FR2477336A1 - Circuit d'entrainement d'un moteur a courant continu sans balai a alternance de phase - Google Patents

Abstract

A.CIRCUIT D'ENTRAINEMENT D'UN MOTEUR A COURANT CONTINU SANS BALAI A ALTERNANCE DE PHASE. B.CIRCUIT D'ENTRAINEMENT CARACTERISE EN CE QUE LE CIRCUIT DE COMMUTATION 11, 13, 14, TR1, TR2, TR3, TR4 QUI ALIMENTE LE PREMIER ET LE SECOND ENROULEMENTS DE STATOR 5A, 5A ET 5B, 5B EN FONCTION DU SIGNAL DE SORTIE DE L'ELEMENT DE DETECTION 10 TEL QUE LA PERIODE D'ALIMENTATION D'UNE PHASE CHEVAUCHE LA PERIODE D'ALIMENTATION DE L'AUTRE PHASE AU VOISINAGE DES POINTS D'INTERSECTION DES COURBES DE COUPLE. C.L'INVENTION EST APPLICABLE AUX MAGNETOSCOPES, MAGNETOPHONES OU ANALOGUES POUR AMELIORER LE PHENOMENE DE PLEURAGE ET DE SAUTILLEMENT.

Description

La présente invention concerne un circuit d'entraînement d'un moteur à

courant continu sans balai à

alternance de phase.

Dans certains magnétoscopes, magnétophones ou - analogues, pour améliorer le pleurage ou le sautillement, on branche directement un moteur à courant continu à vitesse extrêmement basse sur le support de la bobine pour que ce

support puisse être entraîné directement à l'aide de ce moteur.

On a dans ce cas un système à entraînement direct; il est intéressant d'améliorer les caractéristiques de fonctionnement

et de fiabilité d'un tel système et de réduire son encombrement.

Toutefois il faut utiliser un moteur sans balai ayant une ondu-

lation de couple particulièrement faible pour réduire le sautil-

lement et le pleurage. Pour cela, il faut un moteur sans balai ayant des caractéristiques particulièrement élevées mais la limite acceptable des caractéristiques du moteur est tellement stricte que cela augmente le coût de fabrication de ce moteur à faible ondulation de couple et rend difficile l'utilisation pratique d'un tel moteur. Ainsi, selon l'art antérieur, pour réduire les ondulations du couple, on a crée des dispositifs par exemple pour le procédé de bobinage ou encore pour la forme

des bobines ou enroulements ainsi que pour le schéma d'aimanta-

tion des aimants. Toutefois la réduction obtenue de l'ondula-

tion du couple est limitée d'une façon certaine mais insuffi-

sante.

Il existe les types suivants de moteurs sans balai ayant chacun ses difficultés propres. Ces moteurs bien connus sont les suivants:

1) Moteur à alimentation unidirectionnelle triphase.

Il s'agit d'un type de moteur dans lequel les enroulements triphases sont alimentés successivement par un courant unidirectionnel. Un moteur de ce type a une structure de circuit relativement simple mais présente l'inconvénient

d'une très forte ondulation du couple.

2) Moteur à alimentation bidirectionnelle triphase.

Il s'agit d'un type de moteur dans lequel deux des enroulements triphases sont sélectivement alimentés, de façon

successive en courant pour arriver à une alimentation bidi-

rectionnelle. L'ondulation du couple d'un tel moteur est beau-

coupe plus réduite que celle du type 1) ci-dessus; toutefois

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ce moteur a l'inconvénient d'un circuit de construction com-

plexe. Dans chacun des moteurs du type ci-dessus 1) et 2),

comme la durée de commutation du courant et la durée d'inver-

sion de pôle se chevauchent, on a le même inconvénient d'une

chute de couple lors de cette commutation.

3) Moteur d'entraînement à courbe sinusoïdale.

Il s'agit d'un type de moteur dans lequel le courant d'entraînement de forme sinusoïdale est proportionnel au flux magnétique coupant des enroulements alternés; ce courant

est appliqué aux enroulements de façon que la somme des couples ré-

générés par les courants d'entraînement et que les flux magné-

tiques coupès dans les enroulements sote constante indépendam-

ment de l'angle de rotation. Un moteur de ce type permet de 15. réduire les ondulations de couple à un niveau basamais pour celaiil faut un réglage précis du circuit; de plus, il est difficile d'avoir un rendement pour deux sources d'alimentation

si bien qu'il ne convient pas pour une réduction d'encombrement.

4) Moteur à commutation de phases alternées.

Il s'agit d'un type de moteur qui génère un couple unidirectionnel pour chaque phase du premier et du second enroulements de stator, alternés, sur un angle supérieur à un angle électrique de 1800; dans ce moteur, le premier et le second enroulements de stator sont commutés en alternance et reçoivent leur alimentation pour générer un couple de rotation en continu. Selon ce type de moteur, on peut générer un couple

de rotation, continu, constant autre que les temps de commuta-

tion de courant du premier et du second enroulements de stator.

Toutefois comme le moteur sans balai décrit ci-

dessus présente une chute de couple lors de la commutation du

courant (figure 2A), il en résulte malheureusement une ondula-

tion du couple. Toutefois lorsqu'on utilise ce moteur sans balai par exemple comme moteur d'entraînement du cabestan d'un magnétoscope, on a l'inconvénient d'avoir un pleurage ou un sautillement entraîné par l'ondulation du couple ayant une composante de fréquence particulièrement élevée, ce qui se

traduit par du scintillement.

La présente invention a pour but de créer un cir-

cuit d'entraînement d'un moteur à courant continu, sans balai à alternance de phase dont la chute du couple soit réduite lors

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de la commutation du courant, de façon à réduire le pleurage et le sautillement ainsi que le scintillement dans le cas d'un

magnétoscope, d'un magnétophone ou analogue.

A cet effet, selon l'invention, directement avant la commutation du premier ou du second enroulements de stator de l'état coupé à l'état alimenté, les périodes d'alimentation (ou conduction) respectives du premier et du second enroulements de stator se chevauchent au voisinage du point d'intersection

des courbes de couple.

La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale d'un moteur sans balai à courant continu à alternance de phase à quatre

pôles selon l'invention.

- les figures 2A et 2B sont des courbes montrant le

couple de rotation du moteur de la figure 1.

- la figure 3 est un schéma d'un circuit d'entrai-

nement d'un moteur selon un premier mode de réalisation de l'invention. les figures 4A-4F sont des courbes servant à expliquer le fonctionnement du circuit d'entraînement du moteur

de la figure 3.

- les figures 5A-5C sont des courbes servant à expliquer le fonctionnement du circuit d'entraînement du moteur

de la figure 3.

- les figures 6A, 6B sont des schémas d'un circuit d'entraînement d'un moteur selon un second mode de réalisation de l'invention appliqué à un moteur de bobine d'alimentation

d'un magnétoscope.

- les figures 7A-7E sont des courbes montrant le fonctionnement du circuit d'entraînement du moteur selon les

figures 6A, 6B.

- la figure 8 est un schéma d'un circuit d'entraî-

nement d'un moteur correspondant à un troisième mode de réali-

sation de l'invention.

- les figures 9A-9E sont des schémas montrant le fonctionnement du circuit d'entraînement du moteur de la

figure 8.

DESCRIPTION DETAILLEE DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION

PREFERENTIELS DE L'INVENTION:

La figure 1 est une coupe transversale d'un exemple

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de moteur à courant continu sans balai à alternance de phase selon l'invention. Dans ce moteur, quatre aimants permanents

2a, 2b, 3a, 3b sont fixés sur la surface périphérique inté-

rieure de la culasse 1 du rotor extérieur cylindrique. Les enroulements de stator à alternance phase SA, 5B, 5A' et 5B' sont fixés sur la surface périphérique du noyau de stator 4

qui se trouve dans la culasse de rotor 1. De plus, les enroule-

ments de stator SA, 5A' ont la même phase et sont branchés en série les uns sur les autres. De même, les enroulements de stator 5B et 5B' sont électriquement en phase et sont branchés

en série l'un sur l'autre.

Les aimants 2a, 2b, 3a, 3b englobent un angle électrique de 1400. Par exemple si la frontière entre les

aimants de pôle N et de pôle S est définie comme étant la posi-

tion angulaire ou l'angle de rotation de 0 , les entrefers 6a, 6b occupent chacun un angle électrique de 140 à 220 en opposition l'un de l'autre. Les différentes parties de chemin de courant avant et arrière des enroulements SA, SB et SA', SB' sont séparées l'une de l'autre d'un angle électrique de

1000C.

La figure 2A montre le couple de rotation généré par les enroulements SA, SA' de phase A. Le flux magnétique qui coupe la partie de chemin de courant V des enroulements SA, SA' de la phase A varie comme l'indique la courbe en trait mince A'. Le flux magnétique diminue dans les entrefers 6a, 6b au voisinage de l'angle électrique de 1800. Lorsqu'un courant traverse en continu les enroulements de stator SA, 5A' de la phase A, la partie de chemin de courant direct V génère un couple de rotation représenté par la courbe A'. Le courant qui

traverse la partie de chemin de courant inverse U des enroule-

ments SA, SA' de la phase A est opposé au courant qui traverse la partie de chemin de courant direct V et diffère en phase d'un angle électrique de 1000. Ainsi la partie de chemin de courant arrière U génère le couple de rotation représenté par la courbe en pointillé B'. Les parties de chemin de courant avant et arrière V et U des enroulements SA, SA' de phase A forment un couple de rotation, composé, représenté par la courbe en trait plein A. Le couple de rotation composé A est

dirigé dans une direction sur un angle supérieur à 180 électri-

que.

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C'est pourquoi, si les enroulements de stator 5A, A' et 5B, 5B' des phases A et B sont alimentés en alternance suivant une chronologie prédéterminée chacune sur un angle électrique de 1800, on obtient un couple de rotation, continu, prédéterminé ailleurs qu'au voisinage de l'instant de la commu-

tation de courant comme représenté à la figure 2B.

Toutefois comme le couple chute au moment de la com-

mutation du courant (figure 2B) le moteur sans balaiainsi

décrit, présente l'inconvénient d'avoir une ondulation du couple.

De plus lorsqu'on utilise un moteur sans balai par exemple comme

moteur d'entraînement du cabestan d'un magnétoscope, l'ondula-

tion du couple qui a une fréquence particulièrement élevée,

engendre du pleurage et du sautillement provoquant du scintille-

ment, ce qui est gênant.

La présente invention a pour but de supprimer l'in-

convénient ci-dessus lié à un moteur sans balai à commutation

de phase alternée et se propose de créer un circuit d'entraî-

nement d'un tel moteur permettant de réduire la chute du couple lors de la commutation du courant en faisant se chevaucher les périodes d'alimentation respectives du premier et du second

enroulements de stator à alternance de phase.

La présente invention sera décrite ci-après à

l'aide des modes de réalisation représentés aux figures 3 à 9.

La figure 3 représente le circuit d'entraînement d'un moteur à courant continu, sans balai, à alternance de

phase, à quatre pôles correspondant à un premier mode de réali-

sation. En fait dans le moteur sans balai de la figure 1, le rotor est muni d'aimants de détection de position coopérant avec des éléments à effet Hall, se trouvant en regard sur le stator du moteur. Selon la figure 3, les signaux de sortie alternés A1, B1 (figure 4A) sont générés sur les bornes de sortie A, B de l'élément à effet Hall 10. Les signaux de sortie alternatifs A1, B1 sont appliqués à un amplificateur différentiel 11. La sortie Q de cet amplificateur différentiel 11 donne un signal de commutation de courant a qui se met au niveau haut et au

niveau bas pour chaque autre angle électrique de 1800 (figure 4B).

L'autre borne de sortie U de l'amplificateur différentiel 11 fournit un signal b (figure 4C) qui est l'inverse du signal de

commutation de courant a. Les signaux de sortie a, b sont appli-

qués à la base des transistors Trl, Tr2 respectifs si bien que

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ces transistors Trl et Tr2 sont rendus alternativement conduc-

teurs et bloqués par les signaux de sortie a, b ci-dessus. Les enroulements de stator 5A, SA' de la phase A et les enroulements de stator 5B, 5B' de la phase B sont alimentés par intermittence à chaque période définie par un angle électrique de 1800, pour que le moteur soit entratné dans une direction de rotation prédéterminée. Les bornes de sortie A, B de l'élément Hall 10 ainsi que les signaux de sortie alternatifs A1, B1 comme ceux

représentés à la figure 4A sont appliqués à une paire d'ampli-

ficateurs différentiels 13, 14 respectifs. Ces amplificateurs différentiels 13, 14 ont un seuil prédéterminé comme l'indique la courbe fictive à la figure 4A. Ainsi l'un des amplificateurs différentiels 13 génère le signal de sortie c (figure 4D) qui se met au niveau haut lorsque le niveau du signal de sortie A1 est supérieur à celui du signal de sortie B1 et lorsque la différence entre les niveaux des signaux de sortie A1, B1 est

égale à au moins un niveau prédéterminé. De même l'autre ampli-

ficateur différentiel 14 génère le signal de sortie d (figure 4E). Les signaux de sortie c et d sont appliqués à une porte ET 15 qui génère un signal impulsionnel e se mettant au niveau haut à son voisinage c'est-àdire avant et après l'instant de

la montée et l'instant de la rupture des signaux de commuta-

tion de courant a, b mentionnés ci-dessus. Le signal impulsionnel

e de la porte ET 15 est appliqué à la base de chacun des tran-

sistors Tr31 Tr4 pour chevaucher l'alimentation afin que les

transistors Tr3V Tr4 deviennent conducteurs lorsqu'ils reçoi-

vent le signal impulsionnel e de niveau haut.

Il en résulte que dans le circuit d'entraînement de moteur ainsi réalisé, les enroulements de stator de phase A SA, SA' sont alimentés pendant la période, o le t-anstor Trl est maintenu conducteur pawr le signal de commutation de courant a de l'amplificateur différentiel 11 (figure SA). De plus immédiatement avant la commutation du transistor Trl de son état conducteur à son état bloqué en fonction du signal de

commutation de courant a mentionné ci-dessus, le signal impul-

sionnel e rend conducteur le transistor Tr4, si bien que les enroulements de stator SA, 5B' de phase B sont alimentés sur

une période prédéterminée t immédiatement avant la commuta-

tion du courant. Par ailleurs, si le transistor Trl commute de

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son état bloqué pendant que le transistor Tr2 commute vers son état conducteur, les enroulements de stator 5B, 5B' de phase

B sont alimentés par le signal de commutation de courant b.

De plus au moment de cette commutation du courant, comme le transistor Tr3 est maintenu conducteur par le signal impulsion-

nel e, les enroulements de stator 5A, 5A' de-phase A sont ali-

mentés pendant la période prédéterminée t qui suit immédiate-

ment la commutation du courant (figure 5B).

Ainsi comme les enroulements de stator 5A, 5A' de la phase A et les enroulements de stator 5B, 5B' de la phase B sont alimentés ensemble de façon à se recouper au voisinage avant et après le moment du déphasage de A sur B ou de B sur A,

on compense la chute du couple du moteur au niveau de la com-

mutation du courant (comme l'indique la courbe en tireté à la

figure 5C), ce qui assure le lissage des caractéristiques.

La compensation de la chute du couple peut se fixer

à une valeur quelconque en modifiant les résistances de collec-

teur R9, R8 des transistors T T Par exemple si on suppose r3' r4' que les enroulements de stator 5A, 5A' soient alimentés et si le transistor Tr4 devient conducteur, le transistor Tr3 devient également conducteur. Toutefois comme le transistor Trl est

conducteur, le transistor Tr3 n'est traversé par aucun courant.

La même description s'applique lorsque le transitor Tr4 devient

conducteur pendant la période d'alimentation (dans laquelle le transistor Tr2 est conducteur) pour les autres enroulements de

stator 5B, 5B'.

Les figures 6A, 6B et 7A-7E servent à expliquer un autre mode de réalisation selon l'invention dans le cas d'un circuit d'entraînement d'un moteur de bobine pour une bande

magnétique.

En premier lieu, sur les bornes de sortie A, B de l'élément à effet Hall 10, on obtient des signaux de sortie alternatifs A1, B1 (figure 4A) qui sont appliqués à la base

des transistors Tr5 Tr6 pour assurer leur amplification diffé-

rentielle. Il en résulte la génération d'un signal de commuta-

tion de courant impulsionnel f tel que celui de la figure 5B sur le collecteur du transistor Tr6. Ce signal de commutation de courant f est appliqué à la base du transistor Tr7' si bien que le transistor Tr7 et le transistor Tr8 se bloquent et se

débloquent en alternance pour chaque angle électrique de 1800.

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Par ailleurs le transistor Tr9 est un composant de commutation qui se bloque et se débloque en fonction de la tension de commande pour la rotation directe et la rotation

inverse du moteur de la bobine d'alimentation qui est alimen-

tée à partir de la borne d'alimentation 20. Lorsque le moteur de la bobine d'alimentation tourne dans le sens direct (pour

le rebobinage de la bande) de façon plus détaillée, une ten-

sion de niveau élevé de la borne d'alimentation 20 est appli-

quée à la base du transistor T r9 qui devient conducteur. Pen-

dant les rotations inverses (pour le rebobinage rapide) une

tension de niveau bas de la source d'alimentation 20 est appli-

quée à la base du transistor T r qui passe ainst à son état bloqué. En premier lieu, on décrira le fonctionnement du circuit pendant la rotation directe du moteur (c'est--à-dire lorsque le commutateur SW est relié à la borne de tension de commande de vitesse de rotation Vs selon la figure 6B et que le transistor Tr9 est conducteur. La tension de commande Vs peut être la tension d'asservissement de la tension mécanique de la bande. Sur les collecteurs des transistors Tr7t Tr8t on

génère des signaux impulsionnels selon le signal de commuta-

tion de courant f ci-dessus; les signaux impulsionnels res-

pectifs sont appliqués à un circuit de commutation de courant qui se compose des transistors TrlO-Trl5' les résistances R1-R4 et les condensateurs C1-C3. De façon caractéristique, les signaux impulsionnels respectifs ci-dessus sont appliqués

à la base de chacun des transistors Trll Tr12 respectifs.

Par exemple, si un signal impulsionnel de niveau bas est

fourni par le collecteur du transistor Tr7 à la base du tran-

sistor Tr1l, ce transistor Tril/devient conducteur et un courant I traverse la résistance R2 et les transistors TrlO, Trll ce qui rend conducteur le transistor Trl5* Au contraire si un

signal impulsionnel de faible niveau est appliqué par le col-

lecteur du transistor Tr8 à la base du transistor Trl2, ce

transistor Tr12/devient conducteur en même temps que le tran-

sistor Trl4.

On alimente ainsi en alternance les enroulements SA, 5A' de la phase A et les enroulements 5B, 5B' de la phase B. Incidemment, on utilise les condensateurs C2, C3 pour éviter

le bruit.

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Les diodes D1, D3 détectent les tensions des collecteurs lorsque les transistors Tr14, Tr15 sont conducteurs; les tensions ainsi détectées sont appliquées à un circuit de

commande du courant de base; ce circuit se compose des tran-

sistors Trl3l TrlO et des résistances R1, R2. Ainsi les courants de base respectifs IB des transistors Trl4, Trl5 sont commandés pour que les transistors Trl4, Trl5 travaillent pratiquement à

leur point de saturation.

Cela signifie que la tension au point G (figure 6B) prend une valeur qui est la somme de la tension des collecteurs des transistors Tr14' Tri5 lorsque ceux-ci sont conducteurs de la tension de conduction des diodes D1 ou D3. C'est pourquoi, la tension de la cathode c'est-à-dire au point H (figure 6B) de la diode D2 devient la tension dz collecteur des transistors Tr14, Tr15. Cette tension de collecteur est appliquée à la base du transistor Trl3, ce qui détermine le courant du collecteur de ce transistor Trl3 Ce courant de collecteur du transistor Tr13 traverse la résistance R1 et génère la tension de base du transistor TrloO Cette tension de base détermine le courant de collecteur du transistor Trio. Ce courant de collecteur passe comme courant de base dans les transistors de commutation Tr14,

Trl5 lorsque les transistors Trll Tri2 sont conducteurs.

Par exemple si les courants de base respectifs des transistors Trl1, Trl5 dépassent le courant pour lequel les transistors respectifs sont le mieux saturés (ce courant est

le courant de collecteur diminué d'un coefficient d'amplifica-

tion continue) la tension (c'est-à-dire la tension détectée)

au point H diminue suffisamment pour que le courant de collec-

teur du transistor Tr!3 soit réduit. Il en résulte que le courant

de collecteur du transistor TrlO est également réduit. Le cou-

rant de base des transistors de commutation Tr14 Trl5 diminue.

Au contraire pour un courant de base non suffisant la commande est telle que le courant de base des transistors

Tr14' Tr15 puisse augmenter. L'équilibre correspond à la situa-

tion dans laquelle la tension (c'est-à-dire la tension du col-

lecteur des transistors Trrl4, Trl5) au point H soit la tension baseémetteur (pour un niveau d'environ 0,7 V) du transistor

Trl3. Dans cette situation particulière, les tensions collec-

teur-émetteur des transistors de commutation T r14 Trl5 ont une valeur d'environ 07 V qui est pratiquement voisine de la tension

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de saturation. En d'autres termes, même si l'amplitude du courant destiné aux enroulements 5A, 5A', 5B, 5B' change en

fonction de l'intensité de la tension d'alimentation Vs appli-

quée aux enroulements 5A, 5A', 5B, 5B', il faut un courant de base minimum dans les transistors Trrl4 Trî5 pour les saturer. Il en résulte que l'on obtient le courant de base nécessaire pour démarrer le moteur; le moteur est entraîné de la façon la plus appropriée par le courant de base réglé à un niveau bas lorsqu'il atteint sa rotation prévue. Cela permet de réduire

encore plus la puissance consommée par le moteur.

De plus dans le présent mode de réalisation, les périodes d'alimentation respectives des enroulements de stator A, 5A' de phase A et les enroulements de stator 5B, 5B' de phase B se chevauchent au voisinage c'est-à-dire avant et après l'instant de la commutation du courant comme dans le mode de réalisation précédent. De façon plus particulière, les signaux de sortie alternatifs A,, B1 (figure 4A) des bornes de sortie A, B de l'élément à effet Hall 10 sont appliqués respectivement à la base des transistors Tri6 Trî7 formant l'amplificateur différentiel pour donner des tensions de sortie amplifiées

(g, h figure 7A) sur les collecteurs des transistors Tr16l Tr17.

Les tensions de sortie résultantes sont appliquées à la base des transistors Trl8' Trl9. Comme les transistors T18, Tr19 ont des niveaux de conduction (c'est-à-dire un niveau de seuil) comme celui représenté à la figure 7A, on obtient sur les collecteurs des transistors Trî8, Trî9 des signaux impulsionnels i et i dont les parties de niveau supérieur se chevauchent

(figures7C, 7D).

Les signaux impulsionnels l, l prennent des niveaux supérieurs lorsque les signaux h, g deviennent inférieurs aux seuils respectifs. Comme les potentiels des cathodes des diodes D5, D4 augmentent lorsque les deux signaux impulsionnels i, i sont au niveau élevé, aucun courant ne traverse le chemin formé par la résistance R5, la diode D5, la résistance R6 ainsi que

le chemin passant par la résistance R5, la diode D4 et la résis-

taice R7. Comme le potentiel de base du transistor Tr20 augmente au voisinage c'est-à-dire en avant et en arrière de l'instant de la commutation de courant (figure 7E), ce transistor T r20 se bloque si bien que le transistor Tr2l passe ainsi à l'état conducteur. Comme le potentiel de collecteur du transistor Tr2l il 2477336 augmente lorsqu'il devient conducteur, les transistors Tr22, Tr23 sont commutés respectivement à leur état conducteur pour assurer une alimentation avec chevauchement. C'est pourquoi par exemple lorsque les enroulements de stator 5A, 5A' de la S phase A sont alimentés par le signal de commutation de courant f (figure 7B), un courant de compensation pour l'ondulation du couple traverse les enroulements de stator 5B, 5B' de la phase B au voisinage de l'instant de commutation de courant. Au contraire lorsque les enroulements de stator 5B, 5B' de la

phase B sont alimentés, le courant de compensation de l'ondu-

lation de couple traverse les enroulements de stator 5A, 5A' de la phase A. Il en résulte que l'on peut compenser la chute du couple au moment de la commutation du courant en fournissant un courant de compensation par les transistors d'alimentation avec chevauchement Tr22 ou T r23 vers les autres enroulements de stator 5A, 5A' ou 5B, 5B' qui devraient être à l'état bloqué. Cela permet d'aplatir les caractéristiques du couple du moteur. La compensation de la chute du couple peut se fixer à n'importe quel niveau en réglant les résistances de collecteur R8, R9 des transistors Tr22 Tr23

La description faite ci-dessus concerne le mode de

rotation direct du circuit d'entraînement du moteur représenté

aux figures 6A, 6B. A ce moment, le moteur de la bobine d'ali-

mentation génère un couple opposé au sens de distribution de la bande magnétique pour appliquer une tension mécanique inverse ayant une ondulation de couple relativement basse sur la bande magnétique.

La description faite ci-après concerne le fonction-

nement du moteur tournant en sens inverse. D'abord on commute le commutateur SW de la borne de tension de commande de vitesse de rotation Vs sur la borne de tension inverse VR (ligne mince, figure 6B). Puis on applique une tension de niveau faible (en

général une tension de masse) par la borne VR mentionnée ci-

dessus à une borne de chacun des enroulements de stator 5A, 5A', et 5B, 5B'. De plus en mode de rotation inverse, le moteur de la bobine d'alimentation tourne dans le sens de la distribution de la bande magnétique, ce qui allège la charge de défilement

de la bande lorsque l'appareil travaille en mode d'avance rapide.

La tension sur la borne 20 est appliquée également

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à la base du transistor Tr9 qui se bloque. Si à ce moment, le transistor Tr7 (ou T r8) devient conducteur, le potentiel du collecteur du transistor Tr7 (ou Tr8) augmente si bien que le potentiel au point I (ou J) selon la figure 6A augmente et débloque le transistor Tr24 (ou Tr25)> De cette façon, les

transistors Tr24, Tr25 sont alternativement bloqués et conduc-

teurs à intervalle égal en fonction du signal de commutation

de courant f mentionné ci-dessus. De plus la tension d'alimen-

tation Vcc est appliquée alternativement aux enroulements SA, 5A' du stator de la phase A et aux enroulements 5B, 5B' du stator de la phase B par l'intermédiaire du transistor Tr24 et de la diode D6, lorsque le'transistor Tr24 est conducteur et

par l'intermédiaire du transistor T r25 et de la diode D7 lors-

que le transistor Tr25 est conducteur. Il en résulte l'entraîne-

ment du moteur en sens inverse.

Comme le transistor Tr9 reste bloqué, les transis-

tors Trl3f TrlO sont tous deux bloqués en même temps que les transistors Trll Trl2. Comme aucun courant de base IB n'est appliqué aux transistors Trl4, Trl5î il n'y a pas de courant

pour l'entraînement direct comme décrit ci-dessus qui alimente- rait les enroulements de stator 5A, 5A' et 5B, 5B' des phases A et B. Par

contre en mode de rotation en sens direct, la paire de transistors Tr24, Tr25 sont tous deux bloqués, si

bien qu'il n'y aura pas de courant pour l'entraînement inverse.

A la figure 6A, la référence Tr26 concerne un transistor de commutation qui est mis en oeuvre pour bloquer les deux transistors Tr22' Tr23 qui assurent l'alimentation

avec chevauchement, lorsque le moteur de la bobine d'alimenta-

tion est commuté en mode de rebobinage (ou en mode d'avance rapide dans le cas du moteur de la bobine de réception), si bien qu'une tension de niveau élevé est appliquée à la borne et lorsque le moteur est en mode de rotation inverse pour

éviter que les transistors Tr22, Tr23 ne dégagent de la chaleur.

En d'autres termes, dans le cas d'un couple moteur qui crée

une tension mécanique en réaction agissant sur la bobine d'ali-

mentation en mode d'enregistrement ou de reproduction, on laisse le transistor Tr26 bloqué mais les transistors Tr221

T23 assurant l'alimentation avec chevauchement sont en alter-

* nance bloqués et débloqués comme dans la description précé-

dente pour assurer l'alimentation avec chevauchement.

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Au contraire pour la rotation en sens direct à grande vitesse du moteur de la bobine d'alimentation, pendant la réception de la bande, la tension d'alimentation du moteur est élevée pour que les potentiels aux points K et L de la figure 6B soient élevés de façon correspondante. De plus les potentiels aux points K et L passent également à leur niveau élevé pour les rotations inverses de la bande fournies par le moteur d'entraînement de la bande d'alimentation en mode d'avance rapide. Les tensions des points K et L sont détectées par les diodes D8, D., si bien que le transistor Tr26 commute à l'état conducteur en fonction de la tension détectée. Il en résulte

que le transistor Tr20 devient conducteur alors que le transis-

tor Tr21 se bloque. Comme il en résulte le blocage des transis-

tors Tr22, Tr23 d'alimentation par chevauchement, cela réduit

leur dégagement de chaleur. Entre temps, il n'y a pas d'alimen-

tation avec chevauchement. Toutefois il n'y a pas de risque de créer des difficultés même si l'ondulation du couple du moteur augmente lors de la réception (rotation en sens direct) et lors

de la distribution rapide en sens direct (en rotation inverse).

Les figures 8 et 9 montrent un circuit d'entraîne-

ment de moteur correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. Les éléments de la figure 8 correspondant à

ceux de la figure 3 portent les mêmes références et leur descrip-

tion ne sera pas refaite.

Dans le mode de réalisation de la figure 8, il n'y a pas de transistors Tr3 t Tr4 d'alimentation avec chevauchement et les résistances R8, Rg de réglage de la compensation du couple sont utilisées comme dans le premier mode de réalisation; les signaux de sortie alternatifs (figure 9B) disponibles sur les

bornes de sortie A, B de l'élément à effet Hall 10 sont appli-

qués aux paires d'amplificateurs différentiels 13, 14 pour être amplifiés de façon différentielle afin de rendre conducteurs et bloquer les transistors Tr27! Tr28 sur un angle électrique

de 1800 en fonction des signaux de sortie générés par les am-

plificateurs différentiels 13, 14. On alimente ainsi en alter-

nance les enroulements 5A, 5A' et 5B, 5B' de stator de phase A et B de façon que l'alimentation se chevauche. Dans le mode de réalisation décrit, les courbes des couples pour les phases A et B se coupent dans une position correspond sensiblement à la moitié du maximum (figure 9A) pour avoir la relation " = f

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soit en changeant le schéma d'aimantation des aimants 2a, 2b, 3a, 3b de la figure 1, soit en changeant l'angle de pas (ou intervalle angulaire entre la partie de chemin avant V et la partie de chemin arrière U) des enroulements de stator 5A, 5A', 5B, 5B'. De même dans le cas du premier mode de réalisa- tion, les signaux impulsionnels c, d (figures 9C, 9D) sont générés par les amplificateurs différentiels 13, 14 pour que les transistors Tr26, Tr28 soient tous deux rendus conducteurs

dans la période t' (figure 9E). En d'autres termes, les tran -

sistors Tr27, Tr28 sont alimentés sur un angle électrique de

1800 +d (ci > 0). Il en résulte le chevauchement de l'alimen-

tation pour la période t' afin que la chute du couple au moment de la commutation du courant puisee être compensée de façon idéale au même niveau que celui des couples des phases A et B (courbe en pointillé figure 9) par l'alimentation simultanée des enroulements de stator 5A, 5A' et 5B, 5B' de la phase A et de la phase B. Dans la construction décrite, bien que l'on ne puisse régler la compensation du couple car il n'y a pas de résistance de réglage de cette compensation de couple, on a l'avantage de dégager peu de chaleur, ce qui permet de réaliser le circuit d'entraînement sous la forme d'un circuit intégré

étant donné que l'on n'utilise pas de résistance.

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Claims (14)

R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS

1 ) Circuit d'entraînement d'un moteur à courant continu sans balai à alternance de phase, dont la courbe du couple de rotation présente pour chaque phase des parties qui descendent, sur une plage angulaire supérieure à 180 électrique, la courbe du couple de l'une des phases coupant celle de l'autre phase dans les parties descendantes, ce circuit d'entraînement comportant un circuit de commutation pour alimenter au moins une paire d'un premier et d'un second enroulements de stator du moteur, ainsi qu'un élément de détection pour détecter la position de rotation du rotor du moteur, circuit d'entraînement caractérisé en ce que le circuit de commutation (11, 13, 14, 15, Trl, Tr2, Tr3, Tr4) qui alimente le premier et le second enroulements de stator (5A, 5A' et 5B, 5B') en fonction du signal de sortie de l'élément de détection (10) tel que la période d'alimentation d'une phase chevauche la période d'alimentation de l'autre phase

au voisinage des points d'intersection des courbes de couple.

2 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation comporte une premiere paire d'éléments de commutation (Trl, Tr2) pour alimenter en alternance le premier et le second enroulements de stator (5A, SA', 5B, 5B') pour chaque angle électrique de 180 et une seconde paire d'éléments de commutation (Tr3, Tr4) pour alimenter le premier et le second enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') pendant les périodes d'alimentation avec chevauchement au

voisinage des points d'intersection.

3 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commutation comporte en outre un premier et un second générateurs de signal de commutation (11 et 13, 14, 15) pour commuter la première et la seconde paires d'éléments de commutation (Trl, Tr2 et Tr3, Tr4) en fonction des

signaux de commutation fournis par les premier et second géné-

rateurs de signaux de commutation.

4 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de détection est un élément Hall (10) et le premier générateur de signal de commutation est compose d'un amplificateur différentiel (11) qui fournit à la première paire d&éléments de commutation (Trl, Tr2) un signal de commutation qui passe en alternance au niveau haut et au niveau bas pour chaque angle électrique de 180 et un signal -16- d'inversion, ) Circuit d'entraînement selon la revendication 4,

caractérisé en ce que le second générateur de signal de commu-

tation se compose d'une paire d'amplificateurs différentiels (13, 14) dont les bornes d'entrée reçoivent une paire de signaux de sortie à relation de phase opposée provenant de l'élément à effet Hall (10), ainsi qu'une porte ET (15) dont une paire de bornes d'entrée reçoit une paire de signaux de sortie des amplificateurs différentiels (13, 14), cette paire d'amplificateurs différentiels (13, 14) ayant un niveau de seuil prédétermine, chacun des amplificateurs différentiels (13, 14) fournissant un signal de sortie occupant un angle supérieur à 180 électrique de la porte ET (15) fournissant un signal d'alimentation avec chevauchement correspondant à la partie de chevauchement des deux signaux de sortie et la seconde paire d'éléments de commutation commute simultanément de façon que les courants d'alimentation avec chevauchement traversent la paire d'enroulements de stator (5A, A' et 5B, 5B'). 6e) Circuit d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde paire d'éléments de commutation (Tr3, Tr4) est reliée par les résistances (R9, R8) à la paire

d'enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B'), le courant d'alimen-

tation avec chevauchement servant à compenser la partie descen-

dante de la courbe du couple au voisinage du point d'intersection des courbes du couple traversant la paire d'enroulements de stator. 7 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première et la seconde paires d'éléments de commutation se composent de transistors (Trl, Tr2, Tr3, Tr4), les transistors (Trl, Tr2) du premier élément de commutation étant branchés en série sur chaque enroulement de stator (5A, A', 5B, 5B') et les transistors (Tr3, Tr4) de chaque second élément de commutation étant branchés en parallèle sur les

transistors (Trl, Tr2) de chaque premier élément de commutation.

8 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 4, caractésé en ce que. l'élément À efet Hall (10) est fixé au stator du moteur, un aimant de détection de position étant fixé

au rotor du moteur.

9 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une paire de pôles

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de champ magnétique (2a, 2b, 3a, 3b) et un réduction d'intensité (6a, 6b) pour réduire l'intensité du flux magnétique coupant les enroulements au voisinage de la commutation de polarité du flux magnétique, et les premières parties respectives de chemin (U) du premier et du second enroulements de stator (SA, 5A', 5B, 5B') traverses par le courant dans une première direction et les secondes parties de chemin de courant (V) du premier et du seconc enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') traverses par les courants dans une seconde direction opposée sont séparées l'une de l'autre d'un angle électrique inférieur à 180 , la courbe du couple de rotation de chaque phase occupant une plage ayant

un angle électrique supérieur à 180 .

) Circuit d'entraînement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de tension de collecteur (5A, 5A', 5B, 5B') branché en série sur le point de jonction de chaque enroulement de stator et de chaque transistor (Trl4, Trl5) de la première-paire d'éléments de commutation et un moyen de commande du courant de base (Trl3, TrlO, Trll, Trl2) pour commander le courant de base de commutation des transistors (Tr14, Trl5) du premier élément de commutation à une valeur

minimale nécessaire pour rendre conducteurs les transistors.

11 ) Circuit d'entrainement selon la revendication 10 caractérisé en ce que le détecteur de la tension de collecteur se compose d'une première paire de diodes (D1, D3) dont chaque cathode est reliée au point de jonction en série (K, L) de chaque enroulement de stator (5A, 5A', 5B, 5B') et chacun des transistors de commutation (Trl4, Trl5), l'anode de la première paire de diodes (Dl, D3) étant reliée l'une à l'autre, une seconde diode (D2) ayant son anode reliée à l'anode de la premiè paire de diodes (Dl, D3) de façon à obtenir sur la cathode de la seconde diode (D2) une tension sensiblement égale à la tensic

de collecteur de chaque transistor de commutation (Trl4, Trl5).

12 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 1C caractérisé en ce que le moyen de commande du courant de base se compose d'un circuit source de courant de base (TrlO, Trl3)

donnant un courant de base pour chacun des transistors de commu-

tation (Trl4, Trl5) en fonction du signal de sortie du détecteur de tension de collecteur et une paire de circuits de commutatior analogique (Trll, Trl2) pour transmettre la sortie du circuit source de courant de base à chaque base de la paire de transistc

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de commutation (Trl4, Trl5) du premier élément de commutation en fonction des signaux de commutation alternés fournis par le

premier générateur de signal de commutation (Tr5 à Tr8).

13 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le détecteur de la tension de collecteur, le moyen de commande du courant de base (Trl3, TriO, TrIl, Trl2) et la paire de transistors de commutation (Trl4, Tri5) du premier élément de commutation forment une boucle de commande qui maintient la tension de collecteur de chaque transistor (Trl4, Tr15) à une valeur constante prédéterminée de façon que le courant de base de chaque-transistor augmente lorsque la tension de collecteur descend au-dessous de la valeur constante et le courant de base de chaque transistor diminue lorsque

la tension de collecteur dépasse la valeur constante.

1S 14 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de tension d'alimentation relié à chaque point de connexion (L, K) des enroulements de stator et des premiers éléments de commutation

(Trl4, Tri5) pour détecter la tension d'alimentation des enrou-

lements de stator (5A, 5A', 5B, 5B'), ainsi qu'un circuit de commutation à seuil (Trl6 à Tr19, D4, D5) qui coupe le second générateur de signal de commutation en fonction du signal de sortie du détecteur de tension d'alimentation pour couper le fonctionnement de la paire des seconds éléments de commutation (Tr22, Tr23) pour l'alimentation avec chevauchement, lorsque la sortie du détecteur de tension d'alimentation dépassant un certain seuil au moment des tensions d'alimentation élevées des enroulements de stator pour entraîner le moteur à une vitesse de rotation normale élevée ou de rotation inverse, en évitant que la seconde paire d'éléments de commutation (Tr22, Tr23) engendre de la chaleur pendant que le moteur tourne

en mode d'entraînement à vitesse élevée.

) Circuit d'entraînement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le détecteur de tension d'alimentation se compose d'une paire de diodes (D8, D9) dont chaque anode est reliée à chaque point de liaison des enroulements de stator (5A, 5A', 5B, SB') et les premiers éléments de commutation (Trl4, Tr15) dont les cathodes sont reliées l'une à l'autre, le signal de sortie de détection de la tension d'alimentation

étant obtenu sur les cathodes de la paire de diodes (D8, D9).

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16 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le circuit de commutation à seuil se compose d'un transistor de commutation (Tr26) branché entre la sortie du second générateur de signal de commutation (Trl6 à Trl9),(D4, D5) et d'une ligne de masse, le signal de sortie du détecteur de tension d'alimentation étant fourni à la base du transistor de commutation (Tr26) du circuit de commutation de seuil. 17 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commutation comporte en outre une troisième paire d'éléments de commutation (Tr24, Tr25) pour la rotation inverse du moteur, la troisième paire d'éléments de commutation alimentant en alternance le premier et le second enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') en sens inverse par rapport à l'alimentation de la première paire d'éléments de commutation.

18 ) Circuit d'entraînement selon lalrevendication 17, caractérisé en ce que la troisième paire d'éléments de commutation se compose d'une paire de transistors (Tr24, Tr25) branchée par une paire de diodes (D6, D7) aux points de jonction en série (K, L) des enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') et la première paire d'éléments de commutation (Trl4, Tr15), les sorties du premier générateur de signal de commutation (Tr5 à Tr8) étant appliquées à la base respective des transistors (Tr24, Tr25) des troisièmes éléments de commutation pour commuter alternativement les transistors, une tension d'alimentation

inverse étant fournie aux bornes branchées en commun des enrou-

lements de stator (5A, 5A', 5B, 5B')

19 ) Circuit d'entraînement selon lE revendications

12 et 18, caractérisé en ce que circuit d'entraînement comporte en outre un commutateur de commande (Tr9) pour couper le circuit formant la source de courant de base (Trl3, TrlO, R1, R2) de la première paire d'éléments de commutation (Trl4, Tr15) en fonction de la tension d'alimentation inverse, la première paire d'éléments de commutation (Trl4, Tr15) étant bloquée pendant la rotation

inverse du moteur.

) Circuit d'entraînement selon la revendication 1,

caractérisé en ce qu'il comporte une paire d'éléments de commu-

tation (Tr27, Tr28) pour alimenter alternativement le premier et le second enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') et un

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générateur de signal de commutation qui génère une paire de signaux de commutation à phase alternée s'étendant chacun sur un angle supérieur à 1800 électrique, et se chevauchant l'un l'autre au voisinage du point d'intersection des courbes de couple des phases alternées. 21 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'élément de détection est un élément à effet Hall (10) et le générateur de signal de commutation se compose d'une paire d'amplificateurs différentiels (13, 14) ayant chacun un seuil prédéterminé et une paire de signaux de sortie en relation de phase opposée étant fournis à chaque paire de bornes d'entrée des amplificateurs différentiels (13, 14) de façon à obtenir des signaux de commutation de phase alternée qui se chevauchent à la sortie des amplificateurs

différentiels (13, 14).

22 ) Circuit d'entraînement selon la revendication 20, caractérisé en ce que la paire d'éléments de commutation est

constituée par les transistors (Tr27, Tr28) branchés respective-

ment en série sur la paire d'enroulements de stator (5A, 5A',

5B, 5B').

23 ) Circuit d'entraînement selon les revendications

9 et 20, caractérisé en ce que, parmi au moins une paire de pôles magnétiques (2a, 2b, 3a, 3b), le réducteur d'intensité (6a, 6b) ou au moins une paire d'enroulements de stator (5A, 5A', 5B, 5B') est réalisée de façon que la courbe du couple d'une phase coupe la courbe du couple de l'autre phase au niveau des parties descendantes, au milieu du niveau du couple,