FR2646971A1 - Machine a reluctance commutee tolerant les defauts - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un moteur ou une génératrice à réluctance commutée qui tire avantage de la caractéristique d'indépendance des enroulements de phase discrets 28a, 28b, 30a, 30b, 32a, 32b pour optimiser le fonctionnement en présence de défaut. Aucune zone morte dans la production de couple ou la sortie de tension du générateur n'est créée par les phases en défaut. Dans un mode de réalisation, on empêche la poussée magnétique déséquilibrée du rotor en dépit de l'inactivation d'une phase en défaut en utilisant des paires multiples d'enroulements polaires opposés dans chaque phase.

Description

La présente invention concerne de f açon g-krale la

tolérance aux défauts de moteurs et de génératrices. Plus parti-

culièrement, la présente invention conxerrne les machines à réluc-

tanoe commutée qui peuvent continuer à fonctionner avec une dégradation minimale des performances en dépit de défauts de la

machine ou d'un onduleur associé.

Les machines à courant alternatif ne sont pas de façon inhérente tolérantes aux défauts. La raison essentielle en est que les enroulements des machines alternatives sont étroitement couplés magnétiquement, de sorte qu'un court-circuit dans un enroulement a des effets sérieux sur les phases adjacentes. Le prcblème est exacerbé dans les machines alternatives coprenant des aimants permanents car les aimants tournants excitent des

ccurants éventuellement dangereux dans tout trajet en court-

circuit. Des essais pour améliorer la fiabilité des moteurs et génératrioes à courant alternatif impliquent de façon générale l'utilisation de deux machines alternatives ou plus. Par exemple, une approche couarante consiste à connecter deux ou plusieurs xrchixes sur un arbre unique. A titre de variante, un engrenage est utilisé pour coupler des machires l'une à l'autre. Toutefois, il se présente des incnvénients de poids, de volume et de coût associé à l'utilisation de machines supplémentaires rerndant ainsi de telles approches irndésirables ou même impossibles dans de

nombreuses applications.

Une autre approche, décrite dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique N 4 434 389 délivré à Laàgley et al., consiste à utiliser des ensembles redondants d'enroulements répartis, c'est-à-dire des enroulements étalés sur plusieurs fentes autour de la périphrie de l'entrefer. Cette approche, pour des machines alimentées par un axonduleur, implique de diviser un moteur à aimants permanents en sections, chaque section ccmprenant un ensemble d'enroulements répartis couples magnétiquement. Chaque

ensemble d'enroulements est alimenté par un circzit de commuta-

ticn sépare, de sorte que le couple total produit est la somme

des couples produits par chaque ensemble d'enroulemants répar-

tis. Pour chaque section de moteur, un module de commande détecte les défauts et met hors servioe toute la section de moteur en panne. De façon désavantageuse, le couplage magnétique étroit des enroulements répartis rend nécessaire d'invalider l'ensemble complet d'enroulements de la section, même si le défaut est apparu dans un seul de ces enroulements. Ainsi le couple produit est réduit de la quantité à laquelle contribue la section de moteur complète plutôt que de la petite quantité fournie par un

enroulement unique.

Contrairement aux machines alternatives, une machine à

réluctance cmutée (SR) est bobinée en utilisant des enroule-

ments concentrés, c'est-à-dire des enroulements concentrés sur des pDles de moteur en saillie. Par suite, les enroulements de phase d'une machine SR sont essentiellement exempts de tout couplage magnétique de sorte que des courants élevés dans un enroulement n'indruiront pas magnétiquement de courant élevé dans

les enroulements de phase adjacents. La présente invention uti-

lise cette C inpeaoe magnétique caractéristique des phases d'une machine à réluctance comnutée comme base pour un systèe de moteur ou de gérnératrice compact tolerant les défauts. Une telle machine tolérant les défauts peut être particulièrment utile dans des applications aérospatiales dans lesquelles des machines

tres fiables sont requises.

Des nachines à réluctance cxnmutée cxnprenoent clas-

tplusieurqent pli ôles 1sur le stator et le rotor, c'est-a-dire qu'ils saont doublement saillants. Il existe un enroulement conaoenitr sur chacun des pôles de stator, mais pas d'enrulement ou d'aimant sur le rotor. Chaque paire d'enroulements polaires de

stator diamétralement opposés est co-ectée en série ou en paral-

lèle pour former un enroulement de phase de machine indtpendant de la mchine SR polyphasée. Le couple moteur est produit en comuitant le courant dans chaque enroulement de phase de la machine selon une séquence prédéterminée qui est synchrone de la position arngulaire du rotor, de sorte qu'une force d'attraction magnétique en résulte entre les pôles du rotor et les pôles du statoer qui s'approhent l'un de l'autre. Le courant est coupé dans chaque phase avant que les pôles de rotor les plus proches des pôles de stator de oette phase arrivent en rotation devant la

position d'alignement; Autrement, la force d'attraction magnr-

tique produirait un couple négatif ou de freinage. Le couple fourni est indépendant du sens de circulation du courant, de sorte que des impulsions de courant unidirectionnelles synchrcoes du mouvement du rotor peuvent être appliquées aux enroulements polaires du stator par un onduleur en utilisant des éléments de commutation de courant unidirectionnels tels que des transistors ou des thyristors. Pour une utilisation en génératrioe, les impulsions de courant dans chaque enroulement de phase de la machine sont simplement décalées de sorte que le courant circule quarnd les pôles du rotor se déplacent au-delà de la position

d'aligrnement vers la position non alignée.

Un système de moteur ou de génératrice SR fonctionne en omiutant les courants de phase de la machine à la fermeture et à l'ouverture en syrúhrcnisme avec la position du rotor. Ainsi, en positionnant convenablement les impulsions de déclenchement par rapport à l'arngle du rotor, un fonctioerment direct ou inverse et un fonctionnement en moteur ou en génératrice peuvent être obtenus. Habituellement, la commutation de courant de phase désirée est réalisée en renvoyant un signal de position du rotor à un contrôleur à partir d'un transducteur d'arngle d'arbre, par exemple un codeur ou un résolveur. Toutefois, pour réduire la dimension, le poids et le coût des moteurs SR et des génératrioes SR, des techniques de détection indirecte de la position du rotor ont été prévues, éliminant ainsi le besoin d'un traLnsducteur d'arngle d'arbre. Une telle technique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 772 839 délivré le 20 septembre

1988 à S.R. Madcinn et P.B. Roemer et cédé à la dnxeresse.

Des régulateurs de courant sont typiquement utilisés pour commainder des amplitudes de courant de phase dans une machine SR. Il y a plusieurs types de régulateurs de courant. Par exemple, des dérivations individuelles à faible résistance peuvent être couplées à chaque enroulement de phase de la machine pour détecter le niveau de courant dans chaque phase. La sortie de chaque dérivation est connectée à un comparateur de tension

séparé. Chaque comparateur est également connect à un potentio-

métre séparé pour fixer la limite de courant. Un autre type de régulateur de courant, qui élimine le besoin de détecteurs de courant discrets, est decrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 595 865 délivré à T. M. Jahns le 17 juin 1986 et

cédé à la demanderesse.

On connait également un systéme pour détecter et isoler des défauts dans un moteur SR d'o il résulte que les phases du moteur en défaut sont désactivées et que le fonctionnement du moteur continue. Plus particulièrement, on connait un systkm de gestion des défauts d'une machine à réluctance commutée (SR) qui détecte des défauts par détection différentielle de courant de phase et détection différentielle de flux de phase. En outre, on co-nait un procédé pour initialiser le moteur quarnd il est arrêté

dans une "zone morte de couple" créée par une phase en défaut.

Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression "zcoe morte de couple" désigne une plage de positions angulaires du rotor dans laquelle un couple moteur positif ne peut être produit par l'une quelconque des phases intactes rnon en défaut. Au contraire, dans une génrratrioe SR, une "zoe morte de sortie de tension" est la contre-partie d'une zone morte de couple dans un moteur SR. Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression "zone morte de sortie de tension" désigne une plage de positions angulaires du rotor dans laqelle aucune tension de sortie ne peut être produite par l'une quelconque des phases intactes non en défaut. Bien que l'art antérieur susmentionré fournisse un systxme pour isoler et détecter des défauts de phase de nachln SR, il est souhaitable d'accroitre 1'inpendace carectéistique des enroulements de phase d'une mrchine SR encore davantage pour optimiser les performances de tolérance aux défauts d'une machine SR. De même, il est souhaitable de simplifier les machines SR supportant les défauts et d'empêcher le développeament de "zones mortes de couple" dans des moteurs et de "zones mortes de sortie

de tension" dans des génératrices.

En onséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un systàm moteur ou gérnérateur à réluctane commuutée

nouveau et perfectionné.

Un autre objet de la présente invention est de pré-voir un système moteur ou générateur SR qui optimise les performanas de tolérance aux défauts des machines SR en tirant avantage de l'indépendance caractéristique des enroulements de phase d'une

machixe SR.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un système moteur ou genérateur SR tolérant les défauts qui puisse continuer à fonctionner avec une dégradation minimale de ses performances en dépit de l'existernce d'un défaut dans la

machine ou dans ses circuits électroniques de puissance associis.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un système moteur ou générateur SR tolérant les défauts pour lequel le rotor ne subit pas de force magnétique déséquilibrée en dépit de l'existence d'un défaut provoquant la suppression d'une

excitation à partir d'une phase de stator respective.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un moteur SR tolérant les défauts ne oeiprenant pas de "zone morte de couple" provoquée par des phases en défaut qui empêchent

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les phases intactes de produire un couple pour certaines posi-

tions du rotor.

Un auLtre objet de la présente invention est de prévoir une génératrice SR tolérant les défauts ne ccnprenant pas de "zoner morte de sortie de tension" créée par des phases en défaut qui empdece les phases intactes de produire une puissance de

sortie pour oertaines positions du rotor.

Selon la présente invention, un nouveau systme moteur ou gé9nrateur à réluctancer ommutée, nouveau et perfectionnr, est

prévu de façon à pouvoir continuer à fonctionner avec urne degra-

dation minimale des performances en dépit de l'existence de défauts de la machine ou de l'cnduleur associé. Dans ce but, la présente invention utilise l'indépendane caractéristique des

enroulements de phase conoentrés d'une machine SR.

Dans un mode de réalisation d'un moteur SR selon la présente invention, chaque enroulement polaire de stator est

excité par une branche de phase respective séparée d'un ondu-

leur. Pour un moteur SR comprenant N phases et K enroulements polaires de stator par phase (avec K supérieur ou égal à 2), oe mode de réalisation de moteur utilise K anduleurs indépendants, avec N branches de phase dans chaque onduleur. Ces onduleurs peuvent être excités par la m&me souroe continue ou de préférence par des sources continues séparées pour réaliser un niveau encore plus élevé de tolérance aux défauts. Une perte d'excitation d'un enroulement polaire de stator n'affecte pas l'excitation des (K-i) enroulements polaires restants dans la méne phase, ou l'excitation d'un quelconque des enroulements polaires dans les autres phases. En cocsquence, la production moyenne de couple par le moteur reste approximativement (NK-1)/NK de sa valeur normale avant défaut. En outre aucune "zoe monrte de couple" n'est créée par les phases en défaut dans ce norxuveau moteur SR; ainsi, il n'y a pas de positions du rotor pour lesquelles les phases intactes restantes ne peuvent produire de couple. En conséquene, si le moteur est amerné à l'arrêt après un défaut,

aucune commande particulière n'est néoessaire pour faire redé-

marrer la machine.

Dans une variante de réalisation d'un moteur SR selon la présente invention, chaque phase du moteur cmprend au moins

deux paires de pôles de stator diamétralement opposées. Un enrou-

lement polaire de stator est enroulé sur chaque pôle, et les enroulements polaires sur des pôles diamétralement cp sont groupés par paire et crrnectes en série ou en parallèle. Pour un moteur SR oxmprenant N phases et J paires de pôles de stator par

phase (pour un total de 2NJ enroulements polaires, J étant sp-

rieur ou éal à 2) ce mode de réalisation de moteur utilise J

cduileurs indépendants avec N branches de phase dans chaque ondu-

leur. Ces cnduleurs peuvent être excités par la mâne souroe continue ou de préférence par des sources continues séparées pour

réaliser un niveau encore plus élevé de tolérance aux défauts.

Une perte d'excitation d'une paire d'enroulements polaires diamé-

tralement oppâsés n'affecte sensiblement pas l'excitation des (J-l) paires d'enroulements polaires restants dans la même phase, ou l'excitation de l'une quelconque des paires d'enroulements polaires dans les autres phases. En csquee, la production de couple continue à approximativement (NJ-l1)/NJ de sa valeur avant

défaut et aucune zone morte de couple n'est créée. De façon avan-

tageuse, dans oette variante de configuration de moteur SR, un

défaut dans une branh d'onduleur qui entraine une perte d'exci-

tation pour une paire d'enroulements polaires de stator ne

produira pas de poussée magnértique déséquilibrée sur le rotor.

En outre, selon la présente invention, les configu-

rations de machine décrites ici pour réaliser des moteurs à réluctanè omumutée (SRM) tolérant les défauts pour fournir une puissance mécanique à une charge constituent également des systàs gnrateurs à réluctance commutée (SRG) tolérant les

défauts pour convertir une puissance mécanique en puissance élec-

trique. Seule la synchrni-sation des signaux de déclencmnt se déc'le par rapoçrt à la position du rotor pour convertir un moteur en génératrioe. En outre, dans un système (SRG), les zones mortes de sortie de tension, qui sont les contreparties des zones

mortes de couple dans un moteur (SEM), sont él1iirées en uti-

lisant les configurations tolérant les défauts selon la présente invention. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention apparaiîtront plus en détail à

la lecture de la description suivante de modes de réalisation

particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente schdmatiquement une commarnde de moteur SRM classique; la figure 2 est une vue en coupe d'un S4RM illustrant le sens du courant dans un enroulement de phase de moteur à titre

d'exemple et représentant en outre la direction du flux magné-

tique en résultant; la figure 3 est une illustration de la forme d'onde instantanée du couple pour la configuration de commarnde de SRM4 de la figure 1 après une perte d'excitation d'une phase en défaut; la figure 4A est une vue en coupe d'un SRM fabriqué selon la présente invention; les figures 4B et 4C représentent schématiquement les onduleurs utilisés pour comrander le SRM de la figure 4A; la figure 5 est une représentation schémnatique de la forme d'onde instantarnée du couple pour la configuration de cmnande de SIRM de la figure 4; la figure 6A est une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un SRM fabriqué selon la présente invention; les figures 6B et 6C représentent schdmatiquement un ensemble d'onduleurs utilisés pour commander le SRM de la figure 6A; et

les figures 7A à 7D sont des représentations schema-

tiques d'un autre ensemble d'onduleurs utilisés pour commainder le

SRM4 de la figure 6A.

La figure 1 représente une configuration typique d'un moteur à réluctance comutée (SR4). On notera que la

description ci-après d'un moteur à réluctance commutée est

fournie à titre d'exemple seulement et que les principes de

l'invention s'appliquent également à des génrratrioes à réluc-

tance cmmutée. En consquerce, tel qu'il est utilisé ici et dans les revedications, le tente "machine" comprend des moteurs et

des génratrices.

A titre d'exemple, le SRM 10 est illustré sous forme d'une mchine triphasée avec son onduleur associé 12. Comme cela est représenté, le SRM 10 comprend un rotor 14 pouvant tourner dans la direction directe ou inverse avec un stator fixe 16. Le raotor 14 comprend deux paires de pôles de rotor diamétralement opsés 18a-18b et 20a-20b. Le stator 16 oeprend trois paires de

pôles de stator diamétralement opposes 22a-22b, 24a-24b et 26a-

26b. Les enroulements polaires du stator 28a-28b, 30a-30b et 32a-32b, respectivement, sont bobinés sur les paires de pôles de stator 22a-22b, 24a-24b et 26a-26b, resectivement. De façon classique, les enroulements polaires de stator sur chaque paire des paires de pôles de stator opposés ou associés sont connectés en série pour former un enroulement de phase du moteur de sorte que le courant I dans chaque phase produit une liaison de flux magnétique d'ensemble produisant un flux dans les directions indiquées par les flèches 52 et 53 en figure 2. Par exemple, oTmme cela est représenté en figure 2, les enroulements 28a et 28b sont ccrnectes en série de sorte que le courant circule dans la direction indiquée. Came cela est représenté en figure 1, les enroulements polaires de stator comprenant chaque paire associée 28a-28b, 30a-30b et 32a-32b, respectivement, sont connectés en

série les uns avec les autres et avec un dispositif de crumuta-

tion de courant supérieur 33, 34 et 35, respectivement, et avec un dispositif de coamutation de courant inférieur 36, 37 et 38,

respectivement. Les dispositifs de commutation supérieur et infé-

rieur comprennent chacun un transistor à effet de champ (FET) mais d'autres dispositifs de commutation de courant appropriés

peuvent être utilisés tels que des transistors bipolaires à jcnc-

tion (BJT), des thyristors à ouverture par la gâchette (GTO) et

des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT). Chaque enrou-

lement de phase du moteur est en outre couplé & une alimentation continue par des dicdes roue libre ou de retour 45 et 42, 46 et 43, et 47 et 44, respectivement. A la fin de chaque intervalle de conduction de chaque phase, l'énergie magnértique stoke" dans l'enroulement de phase respectif du moteur est renvoyée à la source continue par la paire respective de diodes qui lui est cebrbce. Chaque combinaison en série d'un enroulement de phase du moteur avec deux dispositifs de commutation et deux diodes roue libre correspcndantes constitue une branche de phase de l'inverseur 12. Les branches de phase de 1'inverseur sont ccrnectées en parallèle les unes aux autres et sont alimentées par une source continue, telle qu'une batterie ou une source alternative redressée qui applique une-tension continue +Vs aux bornes des branches de phase en parallèle de l'cnduleur. Une capacité 40 est prévue pour filtrer les tensions transitoires en

provenanoe de la source continue.

Typiquement, un transducteur d'angle d'arbre 48 est couplé au rotor 14 pour fournir des signaux de réaction d'arngle de rotor à des moyens de commande du moteur 50. Toutefois, comme

cela a été exposé ci-dessus, il existe des techniques pour éli-

miner le transducteur d'angle d'arbre. Des signaux de réaction de courant de phase sont fournis aux moyens de commande 50 à partir d'un régulateur de courant (non représenté), également mentionné ci-dessus, qui reçoit les signaux de réaction de courant de phase à partir de détecteurs de courant (nrn représentés). Une commande d'opérateur, telle qu'une commande de couple, est également envoyée au mtoyen de commande 50. De façon bien connue, comme oela est décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Anmrique

N 4-739 270 délivré le 19 avril 1988 à S.R. Man-inn et P.M.

Szczesny et cèdé à la denmarderesse, les moyens de commande four-

nissent des signaux de déclenchement à l'anduleur 12 pour ali-

menter les enroulements de phase du moteur selon une séquence prédéterminée. En fonctionnement, si un défaut survient dans une phase de la machine ou une phase de l'onduleur d'une commande de SEM

classique, de sorte que l'excitation est perdue pour deux enrou-

lements polaires de stator oses ou associés, une "zcoe morte de couple" est créée par la phase en défaut. Bien que l'inertie du rotor puisse entraîner le rotor au travers de oette zone sorte

de couple une fois qu'il tourne, des commandes d'ocnduleur parti-

culières sont roessares pour faire redémarrer le SRM s'il s'arrete dans cette zone morte créée par la phase en défaut. Une

fois en rotation, la zone morte de couple ne peut pas êtrLLe éli-

minée en surexcitant les phases intactes restantes.

La figure 3 est une représentation graphique de la forme d'onde instantanée du couple (T) pour la configuration de omumande de SRM de la figure 1 après une perte d' une phase de moteur en défaut. La contribution du couple perdu due à la phase en défaut est indiquée par les lignes en pointillés 56. Comme cela est représenté, la producticn de couple moyenne TAVE est approximativement les deux tiers de sa valeur initiale To avant

le défaut.

Une ommarnde de moteur SRM triphasé tolérant les

défauts selon la présente invention est illustrée en figure 4A.

Dans la description ci-après, tous les enroulements polaires de

stator qui partagent la même relation magnétique avec le rotor, tels que les enroulements associés 32a et 32b sont considérés comme faisant partie de la même phase de la machine qu'ils soient interconnectés directement ou non. Contrairement à la commande de moteur SRM classique de la figure 1, les enroulements polaires de stator bobinés sur des paires de poles de stator opposés ou assciés ne sont pas connectés en série. Au lieu de oela, chaque bobinage de p5le de stator est excité par une branche de phase respective et séparé d'un onduleur. Dans le mode de réalisation préféré, deux onduleurs épedants 60 et 62 sont utilisés, chacun comprenant trois branches de phiase. De préférence, chaque cnduleur 60 et 62 est commarndé par une source continue séparée pour atteindre un niveau de tolérance aux défauts plus élevé que si une seule souroe d'alimentation était utilisée. Toutefois, à titre de variante, les deux onduleurs peuvent être alimentés par la même source continue. Comme oela est représenté, chaque

branche de phase respective de chaque canuleur excite respecti-

vement un enroulemaent polaire de stator. Ainsi, une première bra-nche de phase de chacun des onduleurs 60 et 62 excite les enroulements polaires de stator 28a et 28b, respectivement; une seconde branche de phase de chacun des ondluleurs 60 et 62 excite les enroulements polaires de stator 30a et 30b, respectivement; et une troisième branche de phase de chacun des cnculeurs 60 et

62 excite les enroulements polaires de stator 32a et 32b, respec-

tivement. Ainsi, chaque branche de phase, respectivement, de chaque onduleur correspond à l'une des trois phases motrices,

respectivement, du moteur SRM 10.

Pendant le fonctioment normal, non en défaut, chaque enroulement polaire de stator cnprenant une paire associée,

condxuit simultanément pendant un intervalle de cmxruction prédé-

terminé. Ainsi, ils sont excités en coincidenoe pour une produc-

tion de couple sur un intervalle de temps commun. En outre, les polarités des paires d'enroulements polaires de stator associés sont choisies de sorte que les configurations de flux magnétique

sont identiques à celles du moteur SRM classique, tel-que repré-

senté en figure 2. De oette façon, dans des conditions de non-

défaut, le rnouveau moteur SRM fonctionne de la même façon que le

moteur SI4 classique de la figure 1.

Toutefois, contrairement à une commande de SRM clas-

sique, si un défaut survient dans une phase de l'onduleur ou une phase de la machine SRM de la figure 4, aucune zone morte dans le couple n'est provoquée. Par exemple, fmême si l'excitation est perdue vers l'enroulement polaire de stator 28a par suite d'un défaut, l'excitation non interrompue vers l'enroulement polaire de stator opposé ou associé 28b assure qu'il existe néarnmoins une production partielle de couple pendant l'intervalle de condxuction

de la phase motrifoe correspondante.

La figure 5 est-une représentation graphique de la formea d'onde instantanée du couple (T) pour la configuration de moteur SRM de la figure 4 après une perte d'excitation vers un bobinage polaire de stator d'une phase de moteur en défaut. La contribution au couple de i 'enroulement polaire de stator associé

de la phase en défaut est représentée par des lignes en poin-

tillés 63. Cc,,me cela est représenté, omie l'enroulement polaire de stator associé de la phase en défaut produit encore du couple pendant l'intervalle de conduction respectif, il n'y a pas de zcoe mnorte et la prodution de couple myen TAVE est envircr le /6 de la valeur initiale avant défaut TO, en moyenne sur une rotation cOmplète. En outre, en utilisant cette crnfiguratioe, le couple moyEn après défaut peut être accru jusqu'à la valeur avant défaut TO s'il y a suffisamment de capacité de courant pour

surexciter les enroulements polaires de stator intacts restants.

De façon avantageuse, en l'absence d'une zaoe morte de couple, aucuer oammande particulière n'est requise pour fair redémarrer

le moteur si le rotor s'arrête après un défaut.

Dans des conditions de fncctioer ent normal, sans défaut, l'excitation des deux enroulements polaires de stator apposes ou associés par des courants égaux assure que les forces de poussée radiales en provenaxc des deux pôles oerrespcodants

s'cannulent alors que leur contribution au couple s'ajoute. Toute-

fois, quand l'excitation est supprimée d'un seul enroulaient polaire de stator d'une paire associée, il apparait une force de

Poussée radiale d'ensemble sur le rotor en plus de la foroe tan-

gentielle ou couple désiré. En conséquence, il peut être néces-

saire de renforcer les paliers du moteur pour supporter la

poussée magnétique rnn équilibrée résultante sur le rotor.

Dans une variante de réalisation de la présente inven-

tion, la proucticn de la force magnétique désuilibrée susmen-

ticnnée est évitée. A titre d'exemple, la figure 6 représente un iDteur SRM triphasé 70. Coxme cela est représenté, un SR4 70 comprend un rotor 72 dans un stator fixe 74. Le rotor 72 crmprend quatre paires de pôles de rotor diamntralement cpposes 74a-74b, 76a-76b, 78a-78b et 80a-80b. Le stator 74 comrend six paires de

pôles de stator diamétralement opposés ou associés 82a-82b, 84a-

84b, 86a-86b, 88a-88b, 90a-90b et 92a-92b, respectivemnt, adaptés à des paires d'enroulements polaires de stator associés 96a-96b, 98a-98b, 1OOa100b, 102a-102b, 104a-104b et 106a-106b, respectivent. Dans cet exanple, chque phase du noteur cxTprernâ deux paires d'enoulenents polaires destator diamétral nt opposés ou associés; c'est-à-dire deux paires d'enroule ts polaires de stator associés. Par exeple, les deux paires d'enroulements polaires de stator associés 96a-96b et 102a-102b

constituent l'une des trois phases motrioes du SR4 70. De préfé-

rence, deux culeurs d'alimentation 1réperants 105 et 107 sont utilisés pour crua.nder le SRM 70. Chaque branche de phase

respective de l'onduleur correspxnd à une phase motrioe respec-

tive séparée et comprend deux commutateurs à semiceducteur et deux diodes roue libre qui excitent des enroulements polaires de stator opposés ou associés connectés en série l'un à l'autre. A titre de variante, les deux enroulements polaires de stator comprenant chaque paire associée, tels que 96a-96b, peuvent être cnetés en parallèle. Les quatre enroulements polaires de stator correspondant à chaque phase motrioe respective sont excités pour une production de oouple pendant le même intervalle de temps; c'est-à-dire qu'ils ont en ccrmun un intervalle de

conduction complet.

Quand un défaut survient dans une phase motrice du SEM

, de sorte que l'excitation est supprirée d'une paire d'enrou-

lements polaires de stator associés corresponant à une phase motrice respective, l'excitation n'est pas interrarpue vers l'autre paire d'enroulements polaires de stator associés. En oonséquence, de façon avantageuse, dans ce mode de réalisation du moteur, le défaut ne crée pas de poussée magrétique déséuilibrée

sur le rotor ou ses paliers puisque les deux enroulements dianr-

tralement opposés dans la phase en défaut sont non excités. En outre, si l'excitation disparaît vers la paire d'enroaulements

polaires de stator 96a-96b, par exemple, une excitation ininter-

rarp.à- vers la paire associée 102a-102b de oette phase en défaut

assure que l'excitation symétrique continue. En outre, la produc-

tion de couple moyenne est réduite seulament d'environ 1/6 de sa valeur avant défaut pour le même courant et acnxue zcoe morte de

couple n'est créée par le défaut.

Une autre variante de la configuration d'cnduleur uti-

lisée pour cOxmanrder le SRM 70 est illustrée dans les figures 7A-7D. Dans ce mode de réalisation, le couple moyen après défaut

est augmente davantage. Cnmme oela est représenté, quatre cndu-

leurs triphasés i/rúpendants 110, 112, 114 et 116 sont utilisés. Chaque branche de phase de chaque onduleur correspond à une phase motrice respective et excite un enroulement polaire de stator d'une paire associée lui oorrespdant. La perte d'une branche de phase d'cnduleur due à un défaut supprime l'excitation d'un seul enroulement polaire de stator, d'o il résulte d'une paire de

seulement environ 1/12 du couple moyen avant défaut.

On notera que la présente invention n'est pas limitée aux moteurs SPM et générratrices SRG triphasés mais peut

s'appliquer à des machines SR ayant un nombre de phases quel-

conques. En outre, la présente invention n'est pas limitée au

nombre de pâles de stator et de pôles de rotor décrit ci-dessus.

Par exemple, pour une machdine SR quadriphase, ocomprenant huit pôles de stator et six poles de rotor, chacune des quatre phases d'onduleur peut être utilisée pour exciter deux enroulements polaires de stator associés oorrespcrdant à une phase respective de la machine. A titre de variante, chacun des huits enroulements polaires de stator peut être excité par une phase d'cxnduleur séparée. L'excitation des quatre paires d'enroulements polaires

de stator étant synchronisée pendant un fonctionnement normal.

Bien que des moldes de réalisation particuliers de la présente invention aient été représentés et décrits ici, il est clair que oes moDdes de réalisation sont fournis uniquement à

titre d'exemple. De nombreuses variantes, modifications et subs-

titutions apparaitront à l'homme de l'art sans sortir du domaine

de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Cammande de machine à réluctance commutée tolérant

les défauts, coprenant une machine à rélucane commLutée poly-

phasée comprenant un rotor (14) et un stator (16), le rotor comprenant une pluralité de pôles de rotor, (18a, 18b, 20a, 20b), le stator comprenant une pluralité de paires de pôles de stator opposés (22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b), chaque phase de la machine comprenant au moins 1'une dresdites paires de pôles de

stator opposés, chacun des pôles de stator comprenant un enrou-

lement polaire de stator concentré bobirné autour de oe pôle; caractérisée en oe qu'il cmprend en outre: une pluralité d'cnduleurs d'alimentation indépendants, le nombre d'cnduleurs étant égal au nombre d'enroulements polaires de stator correspondant à chaque phase de la machine, chacun des cnduleurs comprenant une alimentation pour appliquer une tension continue aux bornes des enroulements polaires de stator, chacun des onduleurs comprenant au moins un dispositif de com.utation de courant (33 à 38) connecté en série avec l'un séparé, respectivement, des enroulements polaires de stator, la combinaison en série de chaque enroulement polaire de stator et du dispositif de comutation connecté en série -correspcndant constituant une branche de phase respective séparée de l'coduleur correspodant; et des moyens de cemnande de déclenchement de chaque dispositif de ommutation de courant respectif pour exciter l'enroulement polaire de stator correspondant qui lui est

connirecté en série, les enroulements polaires de stator des ondu-

leurs corresçpndant à la même phase de la machine ayant sensi-

blement le même intervalle de coiduction, les intervalles de

conxduction des différentes phases de la machine étant mutuel-

lement décalés dans le temps.

2. Coennde de machine à réluctane commutée selon la rev-dicaticn 1, caractérisée en oe que chacun des onduleurs est

almente par une alimentation continue respective séparée.

3. Commande de machine à réluctane ocmmutée selon la revendication 1, cractérisée en oe que chaque branche de phase coprend au moins une diode (42 à 47) oouplée à l'enroulement polaire de stator ozrespcndant pour faire circuler des courants

d'enroulements inductifs.

4. Cammande de machine à réluctan c,mutée selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque branche de phase comraend un secondr dispositif de commutation de courant crnectoé

en série avec son enroulement polaire de stator respectif.

5. Commande de machine à reluctane commutée selon la revendication 4, caractérisée en oe que chaque branche de phase coprend en outre au moins une diode couplée à l'enroulement polaire de stator correspondant pour faire circuler des courants

d 'enroulements inductifs.

6. Comanrde de machine à réluctance commutée selon la revendication 4, caractérisée en oe que chaque dispositif de

commutation de courant comprend un transistor à effet de champ.

7. Commarnde de machine à réluctance commutée selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque branche de phase cXnrerx en outre au moins une diodle couplée à l'enroulement polaire de stator correspondant pour faire circuler les courants

d'enroulements inductifs.

8. Ccmmadi.e de machine à réluctance commutée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pôles de chaque paire

de pôles de stators opposes sont diamétralement opposés.

9. Cmmiande de machine à réluctance coumutée selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque phase de la machine comprend en outre une seconde paire de pôles de stator

cpoés, la omande de la machine à réluctanoe comutée oompre-

nant en outre deux crJuleurs de puissance supplémentaires, chacdm des deux cnduleurs supplémentaires comprenant une branche de

phase corresçpxdant à chaque phase respective de la machine.

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10. Commahae de machine à réluctance mutée selon la revendication 9, caractérisée en ce que les pôles de chacun de la

paire de pôles de stator opposé sont diamétralement opposes.

11. Commade de machine à réluctance comutée tolérant les défauts caractérisée en ce qu'elle comprend: u hinrmraie à réluctance commutée polyphasée comprenant

un rotor (72) et un stator (74), le rotor comprenant une plura-

lité de pôles de rotor (74a, 74b, 76a, 76b, 78a, 78b, 80a, 80b), le stator comprenant une pluralité de paires de pôles de stator opposés, (82a, 82b...92a, 92b), chaque phase de la machine comprenant au moins deux des paires de pôles de stator opposes, (82a, 82b...92a,. 92b), chacun des pôles de stator comprenant un enroulement polaire de stator concentré qui y est bobinér; une pluralité d'cnduleurs de puissance inrépendants (105, 107), le nombre d'onduleurs étant égal au nombre de paires de pôles de stator opposés, chacun des cnduleurs cnprenant une alimentation (+VS) pour appliquer une tension continue aux bornes

des enroulements polaires de stator, chacun des cnduleurs campre-

rnant au moins un dispositif de conutation de courant (33-38)

connecté en série avec une paire respective séparée d'enroule-

ments polaires de stator correspondant à chaque paire respective des pôles de stator opposés, la combinaison de chaque paire respective d'enroulements polaires de stator et du dispositif de oemutation connecté en série correspondant constituant une branche de phase respective séparée de l'cnduleur correspondant; et des moyens de commande de déclenchement couplés à chaque dispositif de commutation de courant respectif pour exciter la paire d'enroulements polaires de stator olesoant qui y est couplée, les paires d'enroulements de pôles de stator des couleurs càresçnant à la même phase de la machine ayant sensiblement le même intervalle de conduction, les intervalles de conducticn des diverses phases de la machine étant mutuellement

décalés dans le temps.

12. Cmmand, e de machine à réluctance comutée selcn la revendication 11, caractérisée en ce que les deux enroulements polaires de stator de chaque paire de pôles de stator opposés

sont crxxects en série.

13. Commande de machine à réluctanoe o.mutée selon la reve dication 11, caractérisée en oe que les deux enroulements polaires de stator de chaque paire de poôles de stator opposes

sont corrctés en parallèle.

14. Commande de mnchine à réluctan. commutée selon la revedication 11, caractérisée en ce que chacun des onduleurs est

omixandé par une alimentation continue respective séparée.

15. Commande de machine à réluctance commutée selon la revendication 11, caractérisée en oe que chaque branche de phase comxprea en outre au moins une diode (42, 47) couplée à la paire respective d'enroulements polaires de stator pour faire circuler

des courants d'enroulements inductifs.

16. Commande de machine à réluctance comutée selon la revendication 11, caractérisée en oe que chaque branche de phase ccuprer un secondx dispositif de commutation de courant onnrecté en série avec la paire respective d'enroulements polaires de stator.

17. Commande de machine à réluctan commutée selon la revendication 16, caractérisée en ce que chaque branche de phase

compren en outre au moins une diode couplée à la paire respec-

tive d'enroulements polaires de stator pour faire circuler les

courants d'enroulements inductifs.

18. Commande de machine à réluctance commutée selon la revendication 16, caractérisée en oe que chaque dispositif de

oImmutation de courant comprend un transistor à effet de champ.

19. Comimande de machine à réluctance commutée selon la revedication 18, caractérisée en ce que chaque branche de phase

comprend en outre au moins une diode couplée à la paire respec-

tive d'enroulements polaires de stator pour faire circuler des

courants d'enroulements inductifs.

20. Coemande de machine à réluctanc commutée selon la revendication 11, caractérisée en oe que les pôles de chaque

paire de pôles de stator opposes sont diamétralement opposes.