon un autre exemple de la réalisation de la machine synchrone 1, les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont constitués de capteurs AMR/GMR, dits capteurs à magnétorésistance.
Tandis que les capteurs à effet Hall permettent de mesurer la composante continue du champ magnétique, les capteurs à magnétorésistance présentent un fonctionnement se basant sur la variation de la résistance électrique d'un matériau en fonction de la direction du champ magnétique qui lui est 5 appliqué. Ces capteurs sont connus en tant que tels et ne sont par conséquent pas décrits davantage.
En utilisant des capteurs à effet Hall ou des capteurs à
magnétorésistance, l'opération de calage du capteur de position angulaire la n'est plus nécessaire. En effet, ces capteurs mesurent la répartition spatiale du champ
l'arrivée en butée de la partie de l'extrémité de support 7b sur la face extérieure de la partie d'extrémité 2a. Les dimensions du support amovible 7, et en particulier la longueur axiale de la partie de support axiale 7a, sont choisies de manière à
ce que les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 s'étendent à une distance e des chants axiaux 4a. La distance e est comprise par exemple entre 1,5 et 2,5 millimètres et de préférence égale à 2 millimètres.
Tous types de moyens de fixation, non représentés, peuvent également être utilisés pour solidariser l'extrémité de support 7b avec la partie d'extrémité 2a.
. La machine synchrone 1 comporte, selon un exemple de réalisation, au moins trois capteurs de mesure d'induction magnétique 6 disposés sur un support amovible 7.
Selon un autre exemple de réalisation, la machine synchrone 1 conforme à l'invention, illustrée à la figure 1, comporte deux supports amovibles 7 dont chacun est pourvu par exemple d'au moins deux capteurs de mesure d'induction magnétique 6.
La figure 3 est une illustration vue de face d'un exemple de réalisation 'd'un support amovible 7 comportant cinq capteurs de mesure d'induction magnétique 6. La machine synchrone 1 comporte ainsi, selon un exemple de réalisation de la figure 3, deux supports amovibles 7 comportant chacun cinq capteurs de mesure d'induction magnétique 6.
Avantageusement, la face externe 7c de la partie de support axiale 7a est pourvue d'un capteur de température 9. Ce dernier permet d'utiliser la température ambiante de la machine synchrone 1 pour ajuster son pilotage, car l'induction dépend de la température.
Selon un exemple de réalisation préférentiel, le support amovible 7 comporte au moins un circuit électronique de l'unité électronique ou une partie d'un circuit électronique de ladite unité électronique.
A titre d'exemple, le dispositif d'électronique de puissance est un convertisseur 14 pilotant la machine synchrone 1 par une modulation de largeurs d'impulsions.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont de préférence des capteurs à effet Hall.
Selon un autre exemple de la réalisation de la machine synchrone 1, les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont constitués de capteurs AMR/GMR, dits capteurs à magnétorésistance.
Tandis que les capteurs à effet Hall permettent de mesurer la composante continue du champ magnétique, les capteurs à magnétorésistance présentent un fonctionnement se basant sur la variation de la résistance électrique d'un matériau en fonction de la direction du champ magnétique qui lui est 5 appliqué. Ces capteurs sont connus en tant que tels et ne sont par conséquent pas décrits davantage.
En utilisant des capteurs à effet Hall ou des capteurs à
magnétorésistance, l'opération de calage du capteur de position angulaire la n'est plus nécessaire. En effet, ces capteurs mesurent la répartition spatiale du champ
10 magnétique généré par les aimants permanents 4 et ce même lorsque la machine synchrone 1 est à l'arrêt. Ceci permet de s'affranchir de toute opération de calage à la mise en service dc la machine synchrone 1 ou à la suite d'une opération dc maintenance de ladite machine synchrone 1. Il en résulte donc un avantage remarquable pour la machine synchrone 1.
La figure 4 est une illustration synoptique des moyens électroniques nécessaire au fonctionnement du capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1. Cette dernière comporte donc le stator 2 bobiné et le rotor 3 comportant les aimants permanents 4.
Le capteur de position angulaire la comporte donc des moyens fonctionnels, lesquels comprennent des capteurs de mesure de l'induction 6, associés à l'unité électronique pour l'acquisition d'un signal et pour le calcul de l'angle de positionnement du rotor 3.
. Les moyens fonctionnels sont par exemple constitués de deux capteurs mesure d'induction magnétique 6 montés fixes, sans contact et en regard des aimants permanents 4. Les infoiniations issues de ces capteurs de mesure d'induction 6 sont ensuite amplifiées et filtrées respectivement par des moyens d'amplification 10 et des moyens de filtration 11 avant qu'un calculateur 12 n'acquiert lesdites informations. Cc calculateur 12 dc l'unité électronique détermine donc l'angle rotorique (position angulaire du rotor) à partir des informations issues des capteurs de mesure d'induction 6 et communique en temps réel l'angle rotoriquc à un système de commande vectorielle 13 lequel commande un convertisseur 14.
La communication de l'angle rotorique au système de commande vectorielle 13 est effectuée par l'intermédiaire d'un protocole de type BUS de terrain du genre SSI, PROFIBUS ou autres. En outre, le signe de l'angle rotorique déterminé par le calculateur 12, définit le sens de rotation de la machine synchrone 1.
La figure 4 est une illustration synoptique des moyens électroniques nécessaire au fonctionnement du capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1. Cette dernière comporte donc le stator 2 bobiné et le rotor 3 comportant les aimants permanents 4.
Le capteur de position angulaire la comporte donc des moyens fonctionnels, lesquels comprennent des capteurs de mesure de l'induction 6, associés à l'unité électronique pour l'acquisition d'un signal et pour le calcul de l'angle de positionnement du rotor 3.
. Les moyens fonctionnels sont par exemple constitués de deux capteurs mesure d'induction magnétique 6 montés fixes, sans contact et en regard des aimants permanents 4. Les infoiniations issues de ces capteurs de mesure d'induction 6 sont ensuite amplifiées et filtrées respectivement par des moyens d'amplification 10 et des moyens de filtration 11 avant qu'un calculateur 12 n'acquiert lesdites informations. Cc calculateur 12 dc l'unité électronique détermine donc l'angle rotorique (position angulaire du rotor) à partir des informations issues des capteurs de mesure d'induction 6 et communique en temps réel l'angle rotoriquc à un système de commande vectorielle 13 lequel commande un convertisseur 14.
La communication de l'angle rotorique au système de commande vectorielle 13 est effectuée par l'intermédiaire d'un protocole de type BUS de terrain du genre SSI, PROFIBUS ou autres. En outre, le signe de l'angle rotorique déterminé par le calculateur 12, définit le sens de rotation de la machine synchrone 1.
11 . La figure 5 illustre à l'aide d'un schéma fonctionnel, le système de commande vectorielle 13 d'une machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à
force électromotrice sinusoïdale. Dans cet exemple de commande vectorielle, la machine synchrone 1 comprend le convertisseur 14 alimenté par une tension électrique.
Le système de commande vectorielle 13 permet de commander le convertisseur 14 par l'intermédiaire d'une modulation de largeurs d'impulsions MLI pour générer une tension d'alimentation moyenne sur chacune des phases P1, P2, P3 de la machine synchrone 1 et par conséquent un courant déterminé dans chacune desdites phases P1, P2, P3. Le convertisseur 14 transforme donc une tension livrée par une source de tension U continue en une tension triphasée d'alimentation de la machine synchrone 1. Cette dernière fonctionne par exemple en traction et en alternance en générateur de tension triphasé, lorsqu'un véhicule est dans une phase de freinage.
Le système de commande vectorielle 13 comprend une unité de commande du convertisseur 14, des capteurs de courant 15, un capteur de tension 16 et le capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1.
Le système de commande vectorielle 13 reçoit par exemple la consigne de couple C. A partir des informations issues des capteurs de courant 15, du capteur de position angulaire la et à partir de la consigne C, l'unité de commande du convertisseur 14 calcule le vecteur de tension à appliquer au dit convertisseur 14 pour que la machine synchrone 1 atteigne la consigne de couple C.
Le système de commande vectorielle 13, en particulier d'une machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force électromotrice sinusoïdale, est connu en tant que tel et ne sera donc pas décrit davantage dans la présente.
La machine synchrone 1 présente l'avantage remarquable qu'elle comprend un capteur de position angulaire la permettant d'effectuer une mesure directe du champ magnétique produit par les aimants permanents 4 et par conséquent de connaitrc l'évolution dudit champ magnétique en fonction du temps. Ceci. permet de détecter une détérioration des performances des aimants permanents 4 et par conséquent des performances de la machine synchrone 1.
Par ailleurs, le capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1 permet de détecter une augmentation brutale du champ magnétique induit, résultant d'un court-circuit entre phases.
La machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force WO 2015/124876 .
force électromotrice sinusoïdale. Dans cet exemple de commande vectorielle, la machine synchrone 1 comprend le convertisseur 14 alimenté par une tension électrique.
Le système de commande vectorielle 13 permet de commander le convertisseur 14 par l'intermédiaire d'une modulation de largeurs d'impulsions MLI pour générer une tension d'alimentation moyenne sur chacune des phases P1, P2, P3 de la machine synchrone 1 et par conséquent un courant déterminé dans chacune desdites phases P1, P2, P3. Le convertisseur 14 transforme donc une tension livrée par une source de tension U continue en une tension triphasée d'alimentation de la machine synchrone 1. Cette dernière fonctionne par exemple en traction et en alternance en générateur de tension triphasé, lorsqu'un véhicule est dans une phase de freinage.
Le système de commande vectorielle 13 comprend une unité de commande du convertisseur 14, des capteurs de courant 15, un capteur de tension 16 et le capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1.
Le système de commande vectorielle 13 reçoit par exemple la consigne de couple C. A partir des informations issues des capteurs de courant 15, du capteur de position angulaire la et à partir de la consigne C, l'unité de commande du convertisseur 14 calcule le vecteur de tension à appliquer au dit convertisseur 14 pour que la machine synchrone 1 atteigne la consigne de couple C.
Le système de commande vectorielle 13, en particulier d'une machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force électromotrice sinusoïdale, est connu en tant que tel et ne sera donc pas décrit davantage dans la présente.
La machine synchrone 1 présente l'avantage remarquable qu'elle comprend un capteur de position angulaire la permettant d'effectuer une mesure directe du champ magnétique produit par les aimants permanents 4 et par conséquent de connaitrc l'évolution dudit champ magnétique en fonction du temps. Ceci. permet de détecter une détérioration des performances des aimants permanents 4 et par conséquent des performances de la machine synchrone 1.
Par ailleurs, le capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1 permet de détecter une augmentation brutale du champ magnétique induit, résultant d'un court-circuit entre phases.
La machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force WO 2015/124876 .
12 électromotrice sinusoïdale, constitue avantageusement un moteur-roue.
La machine synchrone conforme à l'invention peut également être utilisée comme moteur de treuils ou comme moteur d'ascenseurs.
La machine synchrone 1 permet donc de mettre en oeuvre un procédé de mesure d'un vieillissement d'aimants permanents 4 conforme à
l'invention et ce à l'aide d'une succession d'étapes explicitées ci-après.
Selon une première étape jl), on détermine, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone 1, la valeur de l'induction magnétique maximale VMm,,x par l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 reliés à l'unité électronique.
On notera que lors d'une phase de rotation à vide, le courant électrique généré dans la machine synchrone 1 est nul.
. Selon une seconde étape j2), on compare la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale VIVIriiõx à une valeur de référence.
Selon une troisième étape j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale VMmax est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déteiminé par rapport à ladite valeur de référence, on génère une information d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire on reprend l'étape j1).
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur de l'induction magnétique maximale mesurée VMmax(i) lors de la première utilisation de la machine synchrone 1.
Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou prédéfini e Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante en fonction du temps VMmax(i)(t). Une telle décroissance se traduit par une courbe qui est par exemple linéaire. A cc titre, la valeur de référence initiale de cette courbe décroissante, peut être soit la valeur mesurée VM,õõõ(i), soit la valeur théorique ou prédéfinie VTmax.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à générer l'information d'alerte lorsque l'écart est supérieur ou égal à 20%. Un écart plus faible peut également être choisi, à titre d'exemple, sans sortir du cadre de l'invention.
Grâce au calculateur 12, il est possible de déteiminer
La machine synchrone conforme à l'invention peut également être utilisée comme moteur de treuils ou comme moteur d'ascenseurs.
La machine synchrone 1 permet donc de mettre en oeuvre un procédé de mesure d'un vieillissement d'aimants permanents 4 conforme à
l'invention et ce à l'aide d'une succession d'étapes explicitées ci-après.
Selon une première étape jl), on détermine, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone 1, la valeur de l'induction magnétique maximale VMm,,x par l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 reliés à l'unité électronique.
On notera que lors d'une phase de rotation à vide, le courant électrique généré dans la machine synchrone 1 est nul.
. Selon une seconde étape j2), on compare la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale VIVIriiõx à une valeur de référence.
Selon une troisième étape j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale VMmax est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déteiminé par rapport à ladite valeur de référence, on génère une information d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire on reprend l'étape j1).
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur de l'induction magnétique maximale mesurée VMmax(i) lors de la première utilisation de la machine synchrone 1.
Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou prédéfini e Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante en fonction du temps VMmax(i)(t). Une telle décroissance se traduit par une courbe qui est par exemple linéaire. A cc titre, la valeur de référence initiale de cette courbe décroissante, peut être soit la valeur mesurée VM,õõõ(i), soit la valeur théorique ou prédéfinie VTmax.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le procédé consiste à générer l'information d'alerte lorsque l'écart est supérieur ou égal à 20%. Un écart plus faible peut également être choisi, à titre d'exemple, sans sortir du cadre de l'invention.
Grâce au calculateur 12, il est possible de déteiminer
13 concomitamment la position angulaire absolue du rotor 3 et un vieillissement normal ou prématuré des aimants permanents 4 ou de certains aimants permanents 4 conformément au procédé décrit ci-dessus. Le calculateur 12 peut ainsi identifier lesquels des aimants permanents 4 sont à remplacer si l'on veut conserver les bonnes performances de la machine synchrone 1, même lorsque les mesures ont été effectuées lors d'une phase de rotation de la machine synchrone 1.
Comme évoqué précédemment, le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique, que la machine synchrone 1 fonctionne à vide ou en charge, par exemple en traction ou en freinage lorsqu'il s'agit d'un moteur-roue. En charge, cette mesure du champ magnétique dépend dc l'intensité du courant électrique fourni au moteur, aussi est-il nécessaire de cartographier la machine pour avoir une courbe dc référence du champ magnétique attendu en fonction de l'intensité du courant électrique fourni à la machine synchrone.
Cette cartographie de la machine synchrone est préférentiellement effectuée chez le constructeur sur une machine neuve. Elle consiste à
effectuer des mesures du champ magnétique au moyen des capteurs à effet hall ou à
magnétorésistance pendant le fonctionnement de la machine synchrone 1. Ces mesures sont alors transmises à une unité électronique, qui reçoit également les informations de courant moteur provenant de capteurs de courant. Ces valeurs permettent par conséquent d'établir des abaques, ou d'autres ensembles de données de références, pour le fonctionnement d'une machine synchrone 1 neuve.
Ces données de références sont par exemple stockées dans l'unité
électronique du capteur de position angulaire la.
. Ainsi, pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone 1 correspond une valeur de référence du champ magnétique.
Lorsque les mesures du champ magnétique pour un courant moteur donné ne correspondent pas à la valeur de référence attendue du champ magnétique, une information d'alerte S est alors envoyée par l'intermédiaire de l'unité
électronique.
Le procédé de l'invention peut être utilisé sur une machine synchrone 1 en charge, au moyen d'un capteur de position angulaire la selon l'invention embarqué car intégré à la machine synchrone 1. Il est bien entendu possible de l'utiliser sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance de la machine synchrone 1, par exemple à l'arrêt ou lors d'une rotation libre, sans traction ni freinage.
Le procédé conforme à l'invention permet également de faire la
Comme évoqué précédemment, le procédé conforme à l'invention permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique, que la machine synchrone 1 fonctionne à vide ou en charge, par exemple en traction ou en freinage lorsqu'il s'agit d'un moteur-roue. En charge, cette mesure du champ magnétique dépend dc l'intensité du courant électrique fourni au moteur, aussi est-il nécessaire de cartographier la machine pour avoir une courbe dc référence du champ magnétique attendu en fonction de l'intensité du courant électrique fourni à la machine synchrone.
Cette cartographie de la machine synchrone est préférentiellement effectuée chez le constructeur sur une machine neuve. Elle consiste à
effectuer des mesures du champ magnétique au moyen des capteurs à effet hall ou à
magnétorésistance pendant le fonctionnement de la machine synchrone 1. Ces mesures sont alors transmises à une unité électronique, qui reçoit également les informations de courant moteur provenant de capteurs de courant. Ces valeurs permettent par conséquent d'établir des abaques, ou d'autres ensembles de données de références, pour le fonctionnement d'une machine synchrone 1 neuve.
Ces données de références sont par exemple stockées dans l'unité
électronique du capteur de position angulaire la.
. Ainsi, pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone 1 correspond une valeur de référence du champ magnétique.
Lorsque les mesures du champ magnétique pour un courant moteur donné ne correspondent pas à la valeur de référence attendue du champ magnétique, une information d'alerte S est alors envoyée par l'intermédiaire de l'unité
électronique.
Le procédé de l'invention peut être utilisé sur une machine synchrone 1 en charge, au moyen d'un capteur de position angulaire la selon l'invention embarqué car intégré à la machine synchrone 1. Il est bien entendu possible de l'utiliser sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance de la machine synchrone 1, par exemple à l'arrêt ou lors d'une rotation libre, sans traction ni freinage.
Le procédé conforme à l'invention permet également de faire la
14 =
mesure du champ magnétique pour les aimants permanents 4 situés en face des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 lorsque la machine synchrone 1 est à l'arrêt.
11 est évident que la présente description ne se limite pas aux exemples explicitement décrits, mais comprend également d'autres modes de réalisation et/ou de mise en oeuvre. Ainsi, une caractéristique technique décrite ou une étape = décrite, peut être remplacée par une caractéristique technique équivalente ou une étape équivalente, sans sortir du cadre de l'invention.
=
mesure du champ magnétique pour les aimants permanents 4 situés en face des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 lorsque la machine synchrone 1 est à l'arrêt.
11 est évident que la présente description ne se limite pas aux exemples explicitement décrits, mais comprend également d'autres modes de réalisation et/ou de mise en oeuvre. Ainsi, une caractéristique technique décrite ou une étape = décrite, peut être remplacée par une caractéristique technique équivalente ou une étape équivalente, sans sortir du cadre de l'invention.
=
Claims (10)
1. Procédé de mesure d'un vieillissement des aimants permanents (4) d'une machine synchrone (1) polyphasée comprenant un stator (2) et un rotor (3), ladite machine (1) étant équipée d'au moins un capteur de position angulaire (1a) du rotor (3), le stator (2) comprenant un bobinage prévu pour être alimenté en courant, le rotor (3) comprenant les aimants permanents étant prévu pour se mouvoir autour du stator (2), le capteur de position angulaire (1a) comprenant au moins deux capteurs de mesure de l'induction magnétique (6) et au moins une unité électronique, les capteurs de mesure de l'induction magnétique (6), fixes, solidaires du stator (2) s'étendant au niveau d'une extrémité
axiale (3a) du rotor (3) en regard et à proximité immédiate des chants axiaux (4a) des aimants permanents (4), caractérisé en ce qu'il consiste à :
j1) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone (1), la valeur de l'induction magnétique maximale VM max par l'intermédiaire de capteurs de mesure de l'induction magnétique (6) reliés à l'unité électronique, j2) comparer la valeur mesurée VM max de l'induction magnétique maximale à
une valeur de référence, et j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale VM max est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de référence, générer une information d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape j1).
axiale (3a) du rotor (3) en regard et à proximité immédiate des chants axiaux (4a) des aimants permanents (4), caractérisé en ce qu'il consiste à :
j1) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone (1), la valeur de l'induction magnétique maximale VM max par l'intermédiaire de capteurs de mesure de l'induction magnétique (6) reliés à l'unité électronique, j2) comparer la valeur mesurée VM max de l'induction magnétique maximale à
une valeur de référence, et j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale VM max est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de référence, générer une information d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape j1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur de l'induction magnétique maximale mesurée VM max(i) lors de la première utilisation de la machine synchrone.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou prédéfinie VT max.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante en fonction du temps.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur présentant une décroissance linéaire.
6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à générer l'information d'alerte S lorsque l'écart est supérieur ou égal à 20%.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est mis en uvre sur un moteur-roue d'un véhicule.
8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est mis en uvre sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance du moteur-roue.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, lorsque la,machine synchrone (1) est en charge, la valeur mesurée VM max de l'induction magnétique maximale est comparée à une valeur de référence prédéterminée, stockée dans un ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone (1)
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la machine synchrone (1) est stocké dans l'unité électronique.
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