FR2680920A1 - Electric motor with a device for detecting the position of the rotor, the speed of rotation and/or the direction of rotation - Google Patents
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Abstract
Description
" Moteur électrique avec un dispositif pour la détec-"Electric motor with a device for detecting
tion de la position du rotor de la vitesse de rotation et/ou du sens de rotation " L'invention concerne un moteur électrique à courant continu excité par des aimants permanents, avec un dispositif pour détecter la position du rotor, la vitesse de rotation et/ou le sens de rotation, qui tion of the rotor position of the speed of rotation and / or of the direction of rotation "The invention relates to a direct current electric motor excited by permanent magnets, with a device for detecting the position of the rotor, the speed of rotation and / or the direction of rotation, which
comporte au moins un élément sensible au champ magné- contains at least one element sensitive to the magnetic field
tique. Pour de nombreuses applications de moteurs électriques, il est nécessaire de détecter la position tick. For many applications of electric motors, it is necessary to detect the position
du rotor, sa vitesse de rotation et/ou son sens de ro- of the rotor, its speed of rotation and / or its direction of rotation
tation, par exemple pour des lève-glaces ou des toits ouvrants entraînés par des moteurs électriques dans des véhicules automobiles, afin de pouvoir réaliser une protection efficace contre le coincement A cet effet, il est par exemple connu par le document EP-A O 359 853, ou bien par le document US 4 857 784, de tation, for example for window regulators or sunroofs driven by electric motors in motor vehicles, in order to be able to provide effective protection against jamming For this purpose, it is for example known from document EP-A O 359 853, or by document US 4,857,784, from
disposer sur l'arbre du moteur électrique une roue po- place a wheel on the shaft of the electric motor
laire magnétisée radialement avec une polarité alter- radially magnetized surface with alternating polarity
née, auquel cas les champs magnétiques alternant lors born, in which case the magnetic fields alternating during
de la rotation, sont détectés sur le stator par un dé- of rotation, are detected on the stator by a de-
tecteur de Hall ou bien un élément de Hall, dont les signaux sont exploités dans un circuit électronique Hall guardian or a Hall element, the signals of which are processed in an electronic circuit
d'exploitation pour information sur la vitesse de ro- for information on the speed of ro-
tation Par comptage de ces signaux, il peut en outre By counting these signals, it can also
être réalisé une détection de position dans l'entraî- be carried out a position detection in the drive
nement de positionnement L'inconvénient de ces dispo- positioning disadvantage of these arrangements
sitifs connus est que la roue polaire entraîne une dé- sitive known is that the polar wheel causes a de-
pense de construction supplémentaire, tandis qu'une adjonction ultérieure semble à peu près exclue pour des raisons de construction En outre, la roue polaire supplémentaire entraîne pour le moteur électrique un poids plus élevé, un volume plus important et un coût think of additional construction, while a subsequent addition seems almost excluded for reasons of construction In addition, the additional pole wheel entails for the electric motor a heavier weight, a larger volume and a cost
plus élevé.higher.
L'invention a pour but de remédier à ces in- The object of the invention is to remedy these in-
convénients et concerne à cet effet, un moteur élec- suitable for this purpose, an electric motor
trique caractérisé en ce que l'élément éventuellement unique, sensible au champ magnétique est rapporté sur le stator du moteur pour détecter des variations du flux magnétique provoquées par le rotor, et en ce stick characterized in that the possibly unique element, sensitive to the magnetic field is attached to the stator of the motor to detect variations in the magnetic flux caused by the rotor, and in this
qu'il est prévu des moyens électroniques pour exploi- that electronic means are provided to operate
ter les signaux de cet élément sensible au champ ma- ter the signals of this element sensitive to the ma-
gnétique. Le moteur électrique, selon l'invention, genetic. The electric motor, according to the invention,
avec les caractéristiques indiquées ci-dessus, présen- with the characteristics indicated above, present
te l'avantage qu'un dispositif pour la détection de la position du rotor de sa vitesse de rotation et/ou de son sens de rotation, peut être rapporté à faible coût the advantage that a device for detecting the position of the rotor, its speed of rotation and / or its direction of rotation, can be added at low cost
sans modification de la construction du moteur élec- without modification of the construction of the electric motor
trique A cet effet, on utilise pour l'essentiel, uni- trique For this purpose, essentially, uni-
quement un élément sensible au champ magnétique, no- only an element sensitive to the magnetic field, no-
tamment un élément de Hall et un circuit d'exploita- both a Hall element and an operating circuit
tion nécessaire dans tous les cas L'emplacement o tion necessary in all cases The location o
est rapporté l'élément est alors variable dans de lar- is reported the element is then variable in large
ges limites, de sorte que l'on peut tenir compte des these limits, so that we can take into account
données de construction respectives de moteurs élec- respective construction data of electric motors
triques existants Le moteur électrique est ainsi sus- triques existent The electric motor is thus
ceptible d'être réalisé avec ou sans détection de la vitesse de rotation pour une réalisation constructive essentiellement identique Notamment, dans les deux cas, un même induit de série peut être utilisé Un équipement à posteriori d'un moteur avec une détection de la position du rotor de sa vitesse de rotation et/ou de son sens de rotation, est facilement possible. capable of being produced with or without detection of the speed of rotation for a substantially identical constructive construction In particular, in both cases, the same armature as standard can be used A posteriori equipment of a motor with a detection of the position of the rotor of its speed of rotation and / or its direction of rotation, is easily possible.
Grâce à d'autres caractéristiques de l'in- Thanks to other features of the in-
vention, des compléments avantageux et des améliora- vention, advantageous supplements and improvements
tions du moteur électrique défini ci-dessus sont pos- the electric motor defined above are pos-
sibles.sibles.
L'élément sensible au champ magnétique peut être rapporté, soit à l'intérieur soit à l'extérieur sur la culasse magnétique du stator Lorsqu'il est rapporté à l'intérieur, on obtient qu'une amplitude du signal utile plus élevée, tandis que lorsqu'il est rapporté à l'extérieur, un équipement à posteriori est The element sensitive to the magnetic field can be attached, either inside or outside on the magnetic yoke of the stator. When it is attached inside, a higher amplitude of the useful signal is obtained, while that when it is brought outside, retrospective equipment is
facilité et toute intervention dans le moteur est ren- ease and any intervention in the engine is
due inutile.due unnecessary.
Pour la mise en place de l'élément sensible For the installation of the sensitive element
au champ magnétique, il s'offre diverses possibilités. in the magnetic field, there are various possibilities.
C'est ainsi par exemple, qu'on peut mettre en place l'élément entre deux pôles magnétiques, auquel cas cet élément sensible au champ magnétique peut être disposé Thus, for example, the element can be placed between two magnetic poles, in which case this element sensitive to the magnetic field can be placed
à l'intérieur sur la culasse magnétique en étant con- inside on the magnetic yoke being
tig à un pôle magnétique Lorsque les pôles magnéti- tig to a magnetic pole When the magnet poles
ques sont des pôles d'aimants permanents, et sont maintenus par un ressort sur la culasse magnétique, which are poles of permanent magnets, and are held by a spring on the magnetic yoke,
l'élément sensible au champ magnétique peut être con- the element sensitive to the magnetic field can be
tigu au ressort de maintien, ou bien s'appliquer di- tigu to the retaining spring, or else apply di-
rectement contre un pâle magnétique, à un emplacement sans ressort de maintien Une autre possibilité est de directly against a magnetic blade, in a location without retaining spring Another possibility is to
disposer l'élément sensible au champ magnétique en an- place the element sensitive to the magnetic field in an-
gle entre deux pôles magnétiques mais en le décalant toutefois, axialement par rapport à ces pôles Il peut gle between two magnetic poles but by shifting it, however, axially with respect to these poles It can
également être rapporté au voisinage d'une face fron- also be reported in the vicinity of a front face
tale axiale d'un des pâles magnétiques, à l'intérieur sur la culasse magnétique ou bien légèrement écarté de celle-ci Dans le cas o il est rapporté à l'extérieur sur la culasse magnétique, des emplacements entre deux pôles magnétiques sont plus particulièrement indiqués, axial size of one of the magnetic blades, inside on the magnetic yoke or slightly spaced from it In the case where it is attached to the outside on the magnetic yoke, locations between two magnetic poles are more particularly indicated,
mais cependant pas dans le milieu de l'intervalle en- but not in the middle of the interval
tre les pôles car selon les cas, l'action du champ d'induit influence de façon désavantageuse le signal souhaité. L'élément sensible au champ magnétique peut be the poles because, depending on the case, the action of the armature field has a disadvantageous influence on the desired signal. The element sensitive to the magnetic field can
être avantageusement réalisé sous la forme d'un élé- advantageously be produced in the form of an element
ment Hall o également, sous la forme d'une bobine ma- Also Hall o, in the form of a material coil
gnétique Pour augmenter le signal utile, il s'est avéré avantageux de disposer cet élément sensible au champ magnétique sur une pièce conductrice du flux, qui forme une dérivation pour le flux sur la culasse magnétique. Lors d'une réalisation sous la forme d'une Genetics To increase the useful signal, it has proved advantageous to have this element sensitive to the magnetic field on a conductive part of the flux, which forms a bypass for the flux on the magnetic yoke. When produced in the form of a
bobine magnétique, celle-ci entoure la pièce conduc- magnetic coil, this surrounds the conductive part
trice du flux Cette conformation permet seulement la détection de la vitesse de rotation et/ou du sens de rotation, car de par sa nature, la bobine magnétique ne peut détecter que des modifications magnétiques du flow conformation This conformation only allows the detection of the speed of rotation and / or the direction of rotation, because by its nature, the magnetic coil can only detect magnetic changes in the
flux Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'é- flow In the case of a realization in the form of
lément de Hall, celui-ci est disposé magnétiquement en série par rapport à la pièce conductrice du flux ou Hall element, this is magnetically arranged in series with respect to the conductive part of the flux or
bien par rapport à des zones partielles de cette piè- well compared to partial areas of this part
ce, pour obtenir un signal utile optimal Dans ce cas, this, to get an optimal useful signal In this case,
une détection de la position du rotor à l'arrêt du mo- detection of the rotor position when the engine stops
teur est également possible.tor is also possible.
Dans le cas d'une réalisation sous la forme In the case of an implementation in the form
d'élément Hall, une forme de réalisation simple, éco- Hall element, a simple, eco-friendly embodiment
nomique et d'une construction avantageuse, consiste à disposer l'élément Hall entre la culasse magnétique et une extrémité de la pièce conductrice du flux réalisée sous la forme d'un étrier ou d'un bras de maintien, nomic and of an advantageous construction, consists in placing the Hall element between the magnetic yoke and one end of the conductive part of the flux produced in the form of a stirrup or a holding arm,
dont l'autre extrémité est reliée directement à la cu- the other end of which is connected directly to the cu-
lasse magnétique Pour augmenter le champ traversant l'élément de Hall, on peut avantageusement, l'enfoncer au moins partiellement dans la culasse magnétique. Une variante avantageuse de la construction réside en ce que l'élément Hall est disposé entre deux magnetic lasse To increase the field crossing the Hall element, it is advantageous to push it at least partially into the magnetic yoke. An advantageous variant of the construction is that the Hall element is arranged between two
parties de la pièce conductrice du flux, qui s'appli- parts of the conductive part of the flux, which apply
quent respectivement sur la culasse magnétique Ces quent respectively on the magnetic yoke These
deux parties et l'élément de Hall peuvent, avantageu- two parts and the Hall element can advantageously
sement, être maintenus ensemble par une pince ou bien par un boîtier en forme de pince, auquel cas la pièce be held together by a clamp or by a clamp-shaped housing, in which case the part
conductrice du flux est fixée sur la culasse magnéti- flow conductor is fixed on the magnetised cylinder head
que par une bande de serrage, ou bien par un boîtier only by a tightening band, or by a case
en matière plastique.made of plastic.
Pour optimaliser les propriétés magnétiques, la pièce conductrice du flux peut être constituée d'un To optimize the magnetic properties, the conductive part of the flux can be made up of a
matériau ferromagnétique feuilleté. laminated ferromagnetic material.
Pour la détection du sens de rotation, il convient d'utiliser un dispositif dans lequel deux éléments sensibles au champ magnétique sont décalés For the detection of the direction of rotation, a device should be used in which two elements sensitive to the magnetic field are offset
l'un par rapport à l'autre en direction périphérique. one relative to the other in the peripheral direction.
A cet effet, ces éléments peuvent avantageusement être disposés dans une rainure sur la culasse magnétique, To this end, these elements can advantageously be arranged in a groove on the magnetic yoke,
rainure s'étendant obliquement par rapport à la direc- groove extending obliquely to the direction
tion axiale.axial tion.
D'autres améliorations de l'invention sont caractérisées en ce que: l'élément sensible au champ magnétique Other improvements of the invention are characterized in that: the element sensitive to the magnetic field
est rapporté à l'intérieur ou à l'extérieur sur la cu- is attached inside or outside on the cu-
lasse magnétique du stator; l'élément sensible au champ magnétique est disposé entre deux pÈles magnétiques; l'élément sensible au champ magnétique est disposé à l'intérieur sur la culasse magnétique au voisinage d'un pôle magnétique; magnetic wear of the stator; the element sensitive to the magnetic field is placed between two magnetic poles; the element sensitive to the magnetic field is placed inside on the magnetic yoke in the vicinity of a magnetic pole;
les pôles magnétiques sont des pâles d'ai- the magnetic poles are light blades
mants permanents et sont maintenus par des ressorts permanent mantles and are held by springs
sur la culasse magnétique et en ce que l'élément sen- on the magnetic yoke and in that the element
sible au champ magnétique est contigu au ressort de maintien ou bien s'applique directement contre un pâle magnétique à un emplacement o il n'y a pas de ressort de maintien; l'élément sensible au champ magnétique sensitive to the magnetic field is contiguous to the retaining spring or else applies directly against a magnetic blade at a location where there is no retaining spring; the element sensitive to the magnetic field
est disposé selon un angle entre deux pôles magnéti- is arranged at an angle between two magnet poles
ques, en étant toutefois décalé axialement par rapport à ceux-ci; l'élément sensible au champ magnétique est rapporté au voisinage d'une face frontale axiale ques, being however offset axially with respect to them; the element sensitive to the magnetic field is attached in the vicinity of an axial front face
d'un des pâles magnétiques à l'intérieur sur la culas- one of the magnetic blades inside on the cylinder head-
se magnétique ou bien en étant légèrement écarté de celle-ci; l'élément sensible au champ magnétique est réalisé sous la forme d'un élément de Hall ou bien sous la forme d'une bobine magnétique; l'élément sensible au champ magnétique est disposé sur une pièce conductrice du flux, qui get magnetic or be slightly away from it; the element sensitive to the magnetic field is produced in the form of a Hall element or else in the form of a magnetic coil; the element sensitive to the magnetic field is placed on a conductive part of the flux, which
forme une dérivation pour le flux dans la culasse ma- forms a bypass for the flow in the ma-
gnétique; l'élément sensible au champ magnétique réalisé sous la forme d'une bobine magnétique entoure la pièce conductrice du flux; l'élément sensible au champ magnétique réalisé sous la forme d'un élément Hall est disposé genetics; the element sensitive to the magnetic field produced in the form of a magnetic coil surrounds the conductive part of the flux; the element sensitive to the magnetic field produced in the form of a Hall element is arranged
magnétiquement en série par rapport à la pièce conduc- magnetically in series with respect to the conductive part
trice du flux ou bien par rapport à des zones par- flow or in relation to areas
tielles de celle-ci;tials of it;
l'élément de Hall est disposé entre la cu- the Hall element is arranged between the cu-
lasse magnétique et une zone terminale de la pièce conductrice du flux réalisé sous la forme d'un étrier ou d'un bras de maintien, et dont l'autre extrémité est directement relié à la culasse magnétique; l'élément de Hall est enfoncé au moins partiellement dans la culasse magnétique; l'élément de Hall est disposé entre deux magnetic lasse and an end zone of the conductive part of the flux produced in the form of a stirrup or a holding arm, and the other end of which is directly connected to the magnetic yoke; the Hall element is pressed at least partially into the magnetic yoke; the Hall element is placed between two
parties de la pièce conductrice du flux qui s'appli- parts of the conductive part of the flux which apply
quent respectivement contre la culasse magnétique; les deux parties de la pièce conductrice du flux et l'élément de Hall sont maintenus ensemble quent respectively against the magnetic yoke; the two parts of the flux conducting part and the Hall element are held together
par une pince ou par un boîtier en forme de pince. by pliers or by a clamp-shaped housing.
la pièce conductrice du flux est fixée sur la culasse magnétique par une bande de serrage ou par un boîtier en matière plastique; the conductive part of the flow is fixed to the magnetic yoke by a clamping band or by a plastic casing;
la pièce conductrice du flux est consti- the conductive part of the flow is constituted
tuée d'un matériau ferromagnétique en lamelles; slain ferromagnetic material in strips;
les deux éléments sensibles au champ ma- the two elements sensitive to the ma-
gnétique sont disposés en direction périphérique de la culasse magnétique en étant décalés l'un par rapport à l'autre; gnetics are arranged in the peripheral direction of the magnetic yoke by being offset from each other;
les deux éléments sensibles au champ ma- the two elements sensitive to the ma-
gnétique sont disposés dans une rainure sur la culasse magnétique, cette rainure s'étendant obliquement par rapport à la direction axiale; gnetics are arranged in a groove on the magnetic yoke, this groove extending obliquely relative to the axial direction;
le stator du moteur comporte un tube po- the motor stator has a tube for
laire jouant le rôle de culasse magnétique; Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins ci-joints et vont milk playing the role of magnetic yoke; Examples of embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings and will
être exposés plus en détail dans la description ci- be explained in more detail in the description below
après. la figure 1 montre un moteur électrique en coupe longitudinale avec différentes variantes pour la mise en place d'un élément de Hall en vue de détecter la vitesse de rotation et la position, la figure 2 montre le moteur électrique représenté sur la figure 1 en section transversale le long de la ligne de coupe A-A de la figure 1, la figure 3 montre une petite partie du tube polaire du moteur électrique représenté sur la after. Figure 1 shows an electric motor in longitudinal section with different variants for the installation of a Hall element in order to detect the speed of rotation and the position, Figure 2 shows the electric motor shown in Figure 1 in section transverse along the section line AA of Figure 1, Figure 3 shows a small part of the pole tube of the electric motor shown in the
figure 1 avec un élément de Hall rapporté extérieure- Figure 1 with an external Hall element
ment et une pièce conductrice du flux en forme d'é- trier, stirrup-shaped flow conductor,
la figure 4 montre une mise en place ana- Figure 4 shows an ana-
logue à celle de la figure 3 d'un élément Hall qui est disposé dans une cavité du tube polaire, log to that of FIG. 3 of a Hall element which is arranged in a cavity of the polar tube,
la figure 5 montre une variante de réali- Figure 5 shows a variant of
sation par rapport aux agencements selon la figure 3 sation compared to the arrangements according to Figure 3
et la figure 4 avec une pièce conductrice du flux di- and Figure 4 with a conductive part of the di-
visée en deux parties, la figure 6 est une vue extérieure d'un seen in two parts, Figure 6 is an exterior view of a
moteur électrique, qui porte à l'extérieur deux élé- electric motor, which carries two external elements
ments Hall disposés dans une rainure oblique pour la Hall elements arranged in an oblique groove for the
détection de la vitesse de rotation et du sens de ro- detection of the speed of rotation and the direction of ro-
tation,tation,
la figure 7 montre l'agencement d'une bo- Figure 7 shows the arrangement of a box
bine magnétique sur le tube polaire pour la détection magnetic bin on the polar tube for detection
de la vitesse de rotation.of the speed of rotation.
Le moteur électrique représenté sur les fi- The electric motor shown in the figures
gures 1 et 2 est réalisé sous la forme d'un moteur à courant continu excité par aimants permanents Dans un gures 1 and 2 is produced in the form of a DC motor excited by permanent magnets In a
tube polaire 10 en forme de pot, qui comporte, confor- polar tube 10 in the form of a pot, which comprises,
mément à la figure 2, une section transversale essen- Also in Figure 2, a cross section
tiellement ronde avec deux faces aplaties opposées 11, 12, deux aimants permanents 13, 14 jouant le rôle de pôles magnétiques, sont disposés face à face dans les deux zones rondes Ces aimants sont maintenus dans leur position par deux ressorts 15, 16 en forme de U. partially round with two opposite flattened faces 11, 12, two permanent magnets 13, 14 acting as magnetic poles, are placed face to face in the two round zones These magnets are held in their position by two springs 15, 16 in the form of U.
Entre les aimants permanents 13, 14 est monté, de fa- Between the permanent magnets 13, 14 is mounted, so
çon à pouvoir tourner, un rotor 17 représenté schéma- Less to be able to turn, a rotor 17 shown diagrammatically
tiquement Pour des raisons de simplification, ce ro- For reasons of simplification, this ro-
tor 17 n'a pas été représenté sur la figure 1 Egale- tor 17 has not been shown in Figure 1 Equale-
ment dans un but de simplification, le collecteur et -les ballets s'y appliquant élastiquement et qui sont des organes habituels d'un moteur à courant continu, ne sont pas représentés car il s'agit, dans ce cas, d'un dispositif connu qui n'est pas concerné par la ment for the sake of simplification, the manifold and the ballets which are applied there elastically and which are usual members of a direct current motor, are not shown since it is, in this case, a device known who is not affected by the
présente invention.present invention.
Les deux aimants permanents 13, 14 ont une forme différente l'un de l'autre C'est ainsi que les The two permanent magnets 13, 14 have a different shape from each other. This is how the
surfaces frontales de l'aimant permanent 13 s'appli- frontal surfaces of the permanent magnet 13 apply
quant sur les ressorts de maintien 15, 16 s'étendent essentiellement en direction radiale, tandis que les as for the retaining springs 15, 16 extend essentially in the radial direction, while the
surfaces frontales correspondantes de l'aimant perma- corresponding frontal surfaces of the permanent magnet
nent 14 s'appliquant sur les ressorts de maintien 15, 16 s'étendent perpendiculairement au côté aplati 11, nent 14 applying to the retaining springs 15, 16 extend perpendicular to the flattened side 11,
12 Pour simplifier la représentation, les deux va- 12 To simplify the representation, the two
riantes ont été représentées sur une figure unique, bien que les deux aimants permanents soient identiques laughing have been shown in a single figure, although the two permanent magnets are identical
dans la réalisation pratique d'un moteur. in the practical realization of an engine.
Dans le moteur électrique représenté sur les In the electric motor shown in the
figures 1 et 2, six éléments Hall 18 à 23 sont dispo- Figures 1 and 2, six Hall elements 18 to 23 are available
sés à l'intérieur sur le tube polaire 10, qui consti- seated inside on the polar tube 10, which constitutes
tue la culasse magnétique du moteur électrique Les cinq positions représentées concernent à nouveau des kills the magnetic breech of the electric motor The five positions represented again concern
variantes, c'est-à-dire que dans une réalisation pra- variants, that is to say that in a practical realization
tique, il est seulement prévu un élément Hall unique qui prend une des positions représentées C'est ainsi tick, only a single Hall element is provided which takes one of the positions shown This is how
que les éléments Hall 18 à 21 sont disposés à l'inté- that Hall elements 18 to 21 are arranged inside
rieur sur les côtés aplatis 11, 12 du tube polaire 10, cependant que l'élément Hall 18 s'applique sur le bras le plus long du ressort de maintien 15, et l'élément Hall 19 directement sur l'aimant permanent 13, car dans cette position selon la figure 1, le bras le plus court du ressort de maintien 16 n'arrive pas jusqu'à laughing on the flattened sides 11, 12 of the pole tube 10, while the Hall element 18 is applied to the longest arm of the retaining spring 15, and the Hall element 19 directly on the permanent magnet 13, because in this position according to Figure 1, the shortest arm of the holding spring 16 does not reach
la position de cet élément Hall 19 De façon corres- the position of this element Hall 19 Correspondingly
pondante, l'élément Hall 20 s'applique directement the Hall 20 element applies directly
contre la face frontale de l'aimant permanent 14, tan- against the front face of the permanent magnet 14, tan-
dis que l'élément Hall 21 n'arrive que jusqu'au bras say that the Hall 21 element only reaches the arm
le plus long du ressort de maintien 16. the longest of the retaining spring 16.
L'élément Hall 22 est un peu écarté du tube polaire 10 dans la zone de la face frontale de l'ai- mant permanent 13 en regard de l'extrémité ouverte du tube polaire 10 Dans une autre forme de réalisation du tube polaire 10, celui-ci peut également revêtir une forme ronde Ceci est représenté par la zone de tube polaire 24 en tirets L'élément Hall 23 est alors rapporté à l'intérieur sur cette zone de tube polaire The Hall element 22 is slightly spaced from the pole tube 10 in the region of the front face of the permanent magnet 13 opposite the open end of the pole tube 10. In another embodiment of the pole tube 10, this can also take a round shape. This is represented by the zone of polar tube 24 in dashes. The element Hall 23 is then attached to the interior on this zone of polar tube.
24 entre les aimants permanents 13, 14, et il est dé- 24 between the permanent magnets 13, 14, and it is
calé axialement par rapport à ces aimants permanents axially wedged with respect to these permanent magnets
13, 14, comme cela ressort de la figure 1. 13, 14, as shown in Figure 1.
Le principe de la détection de la vitesse de The principle of speed detection
rotation par un tel élément de Hall sur le tube polai- rotation by such a Hall element on the polar tube
re ou bien le carter polaire, consiste en ce que, con- re or else the polar casing, consists in that, con-
ditionnée par la saturation magnétique du tube polai- added by the magnetic saturation of the polar tube
re, une faible partie du flux magnétique s'étend sur re, a small part of the magnetic flux extends over
le trajet aérien en dehors de ce boîtier polaire, par- the air route outside this polar box, for example
ce que le fer dans ce cas ne constitue plus un conduc- that iron in this case is no longer a conduc-
teur magnétique idéal Ce champ marginal peut être dé- ideal magnetic field This marginal field can be
tecté par un détecteur magnétique, donc conformément à tectect by a magnetic detector, therefore in accordance with
l'exemple de réalisation ici représenté, par un élé- the example of embodiment shown here, by an element
ment Hall dans la direction normale du champ marginal. Hall in the normal direction of the marginal field.
Lors de la rotation du rotor, il se produit une légère fluctuation du flux total d'un moteur qui est due à l'encochage du rotor Cette fluctuation périodique du flux pour une vitesse de rotation fixe de l'induit est détectée par l'élément Hall Au voisinage des bords During rotation of the rotor, there is a slight fluctuation in the total flux of a motor which is due to the notching of the rotor. This periodic fluctuation in flux for a fixed speed of rotation of the armature is detected by the element. Hall In the vicinity of the edges
d'aimants, les amplitudes sont particulièrement éle- magnets, the amplitudes are particularly high
vées, si bien que les fluctuations périodiques du flux peuvent également être particulièrement bien détectées so that periodic fluctuations in the flow can also be particularly well detected
dans les intervalles entre pôles De façon correspon- in the intervals between poles Correspondingly
dante au flux total d'induit, les amplitudes des il the total armature flux, the amplitudes of the
champs de fuite fluctuent également Dans les posi- leakage fields also fluctuate in the posi-
tions représentées sur les figures 1 et 2 des éléments tions shown in Figures 1 and 2 of the elements
de Hall 18 à 23, les fluctuations du flux qui inter- from Hall 18 to 23, the fluctuations in the flow which
viennent sont particulièrement importantes. come are particularly important.
Si l'on utilise un élément Hall analogique, il faut tenir compte de ce que le signal de mesure If an analog Hall element is used, it must be taken into account that the measurement signal
ainsi obtenu peut encore contenir une composante con- thus obtained may still contain a component
tinue qui est largement plus importante que la compo- which is far more important than the composition
sante alternative souhaitée Une bobine magnétique dé- alternative health desired A magnetic coil
livre un signal de mesure exempt de composantes conti- delivers a measurement signal free of conti- nent components
nues, l'amplitude de ce signal dépendant toutefois li- naked, the amplitude of this signal depending however li-
néairement de la vitesse de rotation Par une exploi- of the speed of rotation By an exploit-
tation électronique du signal, ces problèmes peuvent être toutefois facilement résolus Comme également However, these problems can be solved easily.
dans le cas de l'état initialement indiqué de la tech- in the case of the initially indicated state of the tech-
nique, les amplitudes en règle générale faibles des signaux, sont traitées électroniquement pour donner des signaux rectangulaires avec niveau TTL Dans le cas o le moteur électrique comporte déjà de toutes nique, the generally low amplitudes of the signals, are processed electronically to give rectangular signals with TTL level In the case where the electric motor already has all
façons une électronique pour la commande et le contrô- electronic ways for command and control
le du moteur, ou bien pour la régulation de la vitesse de rotation, la dépense supplémentaire nécessaire est pratiquement négligeable La fréquence des signaux de the motor, or else for the regulation of the speed of rotation, the additional expenditure necessary is practically negligible The frequency of the signals of
mesure obtenue correspond au produit "fréquence de vi- measurement obtained corresponds to the product "frequency of vi-
tesse de rotation x nombre d'encoches du rotor" et constitue ainsi une mesure pour la vitesse de rotation rotation speed x number of rotor notches "and thus constitutes a measure for the speed of rotation
du moteur électrique.of the electric motor.
Dans l'autre exemple de réalisation repré- In the other embodiment example shown
senté sur la figure 3, un élément de Hall 25 est dis- felt in FIG. 3, an element of Hall 25 is dis-
posé à l'extérieur sur l'un des côtés aplati 11 du tube polaire 10 entre les deux aimants permanents 13, placed outside on one of the flattened sides 11 of the pole tube 10 between the two permanent magnets 13,
14 La mise en place sur le côté externe du tube po- 14 The installation on the external side of the tube
laire 10 permet un équipement simple à posteriori d'un moteur électrique avec un dispositif pour détecter la area 10 allows simple retrofitting of an electric motor with a device to detect the
vitesse de rotation A cause des champs de fuite quel- rotation speed Because of the leakage fields
que peu plus faibles à l'extérieur, il est prévu une that slightly weaker outside, there is provision for a
pièce conductrice du flux 26 réalisée sous forme d'é- conductive part of the flux 26 produced in the form of a
trier, qui s'applique par une partie terminale sur le tube polaire 10 et par l'autre partie terminale sur l'élément Hall 25 On donne ainsi au flux magnétique s'étendant dans l'espace externe, un trajet avec une sort, which is applied by an end part on the pole tube 10 and by the other end part on the Hall element 25 The magnetic flux extending in the external space is thus given a path with a
résistance magnétique plus réduite, donc un trajet ma- reduced magnetic resistance, therefore a ma-
gnétiquement plus favorable La pièce conductrice du flux 26 constitue une dérivation pour le flux dans le tube polaire 10 Grâce à la disposition de l'élément Genetically more favorable The conductive part of the flow 26 constitutes a bypass for the flow in the polar tube 10 Thanks to the arrangement of the element
Hall 25 entre une partie terminale de la pièce conduc- Hall 25 between a terminal part of the conductive room
trice du flux 26 et le tube polaire 10, l'élément Hall est traversé perpendiculairement par le champ même si cet élément est disposé tangentiellement au tube polaire 10 L'élément Hall 25 est magnétiquement en trice of the flow 26 and the pole tube 10, the Hall element is crossed perpendicularly by the field even if this element is arranged tangentially to the pole tube 10 The Hall element 25 is magnetically in
série par rapport à la pièce conductrice du flux 26. series with respect to the conductive part of flow 26.
Le flux magnétique traversant l'élément Hall 25 est The magnetic flux passing through Hall element 25 is
indiqué par une flèche.indicated by an arrow.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4, l'élément Hall 25 est disposé dans une cavité 27 sur la face externe du côté aplatie 11 du tube polaire 10 Il fait légèrement saillie hors de cette cavité 27 Une pièce conductrice du flux 28 en forme de bras de maintien, constituée par une pièce de In the embodiment shown in Figure 4, the Hall element 25 is disposed in a cavity 27 on the outer face of the flattened side 11 of the pole tube 10 It projects slightly out of this cavity 27 A conductive part of the flow 28 in the form of a support arm, consisting of a piece of
tôle contournée, relie la surface de bordure en sail- contoured sheet metal, connects the edge surface in a sail-
lie et tournée vers l'extérieur de l'élément Hall 25 à la surface externe du tube polaire 10, de sorte que binds and faces outward from Hall element 25 to the outer surface of the pole tube 10, so that
l'effet obtenu est le même que dans le cas de l'exem- the effect obtained is the same as in the case of the example
ple de réalisation selon la figure 3 Un raccordement ple of realization according to figure 3 A connection
électrique 29 de l'élément Hall 25 est relié par l'in- 29 of the Hall element 25 is connected by the
termédiaire d'un conducteur 30 et d'une connexion par fiches à un circuit électronique d'exploitation pour donner la vitesse de rotation comme cela a déjà été décrit en corrélation avec les figures 1 et 2 Pour la fixation et la protection de l'ensemble du dispositif intermediate of a conductor 30 and of a plug connection to an electronic operating circuit to give the speed of rotation as has already been described in conjunction with FIGS. 1 and 2 For fixing and protecting the assembly of the device
contre les endommagements, un boîtier en matière plas- against damage, a plastic casing
tique 33 entoure la pièce conductrice du flux 28, l'é- tick 33 surrounds the conductive part of the flow 28, the
lément Hall 25 et le conducteur 30, tandis que la Hall 25 and conductor 30, while the
liaison par fiches 31 est disposée d'une façon non re- plug connection 31 is arranged in a non-re-
présentée, sur un côté externe de ce boîtier en matiè- re plastique 33 Ce boîtier en matière plastique 33 shown on an outer side of this plastic housing 33 This plastic housing 33
peut, par exemple, être obtenu par projection ou cou- can, for example, be obtained by projection or
lée de matière plastique Un second raccordement élec- plastic strip A second electrical connection
trique de l'élément Hall 25 peut être obtenu par liai- size of Hall 25 can be obtained by liai-
son à la masse, ou bien il est prévu un second raccor- grounded, or a second connection is provided
dement électrique selon le premier raccordement élec- according to the first electrical connection
trique 29.stick 29.
Dans le cas de l'autre exemple de réalisa- In the case of the other example of realization
tion représenté sur la figure 5, une pièce conductrice du flux 34 en deux parties est disposée à l'extérieur sur le côté aplatie 11 du tube polaire 10 Entre les deux parties séparées de la pièce conductrice du flux tion shown in Figure 5, a conductive part of the flow 34 in two parts is arranged outside on the flat side 11 of the pole tube 10 Between the two separate parts of the conductive part of the flow
34, est disposé l'élément Hall 25 Les parties termi- 34, the element Hall 25 is arranged.
nales, opposées à l'élément Hall, des deux parties en nales, opposite the Hall element, of the two parts in
forme d'aile de la pièce conductrice du flux 34, s'ap- wing shape of the conductive part of flow 34, is
pliquent contre le tube polaire 10, de sorte que le bend against the pole tube 10, so that the
* flux magnétique dérivé traverse à nouveau perpendicu-* derivative magnetic flux crosses again perpendicular to
lairement l'élément Hall 25 Une pince 35, qui peut également être réalisée sous la forme d'un boîtier en the Hall element 25 A clamp 35, which can also be produced in the form of a housing made of
forme de pince, entoure de l'extérieur la pièce con- pliers, surrounds the piece from the outside
ductrice du flux 34 qui a une section transversale es- ducting of the flow 34 which has a cross section es-
sentiellement triangulaire, et pénètre du côté termi- substantially triangular, and penetrates on the termi-
nal dans des cavités 36 de la pièce conductrice du nal in cavities 36 of the conductive part of the
flux 34 Ainsi, la pièce conductrice du flux 34, l'é- flow 34 Thus, the conductive part of flow 34, the e-
lément Hall 25, et la pince 35 constituent une unité susceptible d'être montée au préalable, et qui être pressée au moyen d'une bande de serrage 37, contre la element Hall 25, and the clamp 35 constitute a unit capable of being mounted beforehand, and which can be pressed by means of a clamping band 37, against the
face externe du tube polaire 10 Du fait que des par- outer face of the pole tube 10 Because of the
ties de la pièce conductrice du flux 34 s'étendent ties of the conductive part of the flux 34 extend
obliquement vers le tube polaire ou le boîtier polai- obliquely towards the polar tube or the polar housing
re, cette disposition convient également pour des tu- re, this arrangement is also suitable for
bes polaires ronds.round polar bes.
Bien entendu, des éléments Hall disposés à l'intérieur sur le tube polaire 10 peuvent également être munis d'une pièce conductrice du flux et/ou d'un boîtier séparé en matière plastique, comme cela a été indiqué sur les figures 3 à 5 pour des éléments Hall Of course, Hall elements placed inside on the pole tube 10 can also be provided with a flow conducting part and / or with a separate plastic casing, as indicated in FIGS. 3 to 5 for Hall elements
disposés à l'extérieur.arranged outside.
Pour pouvoir procéder à une détection du To be able to detect the
sens de rotation, deux éléments Hall 25 sont nécessai- direction of rotation, two Hall 25 elements are required
res, qui sont décalés l'un par rapport à l'autre, en res, which are offset from each other, in
direction périphérique et qui sont décalés électrique- peripheral direction and which are electrically offset
ment de 900 à l'intérieur d'une période La figure 6 ment of 900 within a period Figure 6
montre le côté extérieur du tube polaire 10 d'un mo- shows the outer side of the pole tube 10 of a mo-
teur électrique, dans lequel a été pratiquée une rai- electric tor, in which a reason was practiced
nure 38 décalée d'un petit angle par rapport à la di- nure 38 offset by a small angle to the di-
rection axiale Dans cette rainure 38 sont logés deux éléments de Hall 25 Comme dans le cas d'un moteur axial rection In this groove 38 are housed two Hall elements 25 As in the case of a motor
avec N encoches, N périodes interviennent pour une ré- with N notches, N periods occur for a re-
volution de l'induit, les deux éléments de Hall doi- evolution of the armature, the two elements of Hall must
vent être décalés l'un par rapport à l'autre de seule- can be offset from each other by only-
ment: a = ( 360 '/n) /4ment: a = (360 '/ n) / 4
Ce décalage peut être établi par une dispo- This offset can be established by a provision
sition appropriée de la rainure s'étendant obliquement sur le tube polaire Bien entendu, ces éléments de appropriate sition of the groove extending obliquely on the pole tube Of course, these elements
Hall 25 peuvent aussi être munis d'une pièce conduc- Hall 25 can also be fitted with a conduc-
trice du flux Dans une réalisation plus simple, ils peuvent également être disposés sans rainure 38 sur le côté externe du tube polaire 10 ou bien sur son côté interne Les champs de fuite fluctuant périodiquement, obtenus lors de la rotation du rotor, sont détectés dans les deux éléments Hall 25 en étant décalés dans flow trice In a simpler embodiment, they can also be arranged without groove 38 on the outer side of the pole tube 10 or else on its inner side The leakage fields fluctuating periodically, obtained during the rotation of the rotor, are detected in the two Hall 25 elements being offset in
le temps l'un après l'autre, de sorte qu'une associa- time after time, so that an association
tion au sens de rotation est possible. tion in the direction of rotation is possible.
En variante à des éléments Hall, les champs de fuite périodiques peuvent également être détectés par une bobine magnétique 39 qui, selon la figure 7, As an alternative to Hall elements, the periodic leakage fields can also be detected by a magnetic coil 39 which, according to FIG. 7,
est disposée sur le côté aplati 11 du tube polaire 10. is disposed on the flat side 11 of the pole tube 10.
Pour cette bobine magnétique 39 on peut également choisir d'autres positions, telles qu'elles ont été indiquées dans les exemples de réalisation décrits Il peut également être prévu deux bobines magnétiques de façon correspondante à la figure 6 pour la détection For this magnetic coil 39, it is also possible to choose other positions, as indicated in the examples of embodiment described. Two magnetic coils can also be provided corresponding to FIG. 6 for detection.
du sens de rotation La bobine magnétique 39 peut éga- direction of rotation The magnetic coil 39 can also
lement être disposée sur une pièce conductrice du flux qui, en tant que dérivation, s'applique par ses deux parties d'extrémité, sur le tube polaire 10 et qui est entouré par la bobine magnétique 39 Une telle pièce conductrice du flux 40 est représentée schématiquement LEMENT be arranged on a conductive part of the flow which, as a bypass, is applied by its two end parts, on the pole tube 10 and which is surrounded by the magnetic coil 39 Such a conductive part of the flow 40 is shown schematically
en tirets sur la figure 7.in dashes in Figure 7.
L'utilisation de la détection de la position du rotor, de sa vitesse de rotation et/ou de son sens de rotation, telle qu'elle vient d'être décrite, n'est The use of detecting the position of the rotor, its speed of rotation and / or its direction of rotation, as just described, is not
bien entendu pas limitée à des moteurs à courant con- of course not limited to constant current motors
tinu excités par des aimants permanents, mais peut continuously excited by permanent magnets but can
trouver son application dans le cas de tous les mo- find its application in the case of all mo-
teurs électriques dans lesquels des modifications des champs de fuite causées par le mouvement de rotation, electrical sensors in which changes in the leakage fields caused by the rotational movement,
se produisent sur la culasse magnétique. occur on the magnetic yoke.
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |