FR2585901A3 - Procede et dispositif de commande d'un moteur a deux bobines - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA COMMANDE DES MOTEURS COMPRENANT UN ROTOR A AIMANT PERMANENT ET DEUX BOBINES. CONFORMEMENT A CELLE-CI ON APPLIQUE AUX BOBINES 12, 13 DU MOTEUR 1 DES TENSIONS U12, U13 QUI SONT DES FONCTIONS DETERMINEES D'UN SIGNAL D'ENTREE S. LE ROTOR 2 DU MOTEUR PREND AINSI UNE POSITION ANGULAIRE DETERMINEE POUR CHAQUE VALEUR DU SIGNAL D'ENTREE S. L'INVENTION EST INTERESSANTE NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DE L'HORLOGERIE.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR A DEUX BOBINES

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif

de commande d'un moteur à deux bobines comportant un aimant perma-

nent monté rotativement autour d'un axe de rotation et ayant un axe d'aimantation sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation, et un stator comprenant des moyens comportant une première bobine répondant à une première tension pour appliquer à l'aimant permanent

un premier champ magnétique ayant une première direction sensible-

ment perpendiculaire à l'axe de rotation et des moyens comportant une deuxième bobine répondant à une deuxième tension pour appliquer à l'aimant permanent un deuxième champ magnétique ayant une deuxième

direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation et fai-

sant avec la première direction un angle déterminé non nul, l'aimant

permanent étant ainsi soumis à un troisième champ magnétique résul-

tant de la combinaison du premier et du deuxième champ magnétique, le procédé consistant à produire la première et la deuxième tension

en réponse à un signal d'entrée.

Le brevet US-A 4 371 821 décrit un moteur du type défini ci-

dessus. Dans une des formes d'exécution décrites dans ce brevet, les moyens pour appliquer les champs magnétiques au rotor comprennent une armature ayant trois faces polaires qui délimitent une surface cylindrique coaxiale à l'aimant du rotor. L'armature présente deux

chemins magnétiques, dont le premier relie la première et la deuxiè-

me face polaire et le second relie la première et la troisième face polaire. Les deux bobines sont disposées sur l'armature, chacune sur un de ces chemins magnétiques. De cette manière, le champ produit

par la première bobine en réponse à une première tension est appli-

qué au rotor entre la première et la deuxième face polaire, et le

champ produit par la deuxième bobine en réponse à une deuxième ten-

sion est appliqué au rotor entre la première et la troisième face polaire.

Dans une autre forme d'exécution décrite dans le brevet men-

tionné ci-dessus, le stator ne comporte pas d'armature et les deux bobines sont en forme de cadre entourant partiellement l'aimant du

rotor. Les plans de ces bobines forment un angle dont le plan bis-

secteur contient l'axe de rotation du rotor.

Dans les deux formes d'exécution décrites dans le brevet ci-

dessus, le moteur comporte des moyens pour amener ou maintenir le rotor, en l'absence de toute autre influence, dans l'une ou l'autre

des deux positions de repos dans chacune desquelles l'axe d'aiman-

tation de l'aimant du rotor est situé sur la bissectrice de l'angle formé par les directions des champs magnétiques créés par les bobines.

Dans ces deux formes d'exécution également, le circuit de com-

mande du moteur applique simultanément aux deux bobines des impul-

sions de tension ayant des durées égales et des amplitudes égales, en valeur absolue, à la tension d'alimentation du circuit. Une de ces impulsions est formée de deux implusions partielles de polarités

inverses.

Le rotor du moteur effectue un pas, c'est-à-dire une rotation rapide de 180 de l'une de ses positions de repos à l'autre, chaque

fois que le circuit de commande applique ces impulsions aux bobines.

Le sens de cette rotation dépend de la polarité de ces impulsions.

De tels moteurs et leur circuit de commande sont utilisables notamment, mais pas exclusivement, dans des pièces d'horlogerie électroniques o ils servent à entraîner les aiguilles d'affichage

de l'heure ou d'autres informations horaires ou non horaires.

Dans cette application, la faculté que le rotor a de tourner dans les deux sens est mise à profit, par exemple, pour simplifier

et accélérer la mise à l'heure de la pièce d'horlogerie.

Les ensembles moteurs décrits ci-dessus présentent quelques inconvénients, notamment lorsqu'ils sont destinés à entrainer les

aiguilles d'une pièce d'horlogerie électronique.

Par exemple, le fait que le rotor effectue sa rotation par pas de 180 oblige à prévoir, entre ce rotor et l'aiguille la plus rapide parmi celles qu'il entraîne, un train d'engrenage ayant un rapport de démultiplication élevé. Dans le cas le plus fréquent o le rotor fait un pas par seconde et o l'aiguille la plus rapide est celle des secondes, ce rapport doit être de 30:1. Un tel rapport ne

peut pratiquement pas être obtenu sans intercaler une roue inter-

médiaire entre le pignon monté sur le rotor et la roue solidaire de

l'aiguille des secondes.

La présence de cette roue intermédiaire complique et renchérit la construction de la pièce d'horlogerie. Elle augmente en outre les forces de frottement et d'inertie que le moteur doit vaincre pour entraîner les aiguilles, ce qui augmente sa consommation d'énergie électrique. De même, la rotation très rapide du rotor pendant chacun de ses pas, qu'il effectue en quelques millisecondes, peut être assimilée à un choc. Chacun de ces chocs provoque des vibrations mécaniques dans

les divers éléments de la pièce d'horlogerie. Ces vibrations dissi-

pent inutilement une partie de l'énergie électrique fournie au moteur et sont perçues à l'extérieur de la pièce d'horlogerie sous

forme de bruits désagréables.

Enfin, le moteur ne fournit un couple que pendant la rotation, très brève, du rotor. Il en découle que si le rotor ne tourne pas en réponse à une impulsion motrice parce que le couple résistant qu'il

doit vaincre à cet instant est trop élevé, pour une raison quelcon-

que, il ne tournera pas non plus en réponse aux impulsions motrices suivantes, à moins que le circuit de commande du moteur ne soit équipé d'un circuit de détection de cette non rotation qui provoque une augmentation de l'énergie électrique fournie au moteur par ces impulsions motrices suivantes. En d'autres termes, le couple fourni par le moteur est indépendant de la différence entre la position

réelle de son rotor et la position qu'il devrait avoir.

Ces divers inconvénients ne sont pas propres aux ensembles moteurs du type défini ci-dessus. Ils se présentent.également dans tous ceux qui comprennent un moteur dont le rotor tourne par pas de

ou de 360 .

Pour atténuer ces inconvénients, il a été proposé d'augmenter le nombre de pôles de l'aimant du rotor. Le brevet GB-A 1 451 359,

par exemple, décrit un moteur dont le rotor comporte un aimant per-

manent hexapolaire. Mais de tels aimants sont difficiles à fabri-

quer. En outre, l'amplitude des pas de ce rotor, qui est de 60 , est encore trop grande pour que les inconvénients mentionnés ci-dessus

soient complètement éliminés.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur du type défini ci-dessus qui ne présentent pas ces inconvénients, c'est-à-dire qui permettent de faire tourner le rotor de ce moteur par pas dont l'amplitude peut être choisie très librement et notamment à une valeur très faible.

La vitesse de cette rotation peut également être choisie très libre-

ment, notamment à une valeur très faible, et indépendamment du choix de l'amplitude angulaire. En outre, le couple moteur augmente en même temps que la différence entre la position réelle du rotor et

celle qu'il devrait occuper.

Lorsque le moteur du type défini ci-dessus est utilisé dans une

pièce d'horlogerie électronique, le procédé et le dispositif de com-

mande selon l'invention permettent de faire tourner son rotor, par exemple, par pas de 1/60e de tour, ou 6 , à une vitesse de un tour

par minute. L'aiguille des secondes peut alors être fixée directe-

ment sur l'axe du rotor, ce qui supprime la nécessité de prévoir la

roue intermédiaire mentionnée ci-dessus, et diminue donc la consom-

mation d'énergie électrique du moteur. Si la pièce d'horlogerie n'a pas d'aiguille des secondes, il est possible de choisir pour le rotor une vitesse de rotation de un tour par heure, l'aiguille des

minutes pouvant alors être directement fixée sur l'axe du rotor.

Une amplitude angulaire plus faible que 1/60e de tour, par exemple 1/360e de tour, ou même une valeur encore plus faible, peut être choisie pour que la rotation de l'aiguille fixée sur l'axe du rotor

soit apparemment continue, ou pour d'autres applications.

Du fait que le couple moteur augmente en même temps que la dif-

férence entre la position réelle du rotor et celle qu'il devrait occuper, il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit spécial de

détection de la non rotation du rotor ni d'augmenter l'énergie four-

nie au moteur lorsque le rotor ne tourne pas à un instant o il devrait tourner parce que le couple résistant est plus élevé, à cet instant, que le couple moteur. A chaque instant suivant o le rotor devrait tourner, le couple moteur augmente, de sorte qu'il devient

supérieur au couple résistant à l'un ou l'autre de ces instants sui-

vants. A ce moment, le rotor tourne et rattrape d'un coup le retard

qu'il avait pris.

Enfin, l'énergie qui est fournie au rotor pour qu'il fasse un pas est beaucoup plus faible que dans le cas d'un moteur pas à pas classique. Le mouvement du rotor est donc beaucoup moins brusque que

dans un moteur classique, ce qui se traduit par une absence prati-

quement complète de vibration mécanique et de bruit au moment de la

rotation du rotor.

Le but mentionné ci-dessus est atteint par le procédé et le

dispositif de commande revendiqués.

L'invention va maintenant être décrite en détail à l'aide du dessin dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur destiné à être commandé par un circuit selon l'invention;

- la figure 2 représente schématiquement les champs magnéti-

ques agissant sur l'aimant du rotor; - la figure 3 est un schéma-bloc d'une forme d'exécution du circuit de commande selon l'invention; - les figures 4 et 5 sont des schémas détaillés des circuits décodeurs de la figure 3; - la figure 6 est un schéma partiel des circuits sélecteurs de la figure 3; - la figure 7 est un schéma détaillé du circuit formateur de la figure 3; - les figures 8a et 8b illustrent le fonctionnement du circuit de la figure 4; et

- les figures 9a, 9b, 10, 11a à 11d et 12 illustrent le fonc-

tionnement du circuit de la figure 3.

La figure 1 représente schématiquement un moteur semblable à

l'un de ceux qui sont décrits dans le brevet US-A 4 371 821 men-

tionné ci-dessus.

Ce moteur, qui est désigné par la référence 1, comprend un

rotor, non représenté complètement, dont fait partie un aimant per-

manent 2, en forme de cylindre.

L'axe 2a de ce cylindre est confondu avec l'axe de rotation du rotor, qui sera également désigné par 2a dans la suite de cette

description.

L'aimant permanent 2 a un axe d'aimantation diamétral 2b sensi-

blement perpendiculaire à l'axe de rotation 2a. Cet axe d'aimanta-

tion 2b est représenté, de manière classique, par une flèche dirigée

de son pôle sud à son pôle nord.

Le moteur 1 comporte en outre un stator comprenant trois pièces

polaires, 3, 4 et 5 ayant une réluctance magnétique faible.

Ces pièces polaires 3, 4 et 5 présentent chacune une face po- laire 3a, 4a et 5a respectivement, en forme de portion de cylindre

d'axe confondu avec l'axe de rotation 2a.

Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, le stator

comporte également trois isthmes, ou parties minces ayant une réluc-

tance relativement élevée, désignés par 6, 7 et 8.

Ces isthmes 6, 7 et 8 relient respectivement les pièces polai-

res 3 et 4, 3 et 5 et 4 et 5 par leurs extrémités o sont situées

les faces polaires 3a, 4a et 5a.

Ces faces polaires 3a, 4a et 5a et ces isthmes 6, 7 et 8 sont disposés de manière à former une surface cylindrique centrée sur l'axe de rotation 2a et qui délimite une ouverture 9 dans laquelle

se trouve le rotor.

Le stator comporte enfin deux armatures 10 et 11 qui relient

respectivement les pièces polaires 3 et 4 et 3 et 5 par leurs extré-

mités opposées aux faces polaires 3a, 4a et 5a.

Des bobines 12 et 13 sont respectivement disposées sur les armatures 10 et 11 et reliées à un circuit de commande 14 dont un

exemple sera décrit en détail plus loin.

En réponse à une tension fournie par le circuit de commande 14 d'une manière qui sera également décrite plus loin, la bobine 12 produit un champ magnétique, qui sera désigné par la suite par C12, dont les lignes de force sont symbolisées par la ligne 15. Ces lignes de force passent par l'armature 10 et la pièce polaire 4, traversent l'ouverture 9 entre les faces polaires 4a et 3a et se

referment à travers la pièce polaire 3.

De même, en réponse à une autre tension fournie par le circuit de commande 14, la bobine 13 produit un deuxième champ magnétique, qui sera désigné par la suite par C13, dont les lignes de force sont

symbolisées par la ligne 16. Ces lignes de force passent par l'arma-

ture 11 et la pièce polaire 5, traversent l'ouverture 9 entre les faces polaires 5a et 3a et se referment à travers la pièce polaire 3.

Z5859 01

Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, les faces

polaires 3a, 4a et 5a sont disposées de manière que les champs ma-

gnétiques C12 et C13 ont, dans l'ouverture 9, des directions perpen-

diculaires l'une à l'autre ainsi qu'à l'axe de rotation 2a. Ces directions forment en outre deux angles de 45 par rapport à une

droite 17 passant, dans le plan de la figure 1, par l'axe de rota-

tion 2a et le milieu de la face polaire 3a.

Le sens et l'intensité des champs magnétiques C12 et C13 dépen-

dent bien entendu du sens et de l'intensité des tensions appliquées

aux bobines 12 et, respectivement 13, par le circuit de commande 14.

Les flèches désignées par C12 et C13 à la figure 2 représentent schématiquement les résultantes, dans l'ouverture 9, de deux champs

magnétiques C12 et C13 dont les sens et les intensités ont été choi-

sis arbitrairement. La flèche désignée par CR représente le champ

magnétique résultant de la combinaison des deux champs C12 et C13.

La direction, le sens et l'intensité de ce champ magnétique CR dé-

pendent bien entendu du sens et de l'intensité des champs C12 et C13. Le champ magnétique CR agit de manière bien connue sur l'aimant permanent 2, qui n'a pas été représenté à la figure 2. Le rotor est donc soumis à un couple moteur qui, s'il est supérieur au couple

résistant exercé par la charge mécanique du rotor, provoque la rota-

tion de celui-ci jusqu'à la position o l'axe d'aimantation 2b de l'aimant 2 est parallèle à la direction du champ CR et de même sens

que celui-ci.

Le circuit de commande 14 est agencé de manière à fournir aux bobines 12 et 13 des courants dont le sens et l'intensité dépendent, d'une manière dont un exemple sera donné plus loin, d'un signal

d'entrée S qu'il reçoit à son entree 14a.

Ce signal S peut être constitué, par exemple, par une tension variant de manière continue ou non entre une valeur minimum et une valeur maximum. Le circuit 14 est alors agencé de manière que, pour chaque valeur de cette tension d'entrée, les tensions qu'il applique aux bobines 12 et 13 soient telles que le rotor du moteur prend une

position déterminée correspondant à cette valeur de la tension.

Ce signal S peut également être constitué par un ensemble de signaux logiques dont les diverses combinaisons correspondent chacune à une position désirée du rotor. Le circuit de commande 14 est alors agencé de manière que les tensions qu'il applique aux bobines soient telles que, pour chacune de ces combinaisons, le

rotor prend la position correspondant à cette combinaison.

Il faut noter que le circuit de commande 14 peut être agencé de manière que la relation qui existe entre le signal d'entrée S, de quelque nature qu'il soit, et la position angulaire du rotor soit quelconque, linéaire ou non. De même, ce circuit 14 peut être agencé de manière que l'intensité du champ CR soit constante pour toutes ses positions angulaires ou qu'elle varie selon ces positions en

suivant une loi quelconque.

La figure 3 illustre à titre d'exemple non limitatif une forme

d'exécution du circuit de commande selon l'invention, destiné à com-

mander le moteur d'une pièce d'horlogerie électronique.

Ce moteur, qui est représenté dans cette figure 3 par ses deux bobines désignées par les références 12 et 13 comme dans la figure 1, doit tourner dans cet exemple à une vitesse constante de un tour

en 60 secondes, et son couple doit être constant.

Pour remplir ces conditions, le champ magnétique CR doit tour-

ner, dans l'espace 9, également à la vitesse de un tour en 60 secon-

des, et son amplitude doit être constante. Les champs magnétiques C12 et C13, dont la combinaison dans l'espace 9 produit le champ CR, doivent donc être produits de manière que C12 = ICRI - sin ut (1) et C13 = ICRI * cos (wt + q) (2) o ICRI est l'intensité du champ CR, X = (2Â - 1/60) s-1 et un angle qui dépend de l'angle formé par les directions des champs C12

et C13 dans l'espace 9.

Dans le présent exemple, ces directions sont perpendiculaires et l'angle + est nul. Il n'en sera donc plus tenu compte dans la

suite de cette description.

Les champs magnétiques C12 et C13 sont respectivement propor-

tionnels aux courants I12 et I13 qui circulent dans les bobines 12 et 13, et donc aux tensions U12 et U13 qui sont appliquées à ces bobines 12 et 13. Ces tensions U12 et U13 doivent donc être données par les relations U12 = Uo sin wt (3)

et U13 = Uo cos wt (4).

Il est cependant difficile, dans une pièce d'horlogerie élec-

tronique, de créer des tensions variant de manière sinusoïdale en fonction du temps.

Le circuit de commande 14 de la figure 3, qui va être mainte-

nant décrit, produit des tensions U12 et U13 qui varient de manière

quasi-sinusoïdales en fonction du temps. Comme cela sera montré ci-

dessous, ces tensions U12 et U13 produites par le circuit de com-

mande 14 varient par paliers successifs ayant chacun une durée de une seconde. La valeur de ces tensions U12 et U13, qui est constante pendant chacun de ces paliers, est pratiquement égale à la tension calculée à l'aide des équations (3) et (4) ci-dessus pour un instant

t situé au milieu du palier considéré.

Ainsi, par exemple, pendant la première seconde d'une période commençant à un instant initial to pour lequel la variable t des équations ci-dessus est égale à zéro, les tensions U12 et U13 ont des valeurs données par 2q U12 Uo sin 60-s ' 0,5 s et U13 Uo cos 620s 0,5 s Pendant la deuxième seconde de cette même période, ces tensions sont données par U12 Uo sin 62s * 1,5 s 2s et U13 Uo cos 60 s ' 1,5 s etc.

Le circuit de commande 14 comporte, dans cet exemple, un cir-

cuit oscillateur 31 qui fournit à sa sortie 31a un signal périodique

ayant une fréquence de 32'768 Hz.

Il faut noter que, dans la suite de cette description, les dif-

férents signaux seront désignés par la référence du point o ils sont produits. Ainsi, par exemple, le signal à 32'768 Hz produit par

la sortie 31a de l'oscillateur 31 sera appelé "signal 31a". En ou-

tre, sauf mention explicite, tous les signaux décrits dans cette

description sont des signaux logiques, c'est-à-dire que la tension

qui les représente peut prendre deux valeurs distinctes. L'une de ces valeurs est sensiblement égale à la tension du pôle négatif de la source d'énergie électrique, non représentée, qui alimente le circuit. L'autre est sensiblement égale à la tension du pôle positif de cette source d'énergie. Ces deux tensions représentent les états

logiques "0" et, respectivement, "1" de ces signaux.

Le signal 31a est appliqué à l'entrée CL d'un compteur 32 for-

mé, de manière classique, par 15 flip-flops connectés en cascade.

Les sorties des six premiers de ces flip-flops, qui ne sont pas re-

présentés séparément, sont désignées par les références 32a à 32f et

délivrent des signaux périodiques ayant respectivement des fréquen-

ces de 16'384 Hz, 8'192 Hz, 4'096 Hz, 2'048 Hz, 1'024 Hz et 512 Hz.

La sortie du dernier de ces flip-flops, désignée par la référence 32g, délivre un signal ayant une fréquence de 1 Hz. Les signaux 31a et 32a à 32f sont appliqués aux entrées 33a à 33g d'un décodeur 33 qui est représenté en détail à la figure 4. Ce décodeur 33 est formé de quatorze portes ET désignées par les références 33.1 à 33.14 dont

les entrées sont reliées aux entrées 33a à 33f de la manière indi-

quée dans cette figure 4 et dont les sorties constituent les sorties 33h à 33u du décodeur 33. La sortie 33v de ce dernier est reliée directement à son entrée 33g. Le circuit de commande 14 comporte en outre un autre décodeur 34 dont les entrées 34a à 34d reçoivent les

signaux délivrés par les sorties 35a à 35d d'un compteur 35.

Ce compteur 35, qui ne fait pas partie du circuit de commande

14 proprement dit, est formé par quatre flip-flops connectés en cas-

cade et comprend en outre les éléments nécessaires pour que sa capa-

cité de comptage soit limitée à 15. Dans le cas particulier repré-

senté à la figure 3, l'entrée CL de ce compteur 35 est reliée à la sortie 32g du compteur 32. Les états logiques des signaux 32d, 32c, 32b et 32a, pris dans cet ordre, forment donc successivement et cycliquement les quinze nombres binaires 0000 à 1110, au rythme de

un nombre par seconde.

Le décodeur 34 est représenté en détail à la figure 5. Il est formé de quinze portes ET désignées par les références 34.1 à 34.15

et de quatre inverseurs désignés par les références 34.16 à 34.19.

Les entrées de ces divers circuits sont reliés aux entrées 34a à 34d de la manière indiquée dans cette figure 5. Les sorties des portes

34.1 à 34.15 constituent les sorties 34e à 34s du décodeur 34.

Les quinze sorties h a v du décodeur 33 sont reliées aux quinze premières entrées al à ol d'un circuit sélecteur 36 dans l'ordre alphabétique normal, c'est-a-dire que la sortie h est reliée à l'entrée al, la sortie i à l'entrée bl, et ainsi de suite jusqu'à-la

sortie v qui est reliée à l'entrée ol.

Le circuit sélecteur 36 comporte en outre quinze deuxièmes

entrées a2 à o2 qui sont reliées, également dans l'ordre alphabéti-

que normal, aux quinze sorties e à s du décodeur 34.-

Le sélecteur 36 est représenté en détail à la figure 6. Il est formé de quinze portes ET 36.1 à 36.15 ayant chacune une première entrée reliée à l'une des quinze premières entrées al à ol et une

deuxième entrée reliée à l'une des quinze deuxièmes entrées a2 à o2.

Pour ne pas charger inutilement le dessin, seules les portes 36.1 à 36.3, 36.8 et 36.13 à 36.15 et les entrées correspondentes al à cl, a2 à c2, hl, h2, ml à ol et m2 à o2 ont été représentées dans

la figure 6.

Les sorties des quinze portes 36.1 à 36.15 sont reliées aux entrées d'une porte OU 36.16 dont la sortie constitue la sortie p du

circuit 36.

Les quinze sorties h à v du décodeur 33 sont également reliées aux quinze premières entrées al à ol d'un deuxième circuit sélecteur

37, mais dans l'ordre alphabétique inverse, c'est-à-dire que la sor-

tie h est reliée à l'entrée ol, la sortie i à l'entrée nl, et ainsi de suite jusqu'à la sortie v qui est reliée à l'entrée al. Les quinze deuxièmes entrées du circuit sélecteur 37 sont aussi

reliées aux quinze sorties e à s du décodeur 34, dans l'ordre alpha-

bétique normal.

Le circuit sélecteur 37 est presque identique au circuit sélec-

teur 36, et il est également représenté par la figure 6 dans la-

quelle les chiffres de référence entre parenthèses le concernent. La seule différence entre ces deux circuits 36 à et 37 est constituée

par l'inverseur 37.17 qui, dans le cas du sélecteur 37, est inter-

calé entre l'entrée al et la première entrée de la porte 37.1. Le reste du circuit 37 est identique au circuit 36 et ne sera pas

décrit en détail ici.

Les sorties p des deux sélecteurs 36 et 37 sont respectivement reliees aux entrées R de remise à zero de deux flip-flops 38 et 39, de type T. L'entrée d'horloge CL du flip-flop 38 est reliee à la sortie F du compteur 32 par l'intermédiaire d'un inverseur 40, alors que l'entrée d'horloge CL du flip-flop 39 est reliée directement à cette

meme sortie.

Le circuit de commande 14 comporte enfin un circuit formateur 41 ayant deux rntrêes-a-et b respectivement reliées aux sorties Q

des flip-flops 38 et 39 et deux entrées c et d respectivement re-

liees aux sorties a et b d'un compteur 42.

Le compteur 42 est constitué de deux flip-flops, non représen-

tés séparément, qui sont connectés en cascade de manière que la

capacité de comptage du compteur 42 soit de quatre.

Le circuit formateur 41 comporte en outre trois sorties e, f et g. La sortie e est reliée à la première borne de la bobine 12 du moteur 1, la sortie f est reliée à la deuxième borne de cette bobine 12 et à la première borne de la bobine 13, et la sortie g est reliée

à la deuxième borne de cette bobine 13.

Le circuit formateur 41 est représenté en détail à la figure 7.

Il comporte six portes ET 41.1 à 41.6, trois portes OU 41.7 à 41.9, une porte OU-Exclusif 41.10 et deux inverseurs 41.11 et 41.12: Ces divers circuits sont reliés entre eux et avec les entrées a et d de

la manière représentee.

Le circuit formateur 41 comporte en outre six transistors MOS

T1 à T6. Les transistors T1, T3 et T5 sont de type p et leurs sour-

ces sont reliées, ensemble, à la borne positive de la source d'ali-

mentation du circuit, désignée par +. Ils sont donc conducteurs lorsque leur grille est à l'état logique "0" et bloqués lorsque leur grille est à l'état "1". Les transistors T2, T4 et T6 sont de type n et leurs sources sont reliées, ensemble, à la borne negative de la

source d'alimentation du circuit, désignée par -. Ils sont donc blo-

qués lorsque leur grille est à l'état logique "O" et conducteurs

* lorsque leur grille est à l'état "1".

Les drains des transistors T1 et T2 sont reliés, ensemble, à la sortie e, ceux des transistors T3 et T4 sont reliés à la sortie f,

et ceux des transistors T5 et T6 sont reliés à la sortie g.

Enfin, les grilles des transistors T1 et T2 sont reliées, en-

semble, à la sortie de la porte 41.7, celles des transistors T3 et

T4 sont reliées à la sortie de la porte 41.8, et celles des transis-

tors T5 et T6 sont reliées à la sortie de la porte 41.9.

Le fonctionnement du circuit de commande de la figure 3 va maintenant être décrit à l'aide des figures 8a, 8b, 9a, 9b, 10, 11a

à 11d, et 12.

Il faut noter que, dans cet exemple, chacun des flip-flops qui composent les compteurs 32, 35 et 42 change d'état, de manière clas-

sique, chaque fois que la sortie du flip-flop qui le précède passe de l'état logique "1" à l'état logique "0". Le premier flip-flop du

compteur 32 change d'état chaque fois que la sortie 31a de l'oscil-

lateur 31 passe de l'état "1" à l'état "0".

Il en résulte que, à chaque instant o la sortie 42b du comp-

teur 42 change d'état, toutes les sorties des compteurs 32 et 35 ainsi que la sortie 42a passent simultanément de l'état "1" à l'état "0", à l'exception de la sortie 35a du compteur 35 qui est déjà à

l'état "0" à cet instant et qui y reste.

Par contre, les deux flip-flops 38 et 39 changent d'état chaque fois que leur entrée d'horloge CL passe de l'état logique "0" à l'état logique "1", pour autant que leur entrée de remise à zéro R soit à l'état "0". Si cette entrée R est à l'état "1", leur sortie Q est maintenue à l'état "0", indépendamment de l'état de leur entrée

d'horloge CL.

Il faut encore noter que l'échelle des temps n'est pas la même

dans les différentes figures 8 à 12.

La période du signal 32g étant de une seconde, et les compteurs et 42 ayant des capacités de comptage respectives de quinze et de

quatre, la période du signal 42b est égale à soixante secondes.

Cette période sera appelée période PO dans la suite de cette des-

cription, et son instant initial, choisi arbitrairement à un instant

o le signal 42b passe de l'état "1" à l'état "0", sera appelé ins-

tant tO.

Pendant chaque période P0, les sorties 42a et 42b présentent

successivement quatre combinaisons différentes de leurs états logi-

ques. Chaque combinaison est présente pendant quinze secondes.

Chacune de ces périodes de quinze secondes sera appelée période

P1 dans la suite de cette description, et son instant initial, choi-

si de manière arbitraire à un instant o le signal 35d passe de

l'état "1" à l'état "0", sera appelé instant tl.

Pendant chaque période P1, les sorties a à d du compteur 35 présentent successivement quinze combinaisons différentes de leurs

états logiques. Chaque combinaison est présente pendant une seconde.

Ces périodes de une seconde seront appelées périodes P2 dans la

suite de cette description, et leur instant initial, choisi arbi-

lO trairement à un instant o le signal 32g passe de l'état "1" à

l'état "0"o, sera appelé instant t2.

Enfin, pendant chaque période du signal 32e, qui sera appelée

période P3 dans la suite de cette description, les sorties a de

l'oscillateur 31 et a à e du compteur 32 présentent successivement soixante-quatre combinaisons logiques différentes. L'instant initial

de chaque période P3, choisi arbitrairement à un instant o le si-

gnal 32e passe de l'état "1" à l'état "0", sera appelé instant t3

dans la suite de cette description.

Il découle de ce qui précède que chaque instant tO coïncide avec un instant tl, un instant t2 et un instant t3; de même, chaque instant tl coïncide avec un instant t2 et un instant t3, et chaque

instant t2 coïncide avec lin instant t3.

A chaque instant t3, les sorties h à v du décodeur 33 passent toutes de l'état "1" à l'état "0". Ces sorties repassent ensuite successivement à l'état "1" à des instants qui dépendent évidemment

de la configuration du décodeur 33.

Il faut noter que chaque temps T qui sépare un instant t3 de l'instant o une des sorties du décodeur 33 repasse à l'état "1" est égal au produit d'un nombre entier E par la durée d'une demi-période

du signal 31a, soit 15,2 microsecondes environ.

Pour une raison qui sera rendue évidente dans la suite de cette

description, la configuration du décodeur 33 a été choisie de

manière que ces nombres E soient les entiers les plus proches des nombres F calculés à l'aide de la relation suivante: À (2i - 1) F = 64 À sin 15 - 2 dans laquelle i est le numéro d'ordre de la sortie du décodeur 33 considérée, c'est-à-dire que i = 1 pour la sortie 33h, i = 2 pour la

sortie 33i, etc., jusqu'à i = 15 pour la sortie 33v.

Le tableau de la figure 8a indique pour chaque sortie h à v du décodeur 33 son numéro d'ordre i, ainsi que le nombre E et le temps

T correspondants, déterminés de la manière décrite ci-dessus.

Les numéros d'ordre i et les temps T correspondants ont été également reportés en abscisse et, respectivement, en ordonnée de la figure 8b qui montre ainsi, de manière graphique, la variation de ce

temps T en fonction de ces numéros d'ordre i.

Les points représentant les temps T pour chaque valeur du nu-

méro d'ordre i sont approximativement situés sur le premier quart d'une sinusoïde, à cause de la manière dont les nombres E mentionnés ci-dessus ont été choisis. En d'autres termes, le temps T varie en fonction du numéro d'ordre i quasiment comme le sinus d'un angle variant de 0 à 90 , ou, ce qui revient au même, comme le cosinus

d'un angle variant de 270 à 360 .

Dans la suite de cette description, la variation du temps T en

fonction du numéro d'ordre i sera qualifiée, pour cette raison, de

quasi-sinusoïdale croissante.

Certaines sorties du décodeur 33 passent plusieurs fois de l'état "0" à l'état "1" pendant chaque période P3. Il sera rendu

évident dans la suite de cette description que seul le premier pas-

sage de l'état "0" à l'état "1" qui suit chaque instant t3 est si-

gnificatif.

Il est facile de voir que lorsque l'une des entrées a2 à o2 du sélecteur 36 est à l'état "1", la sortie p de ce sélecteur 36 prend le même état que celle de ses entrées al à ol qui est désignée par

la même lettre.

Les entrées a2 à o2 de ce sélecteur 36, qui sont reliées aux sorties e à s du décodeur 34, prennent donc successivement l'état "1", chacune pendant une période P2 de une seconde. La sortie p de ce sélecteur 36 délivre donc successivement, pendant une période P2 chaque fois, le signal produit par une des sorties h à v du décodeur 33. Il découle de ce qui précède que, à l'intérieur de chaque période P2, le temps Tl qui s'écoule entre chaque instant t3 et l'instant o la sortie p du sélecteur 36 passe à l'état "1" pour la première fois est constant. Chaque temps T1 est identique au temps T indiqué dans la tableau de la figure 8a pour la sortie du décodeur 33 qui a le même numéro d'ordre que la sortie du décodeur 34 qui est à l'état "1" pendant cette période P2.

Par contre, pendant chaque période P1, qui comprend, rappelons-

le, quinze périodes P2 successives, le temps T1 varie et prend les unes après les autres les quinze valeurs indiquées dans le tableau

de la figure 8a.

La figure 8b représente donc également la variation du temps T1 pendant une période P1, les chiffres de 1 à 15 portés en abscisse désignant alors le numéro d'ordre des périodes P2 dans cette période P1. Cette variation du temps T1 pendant chaque période P1 peut donc

également être qualifiée de quasi-sinusoïdales croissante.

A chaque instant t3, la sortie Q du flip-flop 38 passe de l'é-

tat "'0" à l'état "1" en réponse au passage du signal 32f de l'état

"1" à l'état "0".

L'entrée de remise à zéro R du flip-flop 38 étant reliée à la sortie p du sélecteur 36, cette sortie Q38 reste donc dans cet état

"1" pendant un temps égal au temps Tl défini ci-dessus.

Comme ces temps T1 sont au plus égaux à une demi-période du signal 32f, la sortie Q38 est toujours remise à l'état "0" avant l'instant t3 suivant. Cette sortie Q38 délivre donc un signal ayant la forme d'impulsions successives, qui seront appelées impulsions

Q38 dans la suite de cette description, qui commencent à chaque ins-

tant t3 et dont la période est constante et égale à la période du

signal 32f, soit 1,95 millisecondes environ.

Pendant chaque période P2, la sortie Q38 délivre 512 impul-

sions dont la durée est constante et égale au temps Tl mentionné ci-

dessus. Pendant chaque période P1, la durée de ces impulsions Q38 varie donc comme ce temps T1, c'est-à-dire de la manière quasi-sinusoïdale

croissante définie ci-dessus.

Il faut noter que, puisque la période des impulsions Q38 est constante, le rapport cyclique R de ces impulsions Q38 varie comme leur durée, c'està-dire aussi de manière quasi-sinusoidale croissante. Les différentes valeurs de ce rapports cyclique P sont

également indiquées dans le tableau de la figure 8a.

Il faut également noter que, à la fin de chaque période Pi, la durée et le rapport cyclique des impulsions Q38 repassent de leur valeur maximum à leur valeur minimum. Une demi-période du signal 32f après chaque instant t3, ce signal 32f passe à l'état "1". La sortie Q du flip-flop 39 passe donc à l'état "1" et y reste jusqu'à ce que la sortie p du sélecteur

37 passe à l'état "1" pour la première fois.

Ce sélecteur 37 étant presque identique au sélecteur 36, il est aisé de voir que cette sortie Q du flip-flop 39 délivre également des impulsions ayant une période constante de 1,95 millisecondes,

qui seront appelées impulsions Q39 dans la suite de cette descrip-

tion. Comme pour les impulsions Q38, 512 impulsions Q39 de même durée

sont produites pendant chaque période P2.

Mais les entrées al à ol des sélecteurs 36 et 37 sont reliées aux sorties h à v du décodeur 33 dans des ordres inverses l'un de l'autre. Pendant chaque période P1, la durée et le rapport cyclique des impulsions Q39 prennent donc successivement les diverses valeurs indiquées dans le tableau de la figure 8a, pendant une seconde chaque fois, en commençant par le bas de ce tableau. Ainsi, lorsque la sortie e du décodeur 34 est à l'état "1", les impulsions Q39 ont une durée de 976,6 microsecondes, et lorsque la sortie s de ce décodeur 34 est à l'état "1", la durée de ces impulsions Q39 est de

,8 microsecondes.

Dans chaque période P1, la durée des impulsions Q39 varie donc comme le cosinus d'un angle variant de 0 à 90 , ou, ce qui revient au même, comme le sinus d'un angle variant de 90 à 180 . Dans la

suite de cette description, cette variation sera qualifiée de quasi-

sinusoïdale décroissante.

Il faut noter que l'inverseur 37.17 qui est disposé entre l'en-

trée al et la première entrée de la porte 37.1 dans le sélecteur 37 a été prévu pour que la sortie Q du flip-flop 39 soit remise à l'état "0" par le passage du signal 32f de l'état "1" à l'état "0"

lorsque la sortie e du décodeur 34 est à l'état "1".

Il faut également noter que les impulsions Q38 et Q39 ne se superposent jamais, puisque les premières commencent lorsque le

signal 32f passe de l'état "1" à l'état "0", que les deuxièmes com-

mencent lorsque ce signal 32f passe de l'état "0" à l'état "1", et que leur durée maximum est justement égale à une demi-période de ce

signal 32f.

Les diverses durées de ces impulsions sont indiquées en poin-

tillé dans les figures 9a et 9b.

Il faut encore noter que, comme cela a déjà été mentionné ci-

dessus, les impulsions qui apparaissent sur quelques-unes des sor-

ties 33h à 33u du décodeur 33 après le premier passage de l'état "0" à l'état "1" du signal correspondant n'ont aucune influence sur le

fonctionnement du circuit. En effet, lorsqu'elles atteignent l'en-

trée R du flip-flop 38 ou du flip-flop 39, la sortie Q de celui-ci

est déjà à l'état "0" et n'est plus influencée par ces impulsions.

En résumé, pendant chacune des quinze périodes P2 de chaque période P1, les sorties Q des flip-flops 38 et 39 délivrent chacune 512 impulsions Q38, respectivement Q39, de durée T1 et de rapport

cyclique R constants. Pendant chaque période P1, la durée et le rap-

port cyclique des impulsions Q38 varient de la manière qui a été définie ci-dessus comme quasi-sinusoldale croissante, et la durée et le rapport cyclique des impulsions Q39 varient de la manière qui a

été définie ci-dessus comme quasi-sinusoidale décroissante.

Le fonctionnement du circuit formateur 41 va être maintenant

décrit à l'aide des figures 11a à 11d. Chacune de ces figures illus-

tre le fonctionnement de ce circuit pour l'une des quatre périodes

P1 qui se succèdent dans chaque période PO.

Lorsque les deux entrées a et b du circuit formateur 41 sont à l'état "0", c'est-à-dire lorsqu'aucune des sorties Q des flip-flops 38 et 39 ne délivre d'impulsion, les grilles de tous les transistors T1 à T6 sont à l'état "0". Les transistors T1, T3 et T5 sont donc

conducteurs, alors que les transistors T2, T4 et T6 sont bloqués.

Les bornes des bobines 12 et 13 sont ainsi toutes reliées à la borne positive de la source d'alimentation, et aucun courant ne circule

dans ces bobines.

A l'instant tO, les deux sorties a et b du compteur 42 passent à l'état "0". Elles restent dans cet état pendant une période P1

complète, c'est-à-dire pendant 15 secondes (figure lia).

Pendant ces quinze secondes, les impulsions Q38 reçues par l'entrée a du circuit 41 sont transmises aux grilles des transistors T1 et T2 par les portes 41.1 et 41.7, alors que les impulsions Q39 reçues par l'entrée b du circuit 41 sont transmises aux grilles des transistors T5 et T6 par les portes 41.6 et 41.9. Les grilles des

transistors T3 et T4 restent en permanence à l'état "0".

Pendant les impulsions Q38, les transistors T2, T3 et T5 sont

donc conducteurs, alors que les transistors T1, T4 et T6 sont blo-

qués. La bobine 12 est ainsi soumise à une tension dans un sens défini arbitrairement comme positif, alors que les deux bornes de la

bobine 13 restent reliées au pôle positif de la source d'alimen-

tation. De même, pendant les impulsions Q39, les transistors T1, T3 et T6 sont conducteurs, alors que les transistors T2, T4 et T5 sont bloqués. La bobine 13 est donc soumise à une tension dans un sens

qui est aussi défini arbitrairement comme positif.

Ces impulsions de tension sont représentées dans la figure 11a ainsi que dans les figures 11b à 11d qui seront décrites plus loin,

avec les références U12i et, respectivement, U13i.

Ces impulsions de tension U12i et U13i ont bien entendu les

mêmes rapports cycliques R que les impulsions Q38 et, respective-

ment, Q39.

Il a été indiqué ci-dessus que la direction du champ CR dans l'espace 9, et donc la position du rotor, dépendent de l'intensité

des champs C12 et C13. Cette intensité dépend bien entendu de l'in-

tensité des courants qui circulent dans les bobines 12 et 13 en

réponse aux tensions U12 et U13 qui leur sont appliquées.

En raison de l'effet de filtrage produit par l'inductivitê des

bobines 12 et 13 et par l'inertie du rotor et des éléments mécani-

ques qu'il entraîne, la position de ce rotor ne dépend pas, dans le présent exemple, de la valeur instantanée des tensions appliquées

aux bobines 12 et 13, mais de leurs valeurs moyennes.

Ces valeurs moyennes sont celles qui sont désignées par U12 et

U13 dans les équations (3) et (4) ci-dessus.

Ces tensions U12 et U13 ont bien entendu le même signe que les impulsions de tension U12i et U13i, et elles sont égales, en valeur absolue, au produit de la tension de la source d'alimentation par le

rapport cyclique de ces impulsions U12i et, respectivement, U13i.

Pendant les quinze secondes de la première période P1 qui suit

l'instant tO, les tensions U12 et U13 sont donc toutes deux positi-

ves. En outre, comme le rapport cyclique des impulsions U12i varie

de la manière quasi-sinusoïdale croissante qui a été définie ci-

dessus, la tension U12 varie également de cette manière. De même, comme le rapport cyclique des impulsions U13i varie de la manière quasisinusoidale décroissante définie ci-dessus, la tension U13

varie également de cette manière.

En d'autres termes, pendant cette première période P1 après

l'instant tO, la tension U12 est positive et croit de manière quasi-

sinusoïdale de 2,3 % à 50 % de la tension de la source d'alimenta-

tion, et la tension U13 est également positive mais décroît, égale-

ment de manière quasi-sinusoïdale, de 50 % à 2,3 % de la tension de

la source d'alimentation.

Quinze secondes après l'instant tO, la sortie a du compteur 42

passe à l'état "1", la sortie b de ce compteur restant à l'état "0".

Ces deux sorties restent dans cet état à nouveau pendant une période

P1 complète (figure 11b).

Pendant les quinze secondes de cette deuxième période P1, les impulsions Q38 sont transmises aux grilles des transistors T1 et T2 par l'intermédiaire des portes 41.1 et 41.7, et aux grilles des

transistors T3 et T4 par l'intermédiaire des portes 41.4 et 41.8.

Les impulsions Q39 sont aussi transmises aux grilles des transistors T1 et T2 par l'intermédiaire des portes 41.2 et 41.7. Les grilles

des transistors T5 et T6 restent en permanence à l'état "0".

Pendant les impulsions Q38, les transistors T1, T3 et T6 sont donc bloqués et les transistors T2, T4 et T5 sont conducteurs. Les deux bornes de la bobine 12 sont ainsi reliées au pôle négatif de la source d'alimentation, et une tension négative est appliquée à la

bobine 13.

Pendant les impulsions Q39, les transistors Tl, T4 et T6 sont

bloqués, alors que les transistors T2, T3 et T5 sont conducteurs.

Une tension positive est donc appliquée à la bobine 12, alors que les deux bornes de la bobine 13 restent reliées au pôle positif

de la source d'alimentation.

Pendant cette deuxième période P1, les impulsions de tension U12i sont donc positives et ont le même rapport cyclique que les

impulsions Q39, alors que les impulsions de tension U13i sont néga-

tives et ont le même rapport cyclique que les impulsions Q38.

La tension U12 est donc positive et décroît, toujours de ma-

nière quasi-sinusoïdale, de 50 %/ à 2,3 % de la tension d'alimenta-

tion. La tension U13 est, elle, négative et croit en valeur abso-

lue, de manière quasi-sinusoidale, de 2,3 % à 50 % de la tension d'alimentation. Trente secondes après l'instant tO, la sortie a du compteur 42 repasse à l'état "0", et sa sortie b passe à l'état "1". Ces deux sorties restent dans cet état pendant une troisième période P1

complète (figure 11c).

Pendant les quinze secondes de cette troisième période P1, les impulsions Q38 sont transmises aux grilles des transistors T3, T4,

T5 et T6, par l'intermédiaire des portes 41.4 et 41.8 et, respecti-

vement, 41.5 et 41.9. Les impulsions Q39 sont transmises aux grilles des transistors T1, T2, T3 et T4 par l'intermédiaire des portes 41.3

et 41.8.

Il est facile de voir que, dans ces conditions, la tension U12 est négative et croît, en valeur absolue, de 2,3 % à 50 % de la tension d'alimentation, et que la tension U13 est également négative

mais qu'elle décroît, en valeur absolue, de 50 % à 2,3 % de la ten-

sion d'alimentation, les deux tensions variant toujours de la même

manière quasi-sinusoïdale.

Quarante-cinq secondes après l'instant tO, la sortie a du comp-

teur 42 repasse à l'état "1", sa sortie b restant à l'état "1". Ces deux sorties restent dans cet état pendant une quatrième période P1 complète. Pendant les quinze secondes de cette quatrième période P1, les impulsions Q38 sont transmises aux grilles des transistors T5 et T6 par l'intermédiaire des portes 41.5 et 41.9, et les impulsions Q39 sont transmises aux grilles des transistors T3, T4, T5 et T6 par l'intermédiaire des portes 41.3 et 41.8 et, respectivement, 41.6 et 41.9. Les grilles des transistors T1 et T2 restent en permanence à

l'état "0".

Il est également facile de voir que, dans ces conditions, la tension U12 est négative et décroit, en valeur absolue, de 50 % à 2,3 % de la tension d'alimentation, et que la tension U13 est posi- tive et croit de 2,3 % à 50 % de la tension d'alimentation, ces deux tensions U12 et U13 variant toujours de la manière quasi-sinusoidale

décrite ci-dessus.

A la fin de cette quatrième période P1, les deux sorties a et b du compteur 42 repassent à l'état "0". Le circuit se retrouve dans

la situation o il se trouvait à l'instant tO. Le circuit 41 recom-

mence donc à fonctionner comme cela a été décrit ci-dessus.

Les explications qui précèdent, ainsi que la figure 12 qui re-

présente les tensions U12 et U13 pendant une période PO complète, montrent bien que les tensions U12 et U13 varient, pendant cette période PO, quasiment comme le sinus et, respectivement, le cosinus,

d'un angle compris entre 0 et 360 .

Plus précisément, les tensions U12 et U13 varient par paliers successifs ayant chacun une durée égale à une période P2, soit une

seconde, et pendant chacun de ces paliers, ces tensions ont prati-

quement la valeur qu'auraient des tensions purement sinusoïdales à

un instant situé au milieu de la période P2 considérée.

Ceci permet d'expliquer comment les nombres E du tableau de la figure 8a ont été choisis. Rappelons que ces nombres E sont les nombres entiers les plus proches des nombres F donnés par l'équation F = 64 sin 90 - (2i - 1) F = 64 À sin 15 - 2 dans laquelle i est le numéro d'ordre de la sortie du décodeur 33 considérée et, également, de la période P2 pendant laquelle le

signal de cette sortie apparait à la sortie p du sélecteur 36.

Le terme "90 " de l'équation ci-dessus provient du fait qu'il est évidemment suffisant de déterminer les différentes valeurs des nombres E pour un quart de la période PO qui, en termes d'angle,

correspond à 360 .

2i - 1 Le terme 15 - 2 provient du fait que chaque quart de la période PO, c'est-à-dire chaque période P1, a été divisé en quinze périodes P2 pendant chacune desquelles la tension U12 doit prendre aussi

exactement que possible la valeur qu'aurait une tension purement si-

nuso-dale à un instant situé au milieu de la période P2 considérée.

Enfin, les différents temps T1 ou, ce qui revient au même, les diverses durées des impulsions Q38 et Q39 doivent être des multiples de la plus petite unité de temps disponible dans le circuit pour

assurer une précision aussi grande que possible des valeurs desten-

sions U12 et U13 par rapport aux valeurs qu'auraient des tensions purement sinusoïdales. Cette plus petite unité de temps est égale à

la durée d'une demi-période du signal 31a.

Comme, dans le présent exemple, les impulsions Q38 et Q39 ne doivent en outre pas se superposer pour permettre de n'utiliser que six transistors de puissance dans le circuit de commande du moteur (les transistors T1 à T6 de l'exemple de la figure 7), et que la période de ces impulsions Q38 et Q39 a été choisie arbitrairement égale à la période du signal 32f, leur durée doit être au maximum

égale à une demi-période de ce signal 32f.

Le terme "64" a donc été introduit dans l'équation ci-dessus parce qu'il est le nombre de demi-périodes du signal 31a comprises

dans chaque demi-période du signal 32f. -

Il a été montré ci-dessus que, pendant chaque période PO, les tensions U12 et U13 varient quasiment comme le sinus, respectivement

le cosinus, d'un angle variant de 0 à 350 .

Les champs magnétiques C12 et C13 produits dans l'ouverture 9 du stator du moteur 1 sont proportionnels à ces tensions U12 et U13 et ont donc les mêmes variations que celles-ci. Il en découle que, pendant chaque période P2, le champ magnétique CR résultant de la combinaison de ces deux champs C12 et C13 a une direction et un sens qui sont fixes et qui dépendent de la valeur des tensions U12 et, respectivement, U13 pendant cette période P2. Il en découle également que ce champ magnétique CR tourne de 360 , en gardant une

intensité pratiquement constante, pendant chacune des périodes PO.

Les dimensions du moteur, et notamment le nombre de spires et la résistance interne des bobines 12 et 13, sont évidemment choisies de manière que l'intensité du champ CR soit suffisante pour que le couple appliqué au rotor en réponse à l'interaction de ce champ CR avec le champ de l'aimant permanent 2 soit, dans des conditions normales de fonctionnement, supérieur au couple résistant appliqué à

ce rotor par les éléments mécaniques qu'il doit entraîner.

Dans ces conditions normales, le rotor tourne donc au début de chaque période P2, de manière que le champ magnétique de l'aimant 2 ait toujours une direction parallèle à celle du champ CR et le même

sens que celui-ci.

Pendant chaque période P0, le rotor effectue donc une rotation

de 360 , comme le champ CR, en fournissant un couple qui est cons-

tant. Cependant, si, pour une raison quelconque, le couple résistant est supérieur au couple moteur à un des instants t2, le rotor ne tourne évidemment pas. Comme le champ CR continue à tourner, l'angle entre celuici et le champ magnétique de l'aimant 2 augmente à chaque instant t2 suivant. Le couple exercé sur le rotor augmente donc également et finit, très probablement, par dépasser le couple résistant qui s'oppose à la rotation du rotor. A ce moment, le rotor

se met à tourner et rattrape, d'un coup, le retard qu'il avait pris.

Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'ensemble des signaux pré-

sents aux sorties des compteurs 35 et 42 constitue le signal d'en-

tree S du circuit de commande 14. A chaque combinaison des états logiques de ces sorties correspond une et une seule position du

champ magnétique CR, et donc du rotor du moteur.

En outre, comme l'entrée CL du compteur 42 reçoit un signal périodique ayant une fréquence de 1 Hz, ces combinaisons se suivent

* logiquement et régulièrement, et le rotor tourne également réguliè-

rement de 6 par seconde.

Ces chiffres ne sont évidemment donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. D'une manière générale, si le signal S peut prendre N valeurs distinctes, il sera toujours possible d'agencer le circuit

de commande 14 de manière que le rotor prenne une et une seule po-

sition pour chacune de ces N valeurs. Si ces N positions du rotor doivent être réparties uniformément, il est facile de voir que les tensions U12 et U13 doivent être respectivement proportionnelles à sin -36 (2i - 1) et à cos)60 (2i - 1). Dans ces expressions, i 3602 (2i -1) et a cos (2i-N représente le numéro d'ordre de la valeur du signal S considéree, et donc également le numéro d'ordre de la position que prend le rotor pour cette valeur du signal S. Ce nombre i est donc un nombre entier plus grand que zéro et inférieur ou égal à N. Les mêmes expressions doivent bien entendu être utilisées pour déterminer la disposition des éléments du décodeur 33, et les autres parties du circuit 14 doivent également être modifiées en consé- quence. Toujours de manière générale, on voit que le circuit produisant

les tensions U12 et U13 est particulièrement simple à réaliser lors-

que le nombre N de valeurs distinctes du signal d'entrée S est un multiple de quatre, et que ce signal d'entrée S est composé d'une pluralité de n signaux logiques, avec bien entendu 2n, N. Dans ce cas, il est avantageuxd'utiliser les (n - 2) signaux logiques ayant les poids les plus faibles, correspondant aux signaux fournis par les sorties a à d du compteur 35 dans l'exemple de la figure 3, pour produire des trains d'impulsions comparables aux impulsions Q38 et Q39 décrites ci-dessus, c'est-à-dire dont les

rapports cycliques sont des fonctions quasi-sinusoïdales respective-

ment croissante et décroissante du signal S. Ces trains d'impulsions sont alors appliqués aux bobines du moteur, après une amplification adéquate, en fonction de l'état des

deux signaux logiques ayant le poids le plus fort parmi les n si-

gnaux logiques formant le signal S, c'est-à-dire les signaux corres-

pondant aux signaux fournis par les sorties a et b du compteur 42

dans l'exemple de la figure 3.

Dans cet exemple de la figure 3, les différentes valeurs du signal d'entrée S se succèdent à intervalles réguliers et dans un

ordre croissant. Il en résulte que le rotor du moteur tourne égale-

ment régulièrement, et toujours dans le même sens.

Pour le faire tourner dans l'autre sens, il suffit de remplacer les compteurs 35 et 42 par des compteurs réversibles dont le sens de comptage est déterminé par un signal de commande de sens fourni par

un dispositif adéquat. Une telle forme d'exécution n'est pas dé-

crite, car sa réalisation est à la portée de l'homme de l'art.

De même, le signal S peut être fourni par un circuit indépen-

dant du compteur 32, c'est-à-dire que les différentes valeurs du signal S peuvent se succéder dans un ordre quelconque, et à des instants quelconques. Ainsi, par exemple, le signal S peut être fourni par un convertisseur analogique-numérique recevant sur son

entrée un signal fourni par un capteur sensible à une grandeur phy-

sique quelconque, par exemple une température ou une pression.

Dans un tel cas, la position du rotor est fonction de la valeur de cette grandeur physique.

En outre, dans l'exemple décrit ci-dessus, la position angulai-

re du rotor est une fonction linéaire du signal d'entrée S constitué par les signaux de sortie des compteurs 35 et 42. Il est évident qu'il est possible d'imposer une relation non linéaire entre ce signal d'entrée S et cette position du rotor, en choisissant par exemple une disposition du décodeur 33 différente de celle qui a été décrite. Il est également possible de donner au champ CR une intensité variable en fonction de sa position angulaire. Le couple fourni par

le rotor n'est alors plus constant comme dans l'exemple décrit ci-

dessus, mais suit la même variation que cette intensité du champ CR.

Les modifications qui doivent être apportées au schéma de la figure 3 et/ou à ses divers composants pour adapter le circuit de commande 14 aux divers cas mentionnés ci-dessus, ou à d'autres, ne seront pas décrites ici. Elles dépendent en effet de la manière dont le moteur doit être commandé, et elles sont en outre à la portée de

l'homme du métier.

Il faut noter que, dans l'exemple décrit à la figure 3, les impulsions Q38 et Q39 ne se superposent jamais. Cette disposition

permet de n'utiliser que six transistors de puissance (les transis-

tors T1 à T6) dans le circuit formateur d'impulsions. Dans les ap-

plications o la place occupée par ces transistors de puissance ne joue pas de rôle, il est évidemment possible d'en prévoir huit, groupés en deux ponts distincts de quatre transistors chacun. Dans

un tel cas, les impulsions Q38 et Q39 pourraient bien sûr être par-

tiellement simultanées. Leur rapport cyclique R pourrait en outre avoir une valeur maximum de 100 %, au lieu de 50 % comme dans l'exemple de la figure 3. Cette modification n'est pas non plus

décrite car elle est également à la portée de l'homme du métier.

Il est également évident que le procédé et le dispositif de commande selon l'invention peuvent aussi être utilisés sans aucune difficulté pour commander un moteur dont les bobines sont en forme

de cadre et entourent partiellement le rotor. Un tel moteur est éga-

lement décrit dans le brevet US-A 4 371 821 déjà mentionné.

Il faut encore noter que, contrairement aux moteurs décrits par ce brevet US-A 4 371 821, le moteur représenté à la figure 1 ne comporte aucun moyen de positionnement de son rotor en l'absence de courant dans ses bobines. Dans l'exemple décrit, de tels moyens sont inutiles car les bobines 12 et 13 sont parcourues en permanence par

un courant.

Cependant, il peut être utile d'utiliser un moteur muni de tels moyens de positionnement. C'est le cas, en particulier, lorsque ce moteur n'est utilisé que de temps en temps, par exemple lorsqu'il est associé à un circuit de mesure d'un temps chronométré. Dans un

tel cas, la présence de moyens de positionnement du rotor, consti-

tués par exemple par un aimant permanent disposé de manière adéquate à proximité de l'aimant du rotor, permet de ne pas alimenter les bobines lorsque le moteur n'est pas utilisé, tout en garantissant

que le rotor reste dans une position de repos prédéterminée indépen-

damment de toute influence extérieure telle que des chocs, des accé-

lérations, etc.

Il est évident que le procédé et le dispositif selon l'inven-

tion peuvent également être utilisés pour commander un tel moteur

muni de moyens de positionnement de son rotor.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un moteur à deux bobines comportant un aimant permanent monté rotativement autour d'un axe de rotation et ayant un axe d'aimantation sensiblement perpendiculaire à l'axe

de rotation, et un stator comprenant des moyens comportant une pre-

mière bobine répondant à une première tension pour appliquer à l'ai-

mant permanent un premier champ magnétique ayant une première direc-

tion sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation et des moyens comportant une deuxième bobine répondant à une deuxième tension pour appliquer à l'aimant permanent un deuxième champ magnétique ayant

une deuxième direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de rota-

tion et faisant avec la première direction un angle déterminé non nul, l'aimant permanent étant ainsi soumis à un troisième champ magnétique résultant de la combinaison du premier et du deuxième champ magnétique, le procédé consistant à produire la première et la deuxième tension en réponse à un signal d'entrée, caractérisé par le

fait qu'il consiste à produire la première (U12) et la deuxième ten-

sion (U13) avec des valeurs déterminées en fonction de la valeur du signal d'entrée (S), le troisième champ magnétique (CR) ayant ainsi

une orientation déterminée en fonction du signal d'entrée (S).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait

que la première (U12) et la deuxième tension (U13) sont des fonc-

tions sensiblement sinusoïdales de la valeur du signal d'entrée (S).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait

que, ledit angle déterminé étant sensiblement égal à 90 , la pre-

mière (U12) et la deuxième tension (U13) sont déphasées d'un angle

sensiblement égal à 90 .

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, le signal d'entrée (S) pouvant prendre N valeurs distinctes, la

première (U12) et la deuxième tension (U13) sont sensiblement pro-

portionnelles à sin 3600 (2i - 1) et, respectivement, à cos3600 (2i -1) 2pour tout i entier plus grand que zro et infrieur ou gal N. pour tout i entier plus grand que zéro et inférieur ou égal à N.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il consiste à produire la première (U12) et la deuxième tension (U13) sous la forme d'une première (U12i) et, respectivement, d'une deuxième pluralité d'impulsions (U13i) ayant des amplitudes et des périodes constantes et des rapports cycliques sensiblement propor- tionnels à sin 360 (2i - 1) et, respectivement, à cos 360 (2i -1)

6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la re-

vendication 4, caractérisé par le fait que, le signal d'entrée (S) étant composé d'une pluralité de n signaux logiques (35a, 35b, 35c, d, 42a, 42b) , avec 2n N, il comporte des moyens (36, 37, 38, 39) qui répondent aux (n - 2) signaux logiques ayant les poids les plus

faibles (35a, 35b, 35c, 35d) pour produire un premier train d'impul-

sions (Q38) ayant un rapport cyclique qui est une fonction quasi-

sinusoïdale croissante desdits (n - 2) signaux logiques (35a, 35b, c, 35d) et un deuxième train d'impulsions (Q39) ayant un rapport cyclique qui est une fonction quasi-sinusoïdale décroissante desdits (n - 2) signaux logiques (35a, 35b, 35c, 35d), et des moyens (41) pour produire la première (U12) et la deuxième tension (U13) en

réponse au premier train d'impulsions (Q38), au deuxième train d'im-

pulsions (Q39) et aux deux signaux logiques ayant le poids le plus

fort (42a, 42b).