FR2518776A1 - Procede et appareillage pour alimenter en energie electrique un outil mecanique portable - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR AMENER DE L'ENERGIE ELECTRIQUE A UN OUTIL MECANIQUE PORTABLE, BASES SUR UN PRINCIPE SUIVANT LEQUEL LE MOTEUR ALTERNATIF SANS BALAIS 23 DE L'OUTIL EST ALIMENTE INDIVIDUELLEMENT EN ENERGIE DEPUIS UN CONVERTISSEUR 31 A 36 A L'ETAT SOLIDE PAR UNE ALIMENTATION EN ENERGIE AU MOYEN DE LAQUELLE L'AMPLITUDE ET LA FREQUENCE DU COURANT ALTERNATIF SONT AUTOMATIQUEMENT ET INDIVIDUELLEMENT ADAPTEES AUX CONDITIONS A CHAQUE INSTANT DE LA CHARGE DU MOTEUR.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appa-

reillage pour alimenter en énergie électrique un outil mécanique

portable.

En particulier, l'invention concerne un procédé et un appareillage pour alimenter en énergie un outil mécanique porta-

ble comprenant un moteur électrique sans balais.

L'objet principal de l'invention est d'améliorer le

rapport puissance/poids et de renforcer le rapport puissance/vi-

tesse dans des outils actionnés électriquement Ce résultat est obtenu en adaptant automatiquement les paramètres de l'énergie

électrique fournie aux conditions à un moment donné du fonction-

nement du moteur de l'outil en rapport avec des règles précises

d'exécution prédéterminées.

Avant la présente invention, on disposait principale-

ment de deux types différents d'outils électriques pour autant que la source d'énergie d'origine électrique est concernée Un de ces types comprend un moteur avec balais pour connexion à une

tension de secteur classique ayant une fréquence de 50 ou * 60 Hz.

L'autre type comprend un moteur sans balais pour connexion à une source de tension non variable ayant une fréquence non variable

de 150 à 400 Hz.

Le premier type d'outil mentionné précédemment, cômpre-

nant un moteur avec balais connecté à un secteur présente l'incon-

vénient que les balais produisent des étincelles qui peuvent être dangereuses dans une atmosphère inflammable ou explosive, et que

les balais et le commutateur sont exposés à une forte usure, par-

ticulièrement quand l'outil est utilisé dans une atmosphère pous-

sièreuse et/ou corrosive.

En ce qui concerne les caractéristiques opérationnelles, les outils à moteur ayant des balais ont, par nature, une vitesse

inactive élevée et une caractéristique puissance/vitesse très fai-

ble Toutefois, récemment, des outils de ce type ont été munis de

dispositifs électroniques de contrôle au moyen desquels la vites-

se inactive a été réduite à un niveau approprié En même temps,

on a utilisé un moteur plus puissant tel qu'on a obtenu une puis-

sance de sortie accrue jusqu'au nouveau niveau de vitesse inactif.

Cela signifie que la caractéristique puissance/vitesse est amélio-

rée et que la vitesse du moteur est mieux maintenue pour une char-

ge accrue exercée sur le moteur Néanmoins, le rapport puissance/ vitesse n'est pas encore suffisant pour satisfaire aux demandes

de fortes charges Par exemple, dans des applications à des ma-

chines à broyer portables, une perte de vitesse pour une augmen-

tation de la charge exercée sur l'outil de broyage entraîne une

augmentation rapide de l'usure de cet outil.

Les outils à moteur avec balais ont également l'incon-

vénient d'un faible rapport rendement/puissance/charge Cela si-

gnifie que pour une valeur donnée de la puissance, le poids de l'outil est plutôt élevé, ce qui constitue évidemment un sérieux

inconvénient pour un outil portable.

Les outils-à moteur sans balais et à haute fréquence ont une caractéristique puissance/vitesse plus mauvaise qu'un outil du type moteur avec-balais, ce qui signifie que les outils sans balais maintiennent mieux leur vitesse lorsque la charge sur le moteur augmente Plus tenace est le rapport puissance/vitesse, et meilleur il est du point de vue de l'usure de l'outil aussi

bien que du taux de production.

Toutefois, des outils à moteur sans balais précédemment.

disponibles sont désavantageux en ce que leur dispositif d'alimen-

tation en éneî r ieiectrique ra tension et à fréquences constantes.

Cela signifie qu'en raison de l'absence de corrélation-entre la

charge du moteur et l'amplitude de la tension dans des parties im-

portantes de la gamme de vitesses, les pertes d'énergie sont éle-

vées et la surchauffe du moteur est un facteur important de limi-

tation des performances pour ce genre d'outil.

Des outils connus à moteur sans balais sont désavanta-

geux également en ce que leur utilisation est limitée à des zones dans lesquelles le dispositif d'alimentation non portable à haute fréquence est atteint à l'intérieur Le type d'alimentation en

énergie utilisé précédemment en-association avec des outils por-

tables est du type à convertisseur rotatif -

De tels convertisseurs ne sont pas seulement limités à des tensions et des fréquences spécifiques prédéterminées, mais ontde par leur nature un rapport poids/énergie élevé et ne peuvent

pas être rendus portables Pour cette raison, les dispositifs con-

nus d'alimentation en énergie sont équipés pour-utiliser un cer-

tain nombre d'outils par l'intermédiaire deun réseau local, limi-

té par exemple à l'intérieur des locaux d'une usine.

Les problèmes décrits ci-dessus et concernant l'état de la technique dans le domaine indiqué sont résolus par l'invention

telle que définie par les revendications.

Sur les dessins annexés: La figure 1 montre une machine à broyer portable reliée

à une source de courant électrique par un dispositif d'alimenta-

tion du type convertisseur.

La figure 2 montre schématiquement la caractéristique couple/vitesse des commandes d'outils mécaniques en comparaison avec le résultat obtenu grâce à l'invention, et

La figure 3 est un graphique montrant la caractéristi-

que de fonctionnement d'un moteur alimenté suivant l'invention.

La figure 4 montre l'ensemble d'alimentation.

La figure 5 montre l'appareil de commande de la figure 4.

La figure 6 montre un régulateur de la figure 5.

La figure 7 montre un transfert de fonctionnement pour

le régulateur suivant la figure 6.

Si l'on se réfère aux dessins, la machine à broyer rota-

tive et portable représentée sur la figure l est alimentée en é-

nergie électrique par un ensemble comprenant un convertisseur du type à l'état solide Dans ce dernier, une tension alternative

d'une fréquence de 50 ou 60 Hz est transformée en une tension al-

ternative d'amplitude et de fréquence variables Comme on le dé-

crira plus en détail ci-après, l'ensemble d'alimentation comprend

des moyens pour détecter les conditions actuelles de fonctionne-

ment du moteur de la machine et pour adapter les paramètres de

tension, tels que l'amplitude et la fréquence, d'une certaine fa-

çon, à ces conditions.

Sur le diagramme de la figure 2, on a représenté les

caractéristiques couple/vitesse de trois organes tournants élec-

triques de types antérieurs différents et un outil actionné sui-

vant l'invention Sur ce diagramme, on a fait une comparaison entre quatre différents outils rotatifs fonctionnant tous à la

même vitesse maximale -Cette vitesse maximale, qui est celle at-

teinte lors du fonctionnement à vide de l'outil, est représentée sur le diagramme par la lettre X. La ligne courbe en tirets A montre le rapport couple/ vitesse d'un outil ayant un moteur enroulé en séries du type avec

balais Ce type de moteur est, comme indiqué précédemment, carac-

térisé par son ralenti à faible couplage Toutefois, pour des rai-

sons de sécurité, le moteur est dimensionné de façon à toujours atteindre le niveau maximum de vitesse par lequel l'outil est

marqué.

e Ensemble, le surpassement de la vitesse maximal-e et la caractéristique très faible du rapport couple/vitesse font que ce type d'outil fonctionne à une vitesse de charge normale qui est

de 30 à 40 % au-dessous du niveau maximum indiqué pour la vitesse.

Il en résulte une usure trop considérable de la roue de broyage qui est destinée à être actionnée au niveau maximum de vitesse X

indiqué ou au voisinage de celui-ci.

La courbe B en traits mixtes montre un outil rotatif du même type que celui dont il vient d'être question, sauf en ce

qui concerne un dispositif de commande électronique au moyen du-

quel la partie la plus faible de la courbe couple/vitesse est "coupée" Cet outil est aussi marque avec le niveau de vitesse maximum X, en raison du fait que lors de la rupture du dispositif

de contrôle bloqué, la vitesse du moteur atteindrait ce niveau.

Aussi, pour des raisons de sécurité, cet outil fonctionne toujours

avec une roue de broyage sous-dimensionnée qui, à son tour, signi-

fie aussi une faible vitesse périphérique et une faible vitesse

de coupe.

Le résultat est que cet outil à moteur avec balais com-

mandé électroniquement à un point de travail à-une vitesse de 30

à 40 % au dessous du niveau de vitesse maximum fixé La seule dif-

férence avec l'outil de la courbe A est que cet outil (courbe B) fournit un couple plus élevé au niveau de la vitesse au point de travail ou une vitesse légèrement supérieure à un certain couple/ moteur L'usure de la roue de broyage a pourtant la même valeur élevée.

La courbe en pointillé C montre le rapport couple/vi-

tesse d'un outil à moteur sans balais et à haute fréquence qui est aussi mentionné ci-dessus dans la discussion de l'état de la technique Le moteur de cet outil ne peut jamais tourner plus vite que ce qui est déterminé par la fréquence de la tension utilisée, et en conséquence aucune marge de sécurité n'est nécessaire par rapport au nivieau maximum de la vitesse indiqué en X. C Qmparé aux outils à moteur à balais, représentés par les courbes A et B, cet outil fournit un rapport couple/vitesse

plus élevé à ou juste au-dessous du niveau maximum de la vitesse.

Toutefois, en raison du fait que cet outil est alimenté à une ten-

sion à fréquence non variable, le couple baisse fortement quand la vitesse du moteur décroit jusqu'à une valeur inférieure à un

niveau de couple maximum Cela signifie que l'outil peut facile-

la

ment Atre bloqué avec pour conséquence une surchauffe.

Si l'on considère maintenant la courbe D en traits

pleins qui représente l'outil suivant l'invention, on-notera qua-

tre caractéristiques significatives: 1 Aucune marge de sécurité vis à vis du niveau maximum X de la vitesse n'est nécessaire, puisque la vitesse du moteur est

déterminée par la fréquence de la tension fournie.

2 Le rapport couple/vitesse est très rigide au niveau ou au voisinage du niveau de vitesse inactive, ce qui signifie que l'outil a un point de travail très voisin du niveau maximum de la vitesse Le bénéfice qui en résulte est une vitesse de coupe

élevée et une faible usure de la roue de broyage.

3 Le couple n'est pas affecté par la vitesse décrois-

sante du moteur, ce qui a pour conséquence un risque très faible

de bloquage et de surchauffe du moteur.

4 Le couple de sortie est beaucoup plus élevé que dans

les outils faisant partie de l'état de la technique, et en parti-

culier les outils à moteur avec balais.

Un cinquième point à noter en association avec les-ca-

ractéristiques de l'outil suivant l'invention est que le poids et la dimension de l'outil, en dépit de son rendement plus élevé, ne

dépassent pas le poids et la dimension de chacun des autres.

Toutes les caractéristiques avantageuses ci-dessus men-

tionnées de l'outil suivant l'invention sont obtenues par les ca-

ractéristiques du procédé et de l'alimentation en énergie mention-

nées dans lès revendications.

Sur la figure 3, on a représenté comment le couple du

moteur de l'outil est maintenu à une vitesse décroissante du mo-

teur mentionné dans le paragraphe 3 ci-dessus Quand la charge

exercée sur l'outil atteint un certain niveau, la vitesse commen-

ce à diminuer En abaissant successivement et en adaptant la fré-

quence à la vitesse du moteur, comme le montrent les courbes f f 2 et f 3, le rendement du couple du moteur est maintenu à son niveau maximum en dessous de la gamme de vitesse Simultanément, des pertes d'énergie sont considérablement réduites, ainsi que le

risque de surchauffe de l'outil.

L'examen qui va suivre des objets et des avantages d'un

outil actionné comme prévu par l'invention expliquera plus en dé-

tail et mieux les caractéristiques par lesquelles le procédé et

le système d'alimentation en énergie figurant dans les revendica-

tions se distinguent de l'état de la technique.

Suivant l'inventions les problèmes discutésprécédemment

sont résolus en amenant une énergie électrique à un outil mécani-

que comprenant un moteur sans balais par l'intermédiaire d'un con-

vertisseur individuel dont les paramètres de la tension de sortie

sont automatiquement ajustés dans un rapport déterminé aux condi-

tions de fonctionnement du moteur à un instant donné.

En utilisant une alimentation en énergie comprenant un convertisseur électronique à tension de sortie varaible, il est rendu possible de régler automatiquement la valeur de la tension

dans toutes les conditions différentes de fonctionnement du mo-

teur, de telle façon que la puissance la plus élevée possible soit fournie dans des conditions de charge maximale et que les pertes

d'énergie les plus faibles que possible se produisent dans la par-

tie principale de la gamme de vitesses De faibles pertes d'éner-

gie sont d'un intérêt vital précisément parce qu'elles réduisent

le risque d'une surchauffe du moteur.

En outre, la nouvelle conception suivant l'invention prévoit également une adaption automatique de la fréquence de la tension à la vitesse actuelle du moteur Cela rend possible non seulement d'éviter des pôintes de courant indésirables pendant la mise en marche mais également de maintenir le couple maximum de

rendement du moteur lors de la vitesse décroissante du moteur.

Des alimentations en énergie comprenant des convertis-

seurs électroniques à l'état solide pour de Moteurs sans balais

sont déjà connus en soi, par exemnpîpar "Solid-State Control of-

Electric Drives" de R G Schieman, E A Wilkies et H E Jordan, publié dans "Proceedings of the IEEE, volume 62, N O 12, Décembre

1974 Cependant, un dispositif d'alimentation du type convertis-

seur n'a pas déjà été utilisé en relation avec des outils mécani-

ques portables, qui, en fait, appartiennent à un domaine techni-

que très spécial du point de vue des exigences concernant les ca-

ractéristiques de charge et de réalisation Au contraire, des dis-

positifs d'alimentation en énergie du type convertisseur pour des moteurs sans balais ont été décrits soit d'une façon générale soit pour des applications à des machines fixes dans lesquelles les conditions requises sont d'obtenir un libre choix pour les niveaux de vitesse du moteur en changeant la-fréquence et/ou en réduisant les pertes coûteuses d'énergie dans des conditions variables de charge du moteur, par exemple pendant des successives mises en marche.

De telles applications connues sont totalement différen-

tes de l'application à un outil portable suivant l'invention Dans

cette dernière, l'objet principal en utilisant un dispositif con-

vertisseur n'est pas de réaliser plus d'un seul niveau de vitesse et n'est pas de réduire les dépenses d'énergie comme dans une

grande machine fixe.

Au lien de cela, la possibilité de changer rapidement la valeur de la tension de sortie prévue par le dispositif d'avance

du type convertisseur est maintenant utilisée pour exprimer la ca-

pacité maximale d'un moteur d'une dimension donnée En raion du

fait que la puissance réelle du moteur est en rapport avec la va-

leur de la tension, une augmentation considérable de la puissance du moteur est obtenue en augmentant plusieurs fois l'amplitude de la tension quand la charge du moteur passe de son-niveau inactif

à son niveau de pointe.

Il s'agit d'un moyen nouveau et efficace pour obtenir un rapport très rigide entre le moteur et l'ensemble puissance/ vitesse Par exemple, dans le cas d'outils de broyage portables dans lesquels il se produit une très fréquente variation de la charge du moteur entre le zéro et le niveau maximum, une variation rapide de la tension a pour conséquence une caractéristique de

l'outil ayant un rapport puissance/charge élevé ainsi qu'un rap-

port très rigide entre la puissance et la vitesse.

La caractéristique "fréquence variable" du convertis-

seur électronique du dispositif mécanique a-;oute'i'avantage-de maintenir le couple du moteur à un niveau de pointe quand une charge trop lourde oblige la vitesse du moteur à décroître Ceci est une caractéristique essentielle dans la seule application à un outil portable, car aucun autre type des machines mentionnées

précédemment en liaison avec le dispositif d'alimentation en é-

nergie du type convertisseur n'a un type de performance suivant lequel le moteur est fréquemment surchargé et parfois bloqué au cours d'un fonctionnement normal Un couple de sortie maintenu

continuellement à une vitesse décroissante du moteur est, cepen-

dant, une caractérisitque importante puisqui'il empoche une série

d'interruptions inutiles par blocage du fonctionnement de l'outil.

Utiliser le dispositif mécanique du type convertisseur électronique pour des outils mécaniques portables signifie égale

ment que ces outils n'ont pas à être obligatoirement limités -

à un usage dans un réseau local de distribution d'énergie Des

enveloppements récents des semi-conducteurs rendent possible de -

réduire la dimension et le poids du dispositif mécanique du type convertisseur électronique, ce qui signifie que ce dispositif peut être portable en même temps que l'outil, soit séparément soit en bloc Cela signifie également que le champ d'utilisation d'outils mécaniques sans balais et-à haute fréquence peut être fortement élargi depuis une surface très restreinte couverte par

un réseau à puissance locale jusqu'à toutes les places o le ré-

seau public de tension à 50 ou 60 Hz est disponible.

L'ensemble d'alimentation en énergie qui est représenté schématiquement sur les figures 1 et 4 comprend un redresseur à

trois phases 22 qui est relié à une alimentation principale stan-

dard à fréquence fixe Le redresseur fournit un courant direct à

tension pratiquement constante à des conducteurs 24, 25 qui cons-

tituent une borne positive 24 et une borne négative 25 d'une ali-

mentation en courant direct pour un convertisseur Le convertis-

seur comprend six éléments commutateurs 31 à 36 pour relier suc-

cessivement des bornes de moteur 28, 29, 30 sur un moteur 23 à

courant alternatif sans balais à la borne positive 24 et à la bor-

ne négative 25 de l'alimentation directe en courant Les éléments commutateurs sont représentés sur le dessin comme des transistors,

mais ils peuvent, bien entendu, être des combinaisons de thyris-

tors ou d'autres éléments Uneaiode 27 est montée anti-parallèle-

ment sur chaque transistor pour tenir compte de courants réactifs

lors de la déconnexion du transistor Pour contrôler le convertis-

seur, des signaux de commande sont envoyés depuis des sorties 11-

à 16 à un commutateur 10 comme le montrent les figures 4 et 5.

Ces signaux de commande sont envoyés paf des amplificateurs 26 à la base des transistors respectifs Le commutateur 10 est muni d'entrées 17, 18 à travers lesquelles le courant direct dans le conduit 24 est perçu Le commutateur 10 est en outre muni d'une

sortie 39 et d'entrées 19, 20, 21 La sortie 39 est utilisée seu-

lement si, pendant une opération, on désire changer le sens de rotation du moteur Le sens de rotation est chosi en envoyant un

signal logique à l'entrée 21 Si une rotation dans une seule di-

rection est désirée, l'entrée 21 est reliée soit à une tension positive, soit à une tension commune La vitesse du moteur 23

peut être modifiée en faisant varier une tension appliquée à l'en-

trée 19 Si, par exemple dans une machine à broyer, on désire en-

trainer le moteur à une certaine vitesse, l'entrée 19 est reliée

à une tension appropriée correspondant à la vitesse désirée L'en-

trée 20 est destinée à recevoir un signal marche/arrêt grâce au-

quel on peut choisir une rotation ou pas de rotation.

Les éléments de connexion 10 qui se trouvent sur la fi-

gure 5 comprennent un dispositif 40 pour détecter le courant di-

rect dans le conduit 24 (figure 4) Ce courant se présente comme degly 8 rtà'sposîtf une tension entre les entrées 17 et 18 Le sigdna u détecteur 40 est envoyéeà un premier détecteur de pointe 41, un

filtre passe-bas 42, un second détecteur de pointe 43, et un com-

parateur 49 Les détecteurs de pointe 41 et 43 comprennent aussi des diodes pour réagir respectivement à des signaux-positifs et négatifs Les détecteurs de pointe comprennent aussi des filtres

passe-bas Le premier détecteur de pointe 41 a, de préférence,.

une constante de temps d'environ 4/f, o f est la fréquence fonda-

mentale maximale du courant envoyé au moteur 23 La fréquence de déconnexion, 3 d B, du détecteur de pointe 41 est de préférence d'environ 0,1 f Le filtre passe-bas 42 a de préférence environ

la même fréquence de déconnexion Le second détecteur de fréquen-

ce 43 a, de préférence, une constante de temps d'environ 1/f et

une fréquence de déconnexion d'environ 0,5 f -

La valeur de pointe du signal du détecteur de pointe 41

est envoyée à un premier régulateur 45, qui est représenté plus-

en détail sur la figure 6 Des signaux d'entrée provenant des en

trées 19 et 20 sont envoyés à un organe 44 ayant la forme d'un gé-

nérateur en dents de scie Le générateur en dents de scie 44 com-

prend un ou deux amplificateur(s) opérationnel(s) relié(s) comme intégrateur(s) pour fournir au régulateur 45 une tension en dents de scie croissante lors de l'accélération de départ du moteur et une tension en dents de sciedécroissante lors de la décélération du moteur pour arrêt De cette façon, il est possible d'éviter que le courant de charge maximale à vitesse normale soit dépassé quand le moteur est mis en marche ou arrêté Un changement dans le signal de demande de la vitesse à l'entrée 19 est également intégré par le générateur en dents de scie 44 Ainsi, il s'écoule un certain temps avant que la sortie du générateur en dents de

scie 44 devienne complètement adapté aux signaux d'entrée.

La valeur de pointe du signal venant du premier détec-

* teur de pointe 41 est transmis à l'une des entrées d'un amplifica-

teur opérationnel 75 via une résistance 72 Ce signal est comparé

à un signal de référence fixé à l'avance sur une résistance varia-

ble 73 et amené à l'amplificateur par une résistance 74 L'ampli-

ficateur est muni d'une résistance à réaction 76 Le signal de

sortie de l'amplificateur 75 est transmis à travers une résistan-

ce 77 à une diode 79 Le signal de sortie venant du générateur en dents de scie 44 est amené à travers la résistance 78 à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel 91 L'amplificateur 91 est

muni d'une première résistance à réaction 92 et d'une seconde ré-

sistance à réaction 93 en série avec la diode 79 La résistance

93 a une valeur beaucoup plus faible que la résistance 92 De pré-

férence, le rapport est d'environ 1/20 Si le signal de sortie'de l'amplificateur 75, mesuré à la diode 79, est plus négatif que le signal de sortie de l'amplificateur 91 mesuré à-la-diode 79, est positif, la diode 79 est inversement polarisée L'amplificateur

en boucle fermée de l'amplificateur 91 est alors élevée Le régu-

lateur 45 agit alors suivant la ligne 94 de la figure 7, en assu-

rant un signal constant depuis le générateur en dents de scie-44.

Si le signal du premier-détecteur de pointe 41 augmente, le si-

gnal de sortie de l'amplificateur 75 devient moins négatif-, et à un certain niveau de signal, le niveau 95 sur la figure 7, qui

est pré-réglé sur-la résistance 73, la diode 79 devient sollici-

tée vers l'avant L'amplification en boucle fermée de l'amplifi-

cateur 91 est alors fortement réduite, de sorte que le premier régulateur 45 émet un signal de contrôle de fréquence suivant la ligne 96 de la figure 7 Ce signal devient nul à environ 120 % du signal au niveau 95 Le signal contrôleur de fréquence depuis la sortie de l'amplificateur 91 est envoyé à un oscillateur 47 sous tension contrôlée, à la sortie 39 et à un diviseur analogique 46, par exemple les "Analog Devices AD 534 " L'oscillateur à tension

contrôlée émet un signal de sortie dont la fréquence est propor-

tionnelle à la tension d'entrée.

rec t i Le signal moyen oenu depuis le filtre passe-bas 42 correspond à l'énergie envoyée au moteur 23 en raison du fait que

la tension de l'alimentation en courant direct 24, 25 est prati-

quement constante Ce signal est envoyé au diviseur 46, o il est divisé avec le signal de contrôle de fréquence, qui est le signal de demande pour la vitesse de rotation du moteur 23 Le signal de sortie du diviseur 46 correspondra ainsi au couple demandé par le moteur 23 Ce signal de sortie, premier signal de contrôle de 1 l tension, est envoyé à un second régulateur 48 Le signal négatif

de valeur de pointe, second signal de contrôle de la tension, ob-

tenu à partir du second détecteur de pointe 43, est également en-

voyé au régulateur 48 de façon que le signal de sortie du régula-

teur 48 devienne proportionnel à la différence entre le premier et le second des signaux de contrôle Le signal à valeur de poin-

te négative du détecteur de pointe 43 correspond au degré d'aiman-

tation du moteur 23 Ce signal est obtenu à partir d'impulsions négatives qui sont ramenées à la source directe de courant quand les transistors 31 à 36 sont mis hors circuit En contrôlant le niveau de ces impulsations négatives, il est possible d'obtenir un niveau prédéterminé d'aimantation du moteur, permettant une puissance élevée du rapport de poids et évitant une sursaturation

qui produirait des pertes inacceptables.

Si le signal provenant du dispositif de détection 40 de-

passe un niveau prédéterminé, la sortie du comparateur 49 devient basse En conséquence, les sorties 12, 14 et 16 et les portes ET 82, 84 et 86 sont respectivement faibles Cela signifie que les transistors inférieurs 32, 34 et 36 convertisseur seront coupés, de sorte que les bornes 28, 29 et 30 du moteur seront déconnectées

de la borne négative 25 de l'alimentation directe en courant Cet-

te déconnexion joue alors le rôle d'une protection transitoire de

courant pour le convertisseur -

Le signal de sortie de l'oscillateur à tension contrôlée est envoyé à un minuteur 51, de préférence un minuteur industriel du type standard 555, et à un diviseur 50 Le-diviseur 50 est de préférence un compteur programmable qui émet un train d'impulsions

ayant une fréquence qui est égale à la fréquence du signal d'en- trée divisé par une constante choisie Le minuteur 51 émet une sé-

rie d'impulsions dont la fréquence est égale à la fréquence du si-

gnal de sortie divisée par une constante choisie La minuterie 51

émet un train d'impulsions dont la fréquence est égaleh la fréquen-

ce du signal de sortie de l'oscillateur 47 à tension contrôlée.

La largeur d'impulsion est contrôlée par le signal de sortie du second régulateur 48 Ce train d'impulsions est envoyé aux portes ET 81, 83 et 85 Le train d'impulsions du diviseur 50 est envoyé sous la forme d'un signal d'horloge au compteur annulaire 52 Dans le compteur annulaire un 1 et cinq O ' sont emmagasinés Le-1 est déplacé par le train d'impulsions de la sortie 53 à travers 58 et revient à 53 Cela fait une période de la fréquence fondamentale

du courant envoyé au moteur 23 Les sorties 53 à 58 du compteur an-

nulaire 52 sont décodées par des portes OU 59, 60 et 61 La sor-

tie de chacune de ces portes est en position haute et en position basse Un convertisseur à signal logique 62 et des portes-NON ET 63 à 68 sont prévus pour sélectionner le sens de rotation du moteur 23 Les signaux de sortie des portes 59, 60 et 61 sont en- voyés aux portes ET 81 à 86 pour contrôler l'actionnement des transistors de co mmutation 31 à 36 dans le convertisseur Les entrées des portes 82, 84 et 86 sont pourvues de convertisseurs

de signaux logiques respectifs 71, 70 et 69.

En raison du fait que la largeur des impulsions quittant

le minuteur 51 reste constante indépendemment de la fréquence si-

le signal du régulateur 48 est constant, la valeur moyenne pendant-

la moitié d'une période de la fréquence fondamentale de la tension appliquée à chacune des bornes du moteur changera en même temps

que la fréquence comme prévu par les lois de base concernant l'é-

lectro-magnétisme Un contrôle supplémentaire de la valeur moyen-

ne de la tension est obtenue par la variation de la largeur des

impulsions, qui est contrôlée par le régulateur 48.

Comme indiqué précédemment, le risque de surchauffe d'un outil suivant l'invention est considérablement réduit en raison du réglage de la fréquence En dépit de cela, il existe toujours un

certain risque que la température du moteur augmente jusqu'à un ni-

veaunacceptable quand il se produit fréquemment une surcharge de l'outil En vue d'empêcher le moteur de brûler, un (ou plusieurs)

détecteurs peut être fixé aux spires du moteur et capable d'émet-

tre un signal en réponse à une augmentation prédéterminée de la température -Ce signal est de préférence utilisé pour produire une interruption de l'alimentation et/ou un signal pour signaler une surchauffe.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour amorcer un outil mécanique supporté manuellement, qui comprend un moteur électrique sans balais, et caractérisé en ce que: a) on alimente le moteur avec une tension en courant alternatif; b) on détecte continuellement les valeurs de la vitesse du moteur et de la force de travail exercée-sur ce

moteur; et c) on règle continuellement l'amplitude et la fréquen-

ce de la tension en courant alternatif précitée en réponse aux

conditions de fonctionnement du moteur détectées à chaque instant.

2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil est actionné par un convertisseur, et en ce que

l'amplitude de la tension moyenne rectifiée du convertisseur pré-

cité augmente au moins deux fois quand la charge du moteur passe

de l'état au repos à un maximum -

3 Procédé suivant l'une des revendications L et 2,

caractérisé en ce que l'amplitude de la tension moyenne rectifiée du convertisseur précité augmente d'au moins vingt pour cent par rapport à sa valeur normale pour une puissance de sortie maximum

du moteur lorsque la charge maximum du moteur est atteinte.

4 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, ca-

ractérisé en ce que sous les conditions de la charge de pointe du moteur, la fréquence de la tension-est adaptée automatiquement à

la vitesse décroissante du moteur afin de maintenir un couple ma-

ximum de rendement du moteur.

Dispositif pour fournir de l'énergie électrique à un outil mécanique porté manuellement et qui possûde un moteur sans balais, caractérisé par un convertisseur de tension à débit variable, des moyens pour détecter à chaque instant la charge et la vitesse du moteur, et un dispositif de contrôle pour régler

instantanément les paramètres de la tension de sortie du conver-

tisseur précité dans un rapport prédéterminé avec l'amplitude de

la charge détectée.

6 Dispositif pour fournir de l'énergie électrique sui-

vant-la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour dé-

tecter la charge du moteur ( 23) comprennent des producteurs de si-

gnaux ( 17, 18, 40) qui réagissent au courant et sont reliés à l'a-

limentation directe en courant ( 24, 25).

7 Dispositif pour fournir de l'énergie électrique sui-

vant la revendication 6, caractérisé en ce que l'augmentation pré-

citée de l'amplitude du voltage est obtenue par un modulateur ( 51) de la longeur de l'impulsion, relié à son entrée à un régulateur

( 48) relié au dispositif productieur de signaux ( 17, 18, 40) pré-

cité et à sa sortie aux commutateurs ( 31 à 36) du convertisseur.

8 Dispositif pour fournir de l'énergie électrique

suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le convertis-.

seur précité forme bloc avec l'outil proprement dit.