FR2513453A1

FR2513453A1 - MACHINE AND ELECTRIC DRIVE DEVICE

Info

Publication number: FR2513453A1
Application number: FR8117935A
Authority: FR
Inventors: Marc Heyraud
Original assignee: Portescap SA
Current assignee: Portescap SA
Priority date: 1981-09-23
Filing date: 1981-09-23
Publication date: 1983-03-25
Also published as: WO1983001156A1

Abstract

The electric machine according to the invention comprises an iron-free rotor provided with two windings (1, 2) each of them being formed by a plurality of coil elements (11, 12, 13 and 21, 22, 23). The elements (11, 12, 13) of the first winding (1) are interconnected in series and the common connection points are connected to the segments of a segment collector (4). The ends of the elements (21, 22, 23) of the coils of the second winding (2) are each connected to a ring of a ring collector (5). This electric machine is part of an electric driving device wherein the first winding (1) is controlled from a direct current supply and control device (3) and the second winding is controlled by a multiphased supply and control device (6 to 9). The invention applies particularly to stepping drive devices and to a drive device based on a direct current motor assisted by a multiphased motor and/or combined with a multiphased generator.

Description

La présente invention a pour objet une machine et un dispositif d'entrainement électriques selon respectivement les revendications 1 et 2, les revendications 3 à 10 décrivant des formes de réalisation préférentielles pour différents modes d'utilisation du dispositif d'entrainement selon l'invention.The present invention relates to a machine and an electrical drive device according to claims 1 and 2, respectively, claims 3 to 10 describing preferred embodiments for different modes of use of the drive device according to the invention.

Les moteurs pas à pas à rotor sans fer d'une part, et les moteurs à courant continu du même type avec commutateur mécanique présentent, à côté de leurs avantages bien connus, des inconvénients inhérents à la structure de ces moteurs. Ainsi le moteur pas à pas présente un amortissement très faible en fin de pas, son couple de démarrage est relativement faible et par conséquent l'accélération et la vitesse de déplacement du rotor sont limitées. Quant aux moteurs à courant continu, ils présentent comme principal inconvénient une usure du commutateur qui est particulièrement élevée pour de grandes vitesses de rotation et de forts courants.The stepper motors with ironless rotor on the one hand, and the DC motors of the same type with mechanical switch have, besides their well-known advantages, disadvantages inherent to the structure of these motors. Thus the stepper motor has a very low damping end of step, its starting torque is relatively low and therefore the acceleration and the speed of movement of the rotor are limited. As for DC motors, they have the main disadvantage of switch wear which is particularly high for high speeds and high currents.

D'un autre côté, les moteurs à commutation électronique sont généralement assez complexes, notamment lorsqu'ils doivent être adaptés à différentes plages de fonctionnement.On the other hand, electronically commutated motors are generally quite complex, especially when they have to be adapted to different operating ranges.

Enfin, les tacho-générateurs à courant continu connus ont l'inconvénient de ne pas permettre l'obtention d'une information de position et de vitesse précises
La présente invention vise à fournir un dispositif d'entraînement permettant de pallier les défauts principaux des différents types de machines susmentionnées.Elle a notamment pour but de fournir un dispositif d'entraînement du type moteur pas à pas1 ayant un très bon amortissement en fin de pas ou permettant un déplacement continu à grande vitesse, ainsi que de fournir un dispositif d' < ntraînement a base d'un moteur à courant continu assisté d'un moteur polhasé et/ou combine avec une génératrice polyphasée, qui présente des caractéristiques améliorées, en évitant notamment d'introduire la complexité du moteur à commutation elec- tronique, tout en réduisant l'usure du commutateur mécanique et en permettant d'obtenir des signaux contenant une information de position, de vitesse et de sens de rotation du rotor.Finally, known DC tacho-generators have the disadvantage of not being able to obtain precise position and speed information.
The object of the present invention is to provide a drive device making it possible to overcome the main defects of the various types of machines mentioned above. One of its aims is to provide a driving device of the stepper motor type 1 having a very good damping at the end of not allowing or allowing continuous high-speed movement, as well as providing a drive device based on a DC motor assisted by a multi-phase motor and / or combined with a polyphase generator, which has improved characteristics, by avoiding in particular introducing the complexity of the electronically commutated motor, while reducing the wear of the mechanical switch and by making it possible to obtain signals containing information on the position, speed and direction of rotation of the rotor.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'une forme de réalisation préférentielle. Le cessin annexé représente, à titre d'exemple, le schéma et la structure de base d'un tel dispositif d'entraînement et de la machine électrique correspondant. Plus particulièrement, la figure 1 est un schéma bloc d'un dispositif d'entrainement comprenant un ensemble moteur et un ensemble de commande, la figure 2 est un schéma plus détaillé d'une partie de l'ensemble de commande la figure 3 est un schéma d'une autre partie de l'enseluble de commande, la figure 4 est une vue simplifiée d'un dispositif de détection faisant partie de l'ensemble de commande selon la figure 3, la figure 5 est un diagramme des signaux du dispositif selon la figure 4, la figure 6 est une coupe axiale du rotor de I'ensemble moteur , et la figure 7 est une vue de dessus du support des balais de l'ensemble moteur
Dans le schéma général selon la figure 1, qui s'appli < ;vt à un ensemble moteur comportant un rotor sans fer, en forme de cloche, 3 deux bobinages cylindriques et un stator présentant un circuit magnétique à aimant permanent et comportant un entrefer dans lequel sont disposés les bob neiges du rotor, selon,par exemple, la structure décrite dans le brevet suisse No 604.417 , ces deux bobinages sont désignés par 1 et 2. Ils comprennent chacun trois éléments de bobine connectés en série, désignées respectivement par 11, 12. 13 et 21, 22, 23.Les points de connexion des éléments de bobine du premier bobinage 1 sont reliés aux segments d un collecteur à segments 4 qui coopèrent avec deux balais 41, 42 indiqués schématiquement sur la figure.Other features and advantages of the invention will emerge from the description of a preferred embodiment. The annexed cease represents, by way of example, the diagram and the basic structure of such a drive device and the corresponding electrical machine. More particularly, FIG. 1 is a block diagram of a driving device comprising a motor assembly and a control assembly, FIG. 2 is a more detailed diagram of a portion of the control assembly, FIG. FIG. 4 is a simplified view of a detecting device forming part of the control assembly according to FIG. 3, FIG. 5 is a diagram of the signals of the device according to FIG. FIG. 4, FIG. 6 is an axial section of the rotor of the motor assembly, and FIG. 7 is a view from above of the support of the brushes of the motor assembly.
In the general diagram according to FIG. 1, which applies to a motor assembly comprising an iron-free, bell-shaped rotor, two cylindrical coils and a stator having a permanent magnet magnetic circuit and having an air gap in which are arranged the rotor snows, according to, for example, the structure described in Swiss Patent No. 604.417, these two windings are designated by 1 and 2. They each comprise three coil elements connected in series, designated respectively by 11, 12. 13 and 21, 22, 23. The connection points of the coil elements of the first coil 1 are connected to segments of a segment manifold 4 which cooperate with two brushes 41, 42 shown schematically in the figure.

Les extrémités des éléments de bobine du deuxième bobina?e 2 sont reliées chacune à une bague 51, 52, 53 d'un collecteur à bagues 5, ces bagues coopérant avec des balais respectives 54, 55, 56. Il est à noter que dans certaines applications, notamment lorsque des éléments de bobine sont destinés à des fonctions différentes, ces éléments sont connectés chacun à deux bagues séparées, alors que dans la figure les éléments ont des points de connexion communs reliés à une bague commune.The ends of the coil elements of the second winding 2 are each connected to a ring 51, 52, 53 of a ring-type collector 5, these rings cooperating with respective brushes 54, 55, 56. It should be noted that in FIG. some applications, especially when coil elements are intended for different functions, these elements are each connected to two separate rings, while in the figure the elements have common connection points connected to a common ring.

Les balais 41, 42 sont reliés à un premier dispositif de commande et d'alimentation'à courant continu 3 servant à alimenter le bobinage 1 pour le faire travailler en tant que moteur ou servant à recevoir la tension engendrée par ce bobinage lorsqu'il travaille en tant que générateur.The brushes 41, 42 are connected to a first direct current control and supply device 3 serving to feed the winding 1 to make it work as a motor or to receive the voltage generated by this winding when it is working. as a generator.

La partie de l'ensemble de commande reliée à ce bobinage comporte en outre un dispositif de détection, représenté par une résistance 16, permettant d'appliquer à un dispositif de discrimination 17 une tension proportionnelle au courant dans le bobinage 1. The portion of the control assembly connected to this winding further comprises a detection device, represented by a resistor 16, for applying to a discrimination device 17 a voltage proportional to the current in the winding 1.

Les éléments de bobine du deuxième bobinage 2 sont re: par l'intermédiaire d'un collecteur 5, à un dt-'uxeme r sitif de commande et d'alimentation 6 à 9, poiphasé. The coil elements of the second winding 2 are re: via a collector 5, to a dt-'uxeme control device and supply 6 to 9, poiphasé.

dispositifs représentés par les blccs 6, 7 et 8 aJimenttiL les éléments de bobine sous la commande d'un dispositif commande et de décodage 9, lorsque ce bobinagc- cravail'e en tant que moteur, les tensions fournies par les élémen de bobine lorsque c'eux-ci travaillent en tant que générateur étant appliquées directement au dispositif de décodage 9 par les liaisons 91, 92, 93.devices represented by blccs 6, 7 and 8 aJimenttiL the coil elements under the control of a control and decoding device 9, when this bobinagc- craved as a motor, the voltages provided by the coil élémen when c they work as a generator being directly applied to the decoding device 9 via the links 91, 92, 93.

Les tensions d'alimentation sont fournies auxdispositif. Supply voltages are provided to the device.

d'alimentation 3 et 6 à 8 à partir d'un dispositif central de commande 10, par l'intermédiaire de liaisons 18, 19.3 and 6 to 8 from a central control device 10, via links 18, 19.

Le dispositif de commande 9 reçoit, par une liaison 20,des signaux de commande du dispositif central 10 selon le mode de fonctionnement de l'ensemble. Il fournit de son côté à ce dispositif, par une liaison 24, des signaux résultant des tensions engendrées par des éléments de bobine du bobinage 2.The control device 9 receives, via a link 20, control signals from the central device 10 according to the mode of operation of the assembly. It provides on its side to this device, by a link 24, signals resulting from the voltages generated by coil elements of the winding 2.

La figure 1 montre en outre un dispositif de détection 14 pouvant être prévu pour détecter la position du rotor ou la succession des positions du rotor de maniere à fournit un signal de phase à un dispositif de discrimination 15. FIG. 1 further shows a detection device 14 which can be provided for detecting the position of the rotor or the succession of the positions of the rotor so as to provide a phase signal to a discrimination device 15.

Ce dispositif 15 reçoit d'autre part, par une liaison 25 < un signal de fréquence de référence et fournit, par une liaison 26, un signal tel qu'un signal d'errer issu de a comparaison du signal de détection avec la fréquence de référence, ou directement le signal de position ou de phase.This device 15 also receives, by a link 25, a reference frequency signal and supplies, via a link 26, a signal such as a signal to err from a comparison of the detection signal with the frequency of reference, or directly the position or phase signal.

Le dispositif de discrimination 17 est également relie au dispositif central de commande 10 pour recevoir, par une liaison 27,un signal de référence d'amplitude,et pour fournir au dispositif 10 par une liaison 28 un signal tel qu'un signal d'erreur issu de la compara'son entre le courant Sans le bobinage et une valeur de référence, ou pour fournir directement un signal dérivé de ce courant et représentant la vitesse du rotor ou, par intégration, la position de celui-ci.The discrimination device 17 is also connected to the central control device 10 for receiving, by a link 27, an amplitude reference signal, and for providing the device 10 via a link 28 with a signal such as an error signal. from the comparison between the current Without the winding and a reference value, or to directly supply a signal derived from this current and representing the speed of the rotor or, by integration, the position thereof.

Par une combinaison des dispositifs indiqués dans le schéma général de la figure 1 et notamment par un agencement adéquat du dispositif central de commande 10 on peut réaliser différents modes de fonctionnement de l'ensemble du dispositif d'entraînement tels que par exemple les modes suivants.By a combination of the devices indicated in the general diagram of Figure 1 and in particular by a suitable arrangement of the central control device 10 can be achieved different modes of operation of the entire driving device such as for example the following modes.

A. Fonctionnement essentiellement en tant que moteur pas à
pas
Ce fonctionnement peut avoir lieu sous forme d'un déplacement discontinu du rotor de pas en pas, ou sous forme d'un déplacement continu, les pas se succédant sans interruption.A. Operation primarily as a motor not to
not
This operation can take place in the form of a discontinuous displacement of the pitch rotor in steps, or in the form of a continuous displacement, the steps succeeding one another without interruption.

Dans le premier cas, on alimente le deuxième bobinage de manière connue, selon un mode de fonctionnement de moteur pas à pas et l'on utilise le premier bobinage pour amortir le mouvement à la fin du pas et, le cas échéant, pour accélérer le démarrage à chaque pas en produisant une action motrice s'ajoutant à celle du deuxième bobinage.In the first case, the second winding is fed in known manner, according to a stepping motor operating mode and the first winding is used to dampen the movement at the end of the pitch and, if necessary, to accelerate the starting at each step by producing a driving action in addition to that of the second winding.

Dans le dispositif selon la figure 1, la tension d'alimentation fournie au deuxième bobinage par la lisiaon 19 et par l'intermédiaire des dispositifs 6 à 8, est ainsi déterminée par le dispositif central de commande 10 en fonction du courant induit dans le premier bobinage,tel qu'iL est détecté par la chute de potentiel sur la résistance :6.In the device according to FIG. 1, the supply voltage supplied to the second winding by the lisiaon 19 and via the devices 6 to 8, is thus determined by the central control device 10 as a function of the current induced in the first winding, as detected by the potential drop on the resistor: 6.

La valeur instantanée de ce courant étant fonction de 1;* vitesse du rotor, on compare cette valeur, dans une première forme de réalisation du dispositif 17, à une valeur de référence fournie par le dispositif 10 sur la liaison 27 pour déclencher le freinage du rotor par un siqnal de commutation apparaissant sur la liaison 28 dès que le rotor a atteint une certaine vitesse. Selon une variante d'exécution, on intégre dans le dispositif 17 le courant détecté et or. The instantaneous value of this current being a function of the rotor speed, this value is compared, in a first embodiment of the device 17, with a reference value supplied by the device on the link 27 to trigger the braking of the rotor. rotor by a switching signal appearing on the link 28 as soon as the rotor has reached a certain speed. According to an alternative embodiment, integrated in the device 17 the detected current and gold.

obtient ainsi une mesure approximative de la position du rotor. Lorsque l'-intégrale du courant atteint une valeur de référence déterminée, donc le rotor une position voulue, le dispositif 17 fournit sur 28 le signal de commutation déclenchant le freinage.thus obtains an approximate measurement of the position of the rotor. When the integral of the current reaches a determined reference value, therefore the rotor a desired position, the device 17 provides on 28 the switching signal triggering braking.

Le freinage peut être réalisé dans une certaine mesure par un simple court-circuit du premier bobinage. De préférence, on agit cependant sur la tension d'alimentation du deuxième bobinage en faisant travailler le premier bobinage,à la suite de l'apparition du signal de commutation, en tant que générateur pour commander la tension d'alimentation du deuxième bobinage, de manière à amortir le mouvement du rotor à la fin du pas. Il est à noter qu'ùn tel amortissement est possible grâce au fait que dans un dispositif à rotor sans fer la constante de temps électronique est beaucoup plus faible, soit d'environ deux ordres de grandeur, que la constante de temps mécanique.The braking can be achieved to a certain extent by a simple short circuit of the first winding. Preferably, however, the supply voltage of the second winding is operated by making the first winding work, following the appearance of the switching signal, as a generator for controlling the supply voltage of the second winding, to dampen the movement of the rotor at the end of the step. It should be noted that such damping is possible due to the fact that in an ironless rotor device the electronic time constant is much lower, about two orders of magnitude, than the mechanical time constant.

Au début du pas et en général jusqu'à l'apparition du signal de commutation, on enclenche de préférence l'alimentation du premier bobinage en même temps que celle du deuxième bobinage pour obtenir un couple de démarrage plus important.At the start of the step and in general until the appearance of the switching signal, it is preferable to switch on the supply of the first winding at the same time as that of the second winding to obtain a greater starting torque.

De façon similaire, on utilise le premier bobinage, dans le cas d'un déplacement continu à grande vitesse sur un certain nombre de pas, pour obtenir un couple supplémentaire.Similarly, the first winding is used, in the case of a continuous high-speed movement over a number of steps, to obtain additional torque.

L'alimentation de ce bobinage est alors effectué, à partir du dispositif central de commande, par l'intermédiaire du dispositif 3, selon le mode de fonctionnement d'un moteur à courant continu. The supply of this winding is then performed, from the central control device, through the device 3, according to the operating mode of a DC motor.

Un tel ensemble moteur à courant continu - moteur pas i pas est dans une certaine mesure autoasservi. En effet, commutation du moteur à courant continu s'effectue en principe toujours de façon à fournir le couple maximal.Such a DC motor assembly - motor step is to some extent self-servicing. In fact, switching of the DC motor is in principle always carried out so as to provide the maximum torque.

Dans le moteur pas à pas, ce couple depend de la phase dî l'impulsion d'alimentation. Dans l'ensemble des deux moteurs, lorsque le rotor présente une avance sur l'enclenchement des impulsions d'alimentation, le couple diminue dans la même mesure que cette avance, tandis que le couple augmente lors d'un retard du rotor. Par un décalage adéquat des balais du moteur à courant continu on peut ainsi régler le déphasage de façon à obtenir le couple optimum.In the stepper motor, this torque depends on the phase of the supply pulse. In all of the two motors, when the rotor has an advance on the engagement of the supply pulses, the torque decreases to the same extent as this advance, while the torque increases during a delay of the rotor. By appropriately shifting the brushes of the DC motor can thus adjust the phase shift so as to obtain the optimum torque.

Le couple fourni par le moteur à courant continu diminue lorsque la vitesse augmente. On peut donc commander la tension d'alimentation fournie par le dispositif 3 en fonction ce la différence entre le courant détecté au moyen de la résis- tance 16 et une valeur de référence fournie par le dispositif central 10 sur la liaison 27, pour obtenir un asservissement grossier de la vitesse du moteur à courant continu.The torque provided by the DC motor decreases as the speed increases. It is therefore possible to control the supply voltage supplied by the device 3 as a function of the difference between the current detected by means of the resistor 16 and a reference value supplied by the central device 10 on the link 27, in order to obtain a coarse servocontrol of the speed of the DC motor.

Un asservissement plus précis est réalisé par la détection de la vitesse du rotor au moyen d'un dispositif de détection tel que 14,fournissant un signal lié à la position angulaire du rotor, ce signal étant comparé dans le dispositif de discrimination 15 avec une fréquence de référence, de façon à fournir un signal d'erreur utilisé dans le dispositif central de commande 10 pour commander la tension d'alimentation du dispositif 3. Cette commande permet de maintenir la bretesse du rotor pratiquement constante.More precise control is achieved by detecting the rotor speed by means of a detection device such as 14, providing a signal related to the angular position of the rotor, this signal being compared in the discrimination device 15 with a frequency reference, so as to provide an error signal used in the central control device 10 to control the supply voltage of the device 3. This control makes it possible to maintain the rotor frequency substantially constant.

B. Fonctionnement essentiellement en tant que moteur à courant
continu
Dans ce cas,le premier bobinage fonctionnant selon un mode de moteur à courant continu, peut être assis-é par un moteur polyphasé, par exemple triphasé selon la figure 1, commay-re par un dispositif de commutation électronique à partir di dispositif central 10. Au démarrage, le premier bobinage est seul alimenté et son courant est détecté par l'intermé- diaire de la résistance 16.Lorsque la valeur de ce courait atteint une valeur de référence fournie par le dispositif de commande central 10, le dispositif de discrimination 17 fournitsur la liaison 28 un signal d'alimentation du deuxième bobinage selon un mode de moteur à commutation électronique, c'est-à-dire sous la commande de signaux fournis par un dispositif de détection de la position du rotor tel que le dispositif 14. Ces signaux sont utilisés.B. Operation primarily as a current motor
continued
In this case, the first winding operating in a DC motor mode, can be seated by a polyphase motor, for example three-phase according to Figure 1, commay-re by an electronic switching device from the central device 10 At start-up, the first winding is powered alone and its current is detected via resistor 16. When the value of this current reaches a reference value provided by the central control device 10, the discrimination device 17 provides on the link 28 a supply signal of the second winding in an electronically commutated motor mode, that is to say under the control of signals supplied by a device for detecting the position of the rotor such as the device 14 These signals are used.

par l'intermédiaire du dispositif central 10 et du dispositif de décodage 9, pour la commande des dispositifs d'alimentation 6 à 8. La tension d'alimentation fournie sur la liaison 19 est asservie par le signal apparaissant à la sortie du dispositif de discrimination 17 sur la liaison 28, soit de façon continue, soit de façon discontinue, c'est-à-dire par un enclenchement de l'alimentation du deuxième bobinage lorsque le courant dans le premier bob nage atteint une limite supérieure ou une limite inférieure déterminées par des valeurs de référence respectives fournies au dispositif de discrimination 17.via the central device 10 and the decoding device 9, for the control of the supply devices 6 to 8. The supply voltage supplied on the link 19 is controlled by the signal appearing at the output of the discrimination device 17 on the link 28, either continuously or discontinuously, that is to say by switching on the supply of the second winding when the current in the first winding reaches an upper limit or a lower limit determined by respective reference values provided to the discrimination device 17.

Le deuxième bobinage peut également fonctionner en tant que générateur et fournir à la sortie du dispositif décodeur 9 un signal contenant une information précise sur la position, la vitesse ou le sens de rotation du rotor. Cette dernière fonction du deuxième bobinage peut le cas échéant être combinée avec la fonction motrice mentionnée plus haut. Dans ce cas, le ou les éléments de bobine qui ne sont pas alimentés à un certain moment, peuvent fonctionner en tant qu'éléments de générateur. Ceci nécessite une connexion séparée des extr-mìtés de chaque élément de bobine par l'intermédiaire de deux bagues de collecteur respectives. The second winding may also function as a generator and provide at the output of the decoder device 9 a signal containing precise information on the position, speed or direction of rotation of the rotor. This last function of the second winding can if necessary be combined with the motor function mentioned above. In this case, the coil element (s) that are not energized at a certain time can function as generator elements. This requires a separate connection of the extrusions of each coil element through two respective collector rings.

La figure 2 montre un schéma plus détaillé d'un circuit d commande du premier bobinage, dans lequel des amplificate rs opérationnels 17' 17", 17"' sont utilisés comme dispositi± de discrimination recevant des tensions de référence par des liaisons 27', 27", 27"' à partir du dispositif centra 10.FIG. 2 shows a more detailed diagram of a control circuit of the first winding, in which operational amplifiers 17 ', 17 ", 17"' are used as discrimination devices receiving reference voltages via links 27 ', 27 ", 27" 'from the central device 10.

La figure 3 montre un circuit de commande du deuxième bobi- nage travaillant selon un mode de moteur à commutation électronique, et les figures 4 et 5 montrent respectivement l'agenceMent d'un détecteur 14 et les signaux de sortie de ce détecteur.FIG. 3 shows a control circuit of the second winding operating in an electronically commutated motor mode, and FIGS. 4 and 5 respectively show the agency of a detector 14 and the output signals of this detector.

Comme l'indique la figure 3, le détecteur comporte par exemple 3 canaux D1, D2 et D3 et peut être un détecteur optique utilisant un disque d'obturation 14', mais bien entendu un détecteur similaire peut être réalisé par exemple sous forme d'un détecteur magnétique ou capacitif. Une autre forme du dispositif de détection déjà mentionnée, consiste à utiliser des éléments de bobine non alimentés du deuxième bobinage pour produire un signal de détection reflétant les positions successives du rotor.As indicated in FIG. 3, the detector comprises for example 3 channels D1, D2 and D3 and can be an optical detector using a shutter disk 14 ', but of course a similar detector can be produced for example in the form of a magnetic or capacitive detector. Another form of the detection device already mentioned is to use non-powered coil elements of the second winding to produce a detection signal reflecting the successive positions of the rotor.

Les impulsions fournies par le détecteur 14 selon la figure 4 sont traitées dans le dispositif 9 de façon à engendrer les tensions d'alimentation des éléments de bobine 21, 22, 23 par exemple selon les relations logiques suivantes
U21 = D1 . D2
2
U22 = D2 . D3
U23 3 1
Les figures 6 et 7 illustrent une forme de réalisation d'tn ensemble moteur à deux bobinages comportant chacun trois éléments de bobine. The pulses provided by the detector 14 according to FIG. 4 are processed in the device 9 so as to generate the supply voltages of the coil elements 21, 22, 23 for example according to the following logical relationships
U21 = D1. D2
2
U22 = D2. D3
U23 3 1
Figures 6 and 7 illustrate an embodiment of a two-coil motor assembly each having three coil elements.

La figure 6 montre le rotor d'un tel ensemble comportant des bobinages cylindriques autoportants 1,2 et un support essentiellement en forme de disque 60. Ce support est monté sur l'axe 61 de l'ensemble moteur , qui, dans sa construction générale, est similaire au moteur à rotor sans fer en forme de cloche bien connu (cf. par exemple le brevet suisse No 604.417).FIG. 6 shows the rotor of such an assembly comprising self-supporting cylindrical coils 1, 2 and a substantially disk-shaped support 60. This support is mounted on the axis 61 of the motor assembly, which, in its general construction , is similar to the well-known iron bell-shaped rotor motor (see for example Swiss Patent No. 604.417).

Dans le présent cas,le support 16 est muni dtune part de bagues de collecteur 51, 52, 53 et,d'autre part, de segments d'un collecteur à segments 4.In this case, the support 16 is provided with one part of the collector rings 51, 52, 53 and, on the other hand, with segments of a segment collector 4.

La figure 7 montre le support des balais des deux collecteurs.Figure 7 shows the support of the brushes of the two collectors.

ce support faisant partie du stator de l'ensemble moteur
Les paires de balais 54', 54"; 55', 55"; 56', 56" coopèrent respectivement avec les bagues 51, 52 et 53 dans le sens axial du rotor, et les deux balais 41, 42 coopèrent avec les segments du collecteur 4 dans le sens radial.this support forming part of the stator of the motor assembly
The pairs of brushes 54 ', 54 ", 55', 55"; 56 ', 56 "respectively cooperate with the rings 51, 52 and 53 in the axial direction of the rotor, and the two brushes 41, 42 cooperate with the segments of the collector 4 in the radial direction.

La machine électrique selon cette construction permet de réaliser, au moyen de l'ensemble de commande décrit, un dispositif d'entraînement présentant les avantages et possibilités d'application indiquées plus haut. The electrical machine according to this construction makes it possible to achieve, by means of the control assembly described, a drive device having the advantages and possible applications mentioned above.

Claims

1. An electric machine comprising an iron-free rotor, bell-shaped, provided with at least one cylindrical winding formed of a plurality of coil elements, these elements being connected to collector members, and a stator having a magnetic circuit with a permanent magnet and an air gap in which the rotor winding (s) is arranged, characterized in that the rotor comprises a first winding, the elements of which are connected in series with each other, the common connection points being connected to the segments of a segment collector, and a second winding whose elements have their ends each connected to a ring of a ring collector, each ring being connected to at least one end of a coil element.

2. Electrical drive device comprising a motor assembly and a control assembly, the motor assembly comprising a stator and an iron-free rotor, bell-shaped, provided with at least one cylindrical winding formed of several coil elements, these elements being connected, by means of collector members to the control assembly, the stator of the motor assembly comprising a magnetic circuit with a permanent magnet and an air gap in which the rotor winding or coils are arranged, characterized in that the rotor comprises first and second coils (1, 2) and the control assembly comprises a first direct current control and supply device (3) connected via a segment collector (4), to said first winding (1), a second polyphase power supply and control device (6 to 9) connected via a ring collector (5) to said second winding (1). winding (2), a device c control circuit (10), at least one detection device (13, 16) and at least one discrimination device (15, 17), the detection device (s) being arranged to provide information as to the position of the rotor and and / or the amplitude and / or the phase and / or the frequency of the currents in said first and / or second coils, the discrimination device (s) being arranged to compare at least one quantity derived from the information provided by the or the detection devices with at least a reference value of this magnitude provided by the central control device, and to fburnir a signal from this comparison to the central control device, the latter being arranged to control said first and second devices of control and supply according to the signals of the discrimination device or devices, so as to make work, at a given moment, said rotor windings or parts thereof, se as motor elements or generators, according to the desired operating mode.

3. Device according to claim 1 operating as a step drive device, characterized in that the central control device is arranged to control the supply of the second winding according to a step motor operating mode and for performing operation of the first coil as a DC generator, a detection device being arranged to detect the current in the first coil, the central control device being further arranged to control the supply voltage of the second coil according to induced current in the first winding, so as to dampen the movement of the rotor at the end of each step.

4. Device according to claim 1 functioning as a. stepping drive device, characterized in that the central control device is arranged to control the supply of the second winding in a stepper motor operating mode and to switch on the supply of the first winding at the beginning of each not so as to produce an additional drive action, and then to switch this winding during the occurrence of a switching signal, so as to operate this coil as a DC generator, a detection device being arranged to detect the driving current dan; the first winding and a discrimination device being arranged to supply the switching signal to the central control device, when the motor current or the integral of this current with respect to time, reaches a reference value supplied by the central control device , the central control device being further arranged to control the supply voltage of the second winding as a function of the current induced in the first winding, so as to dampen the movement of the rotor at the end of each step.

5. Device according to claim 1 operating as a stepping drive device, characterized in that the central control device is arranged to control the supply of the second winding in a stepper motor mode of operation, for switching on the power supply of the first winding at the beginning of each step so as to produce an additional driving action, and then switching this winding so as to short circuit it at the end of each step when producing a switching signal, a detection device being arranged to detect the motor current in the first winding and a discrimination device being arranged to supply the switching signal to the central control device when the motor current or the integral of this current with respect to time reaches a reference value provided by the central control device, so as to dampen the movement of the rotor at the end of each step.

6. Device according to claim 1 operating as a high speed drive device, characterized in that the central control device is arranged to control the supply of the second winding in a mod.

for operating the first winding as a DC motor, and in that the control assembly includes a current sensing device in the first winding and a discrimination device for the first winding. amplitude of this current, connected to said detection device and to the central control device for receiving a reference signal from the latter and for providing a signal from the comparison of the reference value with the amplitude of the current detected, the central control device being arranged to control the supply of the first winding according to said signal of the discrimination device so as to maintain the rotor speed approximately constant.

7. Device according to claim 1 operating as a high speed drive device, characterized in that the central control device is arranged to counander the supply of the second winding in a stepper motor mode of operation and for performing operation of the first winding as a DC motor, and in that the control assembly comprises a device for detecting successive positions of the rotor and a discrimination device connected to this detection device and to the central control device to receive a reference frequency signal from the latter and to provide a signal from the comparison of the reference frequency with the frequency of passage through the successive positions of the rotor, the central control device being arranged to control the power supply of the first winding according to said signal of the discrimination device, so as to maintain ir at constant rotor speed.

8. Device according to claim 7, characterized in that the detection device is constituted by the coil eleme ts of the second winding successively non-energized, the current induced in these coil elements constituting a position signal.

9. Device according to claim 1, characterized in that the central control device is arranged to control the supply of the first coil according to a DC motor operation and the supply of the second coil according to an AC motor operation. polyphase, the control assembly comprising a device for detecting the current in the first winding and at least one device for discriminating the amplitude of this current, connected to this detection device and to the central control device for receiving from the latter a reference signal and to supply it with the signal resulting from the comparison of the reference value with the amplitude of the detected current, the central control device being arranged to control the amplitude and / or the frequency of the supply voltage of the second winding according to said signal of the discrimination device.

Electric drive device comprising a motor assembly and a control assembly, the motor assembly comprising a stator and an iron-free bell-shaped rotor provided with at least one cylindrical winding formed of a plurality of coil elements, elements being connected, by means of collector members, to the control assembly, the stator of the motor assembly comprising a magnetic circuit with a permanent magnet and an air gap in which the rotor winding or coils are arranged, characterized in that the rotor comprises first and second coils and the control assembly comprises a direct current control and supply device connected via a segment collector to said first coil and a polyphase discrimination device connected via a ring-type collector to said second winding and arranged to provide a signal containing the information relating to the sition, at the speed and direction of rotation of the rotor.