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PROCEDE DE MESURE DU VIEILLISSEMENT D'AIMANTS
PERMANENTS D'UNE MACHINE SYNCHRONE EQUIPEE D'UN
CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE
Domaine technique
La présente invention se rapporte au domaine technique général des
capteurs de position angulaire ainsi qu'au domaine technique général des
machines synchrones comportant des aimants permanents et un tel capteur de
position.
La présente invention concerne plus particulièrement une machine
synchrone à force électromotrice sinusoïdale, trapézoïdale ou autre,
comportant un
capteur de position pour commander l'alimentation électrique de ladite
machine.
L'invention.trouve son application principalement dans des machines synchrones
alimentées par une tension alternative polyphasée.
L'invention sera décrite ci-après plus particulièrement mais non
limitativement avec des moyens pour générer une induction magnétique
constitués d'aimants permanents.
Une machine synchrone à aimants peimanents est constituée d'un
stator bobiné et d'un rotor portant les aimants permanents. Une telle machine
est
alimentée et pilotée par l'intermédiaire d'une électronique de puissance.
Une machine synchrone à aimants permanents et à force
électromotrice sinusoïdale, peut être pilotée avec un système de commande
vectorielle. Ce type de pilotage, connu en tant que tel, permet d'obtenir des
performances élevées à savoir, une grande précision et une dynamique de couple
élevée. Ces performances sont nécessaires, en particulier pour les moteurs de
traction.
Un système de commande permettant d'obtenir des performances
élevées, requiert cependant une connaissance précise de la position angulaire
du
rotor et cela en temps réel. La position angulaire du rotor est généralement
donnée
par un capteur de position lequel est constitué notamment d'une partie
tournante
liée mécaniquement au rotor. On connait ainsi différentes technologies
permettant
de déterminer la position angulaire du rotor. On peut citer à titre d'exemple
le
capteur de position appelé resolver , le codeur digital incrémental ou le
codeur
absolu.
Ces technologies connues présentent cependant des inconvénients.
En effet ces. capteurs de position connus comportent tous une partie tournante
liée
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mécaniquement au rotor. Ceci constitue une contrainte importante lors de la
conception de la machine dans laquelle il faut intégrer les capteurs de
position. La
partie tournante du capteur de position angulaire est en général entraînée en
rotation par l'intermédiaire d'un tube d'entraînement. Un tel tube
d'entraînement,
traverse en général le stator et présente très souvent une inertie importante
pouvant conduire à un ralentissement de la mesure de la position angulaire. Le
manque de précision lié à une telle mesure conduit à une altération des
performances de la machine. En outre, le fait de devoir traverser la machine
pour
récupérer une information de position angulaire augmente substantiellement la
complexité de l'ensemble. Il est alors nécessaire d'utiliser un nombre plus
important de pièces mécaniques, cc qui augmente les risques de défaillances.
Par ailleurs, lors de la première mise en service d'une machine
synchrone connue, une opération dite opération de calage, doit être effectuée
par
un convertisseur. Au cours de cette opération, la machine est en rotation et
le
convertisseur mesure l'angle correspondant au passage par zéro de la force
électromotrice. Cette opération de calage doit être effectuée à nouveau lors
d'une
opération de maintenance du type changement de capteur, changement d'une
pièce électromagnétique du rotor ou du stator, ou changement de la machine
complète. Une telle opération de calage est souvent très difficile à réaliser
en
particulier pour les véhicules longs du type véhicule ferroviaire, dans la
mesure où
il faut soulever lesdits véhicules pour permettre une orientation libre des
roues
lors du calage.
L'opération de calage est cependant très importante car un décalage
angulaire entre la position angulaire mesurée et la position réelle du rotor
conduit
à une chute importante du couple. A titre d'exemple un décalage de un degré
mécanique conduit à une chute de couple d'environ 5 % et un décalage de deux
degrés mécaniques conduit à une chute de couple de 20 Vo.
Les machines synchrones connues présentent également des
performances moindres liées au vieillissement des aimants permanents. En
effet,
l'induction magnétique générée par les aimants permanents diminue avec le
temps. Il est donc logique de remplacer les aimants permanents périodiquement.
Le remplacement des aimants permanents peut occasionner des frais importants
en pièces de rechange, en main d'oeuvre et/ou en immobilisation de la machine.
Il
arrive souvent qu'un tel remplacement ait lieu trop tôt, générant des frais
inutiles
ou trop tard, conduisant à utiliser une machine synchrone dont les
performances
sont dégradées.
Par le document US 2002/175674, on connaît un procédé et un
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dispositif prévus pour détecter la dégradation d'un aimant permanent dans un
moteur d'un véhicule électrique hybride ou électrique. Un dispositif de
surveillance de tension est couplé directement à un moteur de traction et/ou
au
moteur du générateur pour détecter la tension induite par les aimants
permanents
dans le moteur à une vitesse prédéterminée et hors d'état de charge. Un
contrôleur
compare la tension induite détectée avec une tension de référence qui
représente
une tension induite attendue pour une pleine aimantation à la vitesse
prédéterminée. Le dispositif de commande génère une indication de
l'aimantation
en fonction de la tension de référence, de la tension induite détectée et de
la
vitesse prédéterminée. L'indication de l'aimantation est enregistrée en tant
que
référence ultérieure. En outre, un indicateur de sécurité génère un signal
pour
avertir l'utilisateur du véhicule lorsque l'indication d'aimantation est
inférieure à
un seuil de sécurité.
Le dispositif décrit dans le document US 2002/175674 concerne un
rotor à aimants permanents en position centrale et entouré par un stator
bobiné.
Dans ce document, la mesure de l'aimantation se fait au moyen d'un bobinage
qui
est enroulé sur des dents du rotor et intégré à celles-ci.
Le dispositif du document US 2002/175674 ne permet pas de
détecter la dégradation d'un aimant permanent dans un moteur électrique en
charge, c'est-à-dire lorsque le machine est chargée ou qu'elle délivre un
couple,
mais uniquement dans un moteur électrique en rotation libre. Ceci constitue un
inconvénient majeur. En effet, dans le document US 2002/175674 on mesure le
champ d'aimantation provenant des aimants du rotor par la mesure d'un courant
induit dans le bobinage qui est enroulé sur les dents du rotor. Puisque ce
champ
d'aimantation dépend de l'intensité du courant électrique circulant dans le
bobinage, et que ce même courant dépend de la charge du moteur électrique, le
champ d'aimantation du bobinage varie donc en fonction de la sollicitation du
moteur électrique. Lorsque le moteur électrique est en charge, le champ
d'aimantation du bobinage varie constamment selon les sollicitations du moteur
électrique et la tension induite détectée ne peut ainsi être comparée à une
tension
de référenée qui représente une tension induite attendue pour une pleine
aimantation. De même, le bobinage de mesure enroulé sur les dents du rotor ne
peut faire la discrimination entre le champ d'aimantation du bobinage du
stator et
le champ d'aimantation créé par les aimants du rotor, d'où la nécessité dans
le
dispositif du document US 2002/175674 d'effectuer les mesure lorsque le champ
d'aimantation du bobinage du stator est nul, ce qui est équivalent à dire que
le
moteur électrique doit être entraîné en roue libre.
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Divulgation de l'invention
L'objet de la présente invention vise par conséquent à remédier aux
inconvénients mentionnés ci-dessus et à proposer un nouveau procédé de
détermination d'un niveau de vieillissement d'une machine synchrone.
Un autre objet de la présente invention vise à mettre en oeuvre un
tel procédé de détermination d'un niveau de vieillissement avec des moyens
simples, fiables, peu nombreux et économiques.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé
de mesure d'un vieillissement des aimants permanents d'une machine synchrone
polyphasée comprenant un stator et un rotor, ladite machine étant équipée d'au
moins un capteur de position angulaire du rotor, le stator comprenant un
bobinage
prévu pour:etre alimenté en courant, le rotor comprenant des aimants
permanents
étant prévu pour se mouvoir autour du stator, le capteur de position angulaire
comprenant au moins deux capteurs de mesure de l'induction magnétique et au
moins une unité électronique, les capteurs de mesure de l'induction, fixes,
solidaires du stator, s'étendant au niveau d'une extrémité axiale du rotor en
regard
et à proximité immédiate des chants axiaux des aimants permanents, caractérisé
en ce qu'il consiste à :
jl) déterminer, à l'arrêt ou lors d'une phase de rotation en charge ou à vide
de
la machine synchrone, la valeur de l'induction magnétique maximale par
l'intermédiaire des capteurs de mesure de l'induction magnétique et de
l'unité électronique,
j2) comparer la valeur mesurée de l'induction magnétique maximale à une
valeur de référence, et
j3) si la valeur de l'induction magnétique maximale est inférieure à la valeur
de référence en présentant un écart déterminé par rapport à ladite valeur de
référence, générer une information d'alerte par l'intermédiaire de l'unité
électronique, dans le cas contraire reprendre l'étape jl).
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur dc
l'induction
magnétique maximale mesurée lors de la première utilisation de la machine
synchrone.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique ou
prédéfinie. .
Selon un exemple de mise en uvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur décroissante
en
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fonction du temps.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur présentant
une
décroissance linéaire.
5 Selon un exemple
de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à générer l'information d'alerte lorsque l'écart est
supérieur ou
égal à 20%.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé est appliqué à un moteur-roue d'un véhicule.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé est utilisé sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance du
moteur-roue.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, lorsque la machine synchrone (1) est en charge, la valeur mesurée
VMmax de l'induction magnétique maximale est comparée à une valeur de
référence prédéterminée, stockée dans un ensemble de données comprenant des
valeurs de l'induction magnétique maximale pour une intensité donnée du
courant
électrique fourni à la machine synchrone.
Selon un exemple de mise en uvre du procédé conforme à
l'invention, l'ensemble de données comprenant des valeurs de l'induction
magnétique maximale pour une intensité donnée du courant électrique fourni à
la
machine synchrone est stocké dans l'unité électronique.
La machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention, constitue avantageusement un moteur-roue d'un véhicule
ferroviaire ou routier.
Le procédé de mesure conforme à l'invention présente notamment
l'avantage de fournir une mesure précise, en temps réel et à intervalles de
temps
choisis, du vieillissement des aimants permanents dc la machine synchrone.
Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage remarquable
qui résulte de l'utilisation du capteur de position angulaire du rotor, pour
connaître l'évolution du champ magnétique en fonction du temps et d'estimer
ainsi si la 'machine synchrone est saine ou si elle a subit un vieillissement
préjudiciable à ses performances.
On notera également que le procédé conforme à l'invention permet
avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la machine
synchrone est à rotation, qu'elle fonctionne à vide ou en charge.
Par fonctionnement à vide, on entend le cas où la machine
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synchrone fonctionne en roue libre, alors que par fonctionnement en charge on
entend le cas où la machine synchrone est en rotation et délivre un couple,
qu'il
s'agisse d'un freinage ou d'une accélération.
On remarquera également que le procédé conforme à l'invention
permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique lorsque la
machine synchrone est à l'arrêt, la mesure du champ magnétique étant alors
effectué pour les aimants situés en face des capteurs. Pour effecteur une
cartographie complète des aimants de la machine, il suffit alors de faire
tourner
celle-ci de sorte de positionner tour à tour chacun des aimants en face des
capteurs.
Enfin, dans l'invention, la mesure de l'aimantation se fait au moyen
de capteurs à effet hall ou à magnétorésistance qui sont montés sur un support
aniovible, et dont la maintenance est par conséquent très facile.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront
également des dessins donnés à titre illustratif et non limitatif dans
lesquels :
- la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine synchrone
dans
laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention, ladite machine
intégrant un capteur de position angulaire sur une partie d'un stator ;
- la figure 2 représente un détail, en coupe, de la figure 1 ;
- la figure 3 cst une illustration d'un exemple de réalisation d'un support
amovible pour le capteur de position angulaire en vue de face, destiné à être
inséré dans une machine synchrone dans laquelle est mis en oeuvre le
procédé conforme à l'invention ;
- la figure 4 illustre un synoptique des moyens électroniques nécessaires
au
fonctionnement du capteur de position angulaire d'une machine synchrone
et par conséquent utilisés pour mettre en oeuvre le procédé conforme à
l'invention ; et
- la figure 5 illustre à l'aide d'un schéma fonctionnel, un exemple de système
de commande vectorielle d'une machine synchrone à aimants permanents et
à force électromotrice sinusoïdale, dans laquelle est mis en oeuvre le procédé
conforme à l'invention.
Description détaillée des figures
. La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'une machine
synchrone 1 comportant un capteur de position angulaire monté sur un stator 2
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illustré schématiquement à la figure 4. La figure 1 montre une partie
d'extrémité
2a, par exemple en forme de flasque solidaire mécaniquement du stator 2.
La machine synchrone 1 comprend également un rotor 3 pourvu
d'aimants permanents 4.
La partie d'extrémité 2a recouvre au moins partiellement et sans
contact une extrémité axiale 3a du rotor 3. Un exemple d'agencement entre
l'extrémité axiale 3a et la partie d'extrémité 2a est illustré plus en détails
à la
figure 2.
Le stator 2 comprend un bobinage non représenté, prévu pour être
alimenté en- courant polyphasé par l'intermédiaire d'un dispositif
d'électronique
de puissance appelé également convertisseur ou onduleur. Ce dernier est
avantageusement alimenté en tension et en courant.
Le rotor 3 présente avantageusement une forme sensiblement
cylindrique 3b dont la face interne est recouverte d'aimants permanents 4. Le
rotor 3 est destiné à tourner autour de la partie du stator 2 s'étendant dans
l'espace
libre délimité intérieurement audit rotor 3.
Les aimants permanents 4 sont par exemple empilés selon une
direction aXiale dans des rainures axiales ménagées dans la face interne du
cylindre 3b. Le montage et la fixation des aimants permanents 4 sur la face
interne
du rotor 3 est effectué de manière connue.
A titre d'exemple les aimants permanents 4 sont introduits par
coulissements dans des rainures axiales et maintenus radialement grâce à une
complémentarité de formes desdites rainures et desdits aimants permanents 4.
Les aimants permanents 4 sont bloqués axialement dans chaque
rainure par l'intermédiaire d'une pièce de maintien 5 en matériau amagnétique,
illustrée plus en détails à la figure 2.
La pièce de maintien 5 constitue une butée 5a empêchant des
mouvements axiaux des aimants permanents 4 engagés dans la rainure
correspondante. Les dimensions et les formes de la pièce de maintien 5 sont
choisies de manière à ne pas entraver l'accès à une zone localisée en regard
d'une
partie au moins du chant axial 4a du dernier l'aimant permanent 4 engagé dans
chaque rainure.
= L'extrémité axiale 3a du cylindre 3b, laquelle ne comporte pas
d'aimants permanents 4, présente à cet effet avantageusement une forme
légèrement évasée dans une direction radiale. Une telle conformation permet
ainsi
de limiter l'encombrement résultant de la fixation de la pièce de maintien 5.
Une
pièce de maintien 5 est avantageusement fixée sur le cylindre 3b, à
l'extrémité de
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chaque rainure à l'aide d'une vis 5b, bloquant ainsi axialement toutes les
rangées
d'aimants permanents 4.
La machine synchrone 1 comporte également un capteur de
position angulaire du rotor 3. Le capteur de position angulaire comporte
notamment des capteurs de mesure de l'induction magnétique 6. Ces derniers
sont
prévus pour détecter la variation du champ magnétique axial généré par les
aimants permanents 4. Cette variation du champ magnétique axial est détectée
et
transformée en tension délivrée par les capteurs de mesure de l'induction
magnétique 6.
Le capteur de position angulaire la comprend également au moins
une unité électronique prévue pour recevoir les tensions d'induction des
capteurs
dc mesure de l'induction magnétique 6 et pour en déduire la position angulaire
du
rotor 3. Cette détermination est effectuée de manière absolue. L'unité
électronique
permet également de transmettre en temps réel une information relative de
position angulaire du rotor 3 au dispositif d'électronique de puissance.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont solidaires
mécaniquement de la partie d'extrémité 2a et s'étendent au niveau d'une
extrémité
axiale du rotor 3, en regard et à proximité immédiate des chants axiaux 4a des
derniers aimants permanents 4 engagés dans les rainures. Lors de la rotation
du
rotor 3, chaque chant axial 4a passe donc devant les capteurs de mesure de
l'induction magnétique 6.
. Les capteurs de mesure magnétique 6 sont avantageusement fixés
sur un support amovible 7.
Le support amovible 7 présente à cet effet une partie de support
axiale 7a et une partie d'extrémité de support 7b. La partie d'extrémité de
support
7b s'étend sensiblement transversalement à la partie de support axiale 7a. Les
capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont disposés sur une face
externe
7e de l'extrémité libre de la partie de support axiale 7a.
Le support amovible 7 présente de préférence une courbure
épousant sensiblement la courbure du rotor 3. Les capteurs de mesure de
l'induction magnétique 6 sont avantageusement fixés et répartis sur une la
face
externe 7e, selon une ligne dont la courbure épouse sensiblement la courbure
de la
succession des chants axiaux 4a des aimants permanents 4.
Le support amovible 7 est par exemple introduit dans une fente 8
ménagée dans la partie d'extrémité 2a. Bien entendu la fente 8 présente une
courbure identique ou similaire à celle que présente la partie de support
axiale 7a.
Le support amovible 7, une fois équipée des capteurs de mesure
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d'induction magnétique 6, est introduit axialement dans la fente 8 jusqu'à
l'arrivée en butée de la partie de l'extrémité de support 7b sur la face
extérieure de
la partie d'extrémité 2a. Les dimensions du support amovible 7, et en
particulier la
longueur axiale de la partie de support axiale 7a, sont choisies de manière à
ce que
les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 s'étendent à une distance e
des chants axiaux 4a. La distance e est comprise par exemple entre 1,5 et 2,5
millimètres et de préférence égale à 2 millimètres.
Tous types de moyens de fixation, non représentés, peuvent
également être utilisés pour solidariser l'extrémité de support 7b avec la
partie
d'extrémité 2a.
. La machine synchrone 1 comporte, selon un exemple de
réalisation, au moins trois capteurs de mesure d'induction magnétique 6
disposés
sur un support amovible 7.
Selon un autre exemple de réalisation, la machine synchrone 1
conforme à l'invention, illustrée à la figure 1, comporte deux supports
amovibles
7 dont chacun est pourvu par exemple d'au moins deux capteurs de mesure
d'induction magnétique 6.
La figure 3 est une illustration vue de face d'un exemple de
réalisation 'd'un support amovible 7 comportant cinq capteurs de mesure
d'induction magnétique 6. La machine synchrone 1 comporte ainsi, selon un
exemple de réalisation de la figure 3, deux supports amovibles 7 comportant
chacun cinq capteurs de mesure d'induction magnétique 6.
Avantageusement, la face externe 7c de la partie de support axiale
7a est pourvue d'un capteur de température 9. Ce dernier permet d'utiliser la
température ambiante de la machine synchrone 1 pour ajuster son pilotage, car
l'induction dépend de la température.
Selon un exemple de réalisation préférentiel, le support amovible 7
comporte au moins un circuit électronique de l'unité électronique ou une
partie
d'un circuit électronique de ladite unité électronique.
A titre d'exemple, le dispositif d'électronique de puissance est un
convertisseur 14 pilotant la machine synchrone 1 par une modulation de
largeurs
d'impulsions.
Les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont de
préférence des capteurs à effet Hall.
Selon un autre exemple de la réalisation de la machine synchrone 1,
les capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 sont constitués de capteurs
AMR/GMR, dits capteurs à magnétorésistance.
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Tandis que les capteurs à effet Hall permettent de mesurer la
composante continue du champ magnétique, les capteurs à magnétorésistance
présentent un fonctionnement se basant sur la variation de la résistance
électrique
d'un matériau en fonction de la direction du champ magnétique qui lui est
5 appliqué. Ces
capteurs sont connus en tant que tels et ne sont par conséquent pas
décrits davantage.
En utilisant des capteurs à effet Hall ou des capteurs à
magnétorésistance, l'opération de calage du capteur de position angulaire la
n'est
plus nécessaire. En effet, ces capteurs mesurent la répartition spatiale du
champ
10 magnétique
généré par les aimants permanents 4 et ce même lorsque la machine
synchrone 1 est à l'arrêt. Ceci permet de s'affranchir de toute opération de
calage
à la mise en service dc la machine synchrone 1 ou à la suite d'une opération
dc
maintenance de ladite machine synchrone 1. Il en résulte donc un avantage
remarquable pour la machine synchrone 1.
La figure 4 est une illustration synoptique des moyens
électroniques nécessaire au fonctionnement du capteur de position angulaire la
de
la machine synchrone 1. Cette dernière comporte donc le stator 2 bobiné et le
rotor 3 comportant les aimants permanents 4.
Le capteur de position angulaire la comporte donc des moyens
fonctionnels, lesquels comprennent des capteurs de mesure de l'induction 6,
associés à l'unité électronique pour l'acquisition d'un signal et pour le
calcul de
l'angle de positionnement du rotor 3.
. Les moyens fonctionnels sont par exemple constitués de deux
capteurs mesure d'induction magnétique 6 montés fixes, sans contact et en
regard
des aimants permanents 4. Les infoiniations issues de ces capteurs de mesure
d'induction 6 sont ensuite amplifiées et filtrées respectivement par des
moyens
d'amplification 10 et des moyens de filtration 11 avant qu'un calculateur 12
n'acquiert lesdites informations. Cc calculateur 12 dc l'unité électronique
détermine donc l'angle rotorique (position angulaire du rotor) à partir des
informations issues des capteurs de mesure d'induction 6 et communique en
temps réel l'angle rotoriquc à un système de commande vectorielle 13 lequel
commande un convertisseur 14.
La communication de l'angle rotorique au système de commande
vectorielle 13 est effectuée par l'intermédiaire d'un protocole de type BUS de
terrain du genre SSI, PROFIBUS ou autres. En outre, le signe de l'angle
rotorique
déterminé par le calculateur 12, définit le sens de rotation de la machine
synchrone 1.
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. La figure 5
illustre à l'aide d'un schéma fonctionnel, le système de
commande vectorielle 13 d'une machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à
force électromotrice sinusoïdale. Dans cet exemple de commande vectorielle, la
machine synchrone 1 comprend le convertisseur 14 alimenté par une tension
électrique.
Le système de commande vectorielle 13 permet de commander le
convertisseur 14 par l'intermédiaire d'une modulation de largeurs d'impulsions
MLI pour générer une tension d'alimentation moyenne sur chacune des phases P1,
P2, P3 de la machine synchrone 1 et par conséquent un courant déterminé dans
chacune desdites phases P1, P2, P3. Le convertisseur 14 transforme donc une
tension livrée par une source de tension U continue en une tension triphasée
d'alimentation de la machine synchrone 1. Cette dernière fonctionne par
exemple
en traction et en alternance en générateur de tension triphasé, lorsqu'un
véhicule
est dans une phase de freinage.
Le système de commande vectorielle 13 comprend une unité de
commande du convertisseur 14, des capteurs de courant 15, un capteur de
tension
16 et le capteur de position angulaire la de la machine synchrone 1.
Le système de commande vectorielle 13 reçoit par exemple la
consigne de couple C. A partir des informations issues des capteurs de courant
15,
du capteur de position angulaire la et à partir de la consigne C, l'unité de
commande du convertisseur 14 calcule le vecteur de tension à appliquer au dit
convertisseur 14 pour que la machine synchrone 1 atteigne la consigne de
couple
C.
Le système de commande vectorielle 13, en particulier d'une
machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force électromotrice
sinusoïdale, est connu en tant que tel et ne sera donc pas décrit davantage
dans la
présente.
La machine synchrone 1 présente l'avantage remarquable qu'elle
comprend un capteur de position angulaire la permettant d'effectuer une mesure
directe du champ magnétique produit par les aimants permanents 4 et par
conséquent de connaitrc l'évolution dudit champ magnétique en fonction du
temps. Ceci. permet de détecter une détérioration des performances des aimants
permanents 4 et par conséquent des performances de la machine synchrone 1.
Par ailleurs, le capteur de position angulaire la de la machine
synchrone 1 permet de détecter une augmentation brutale du champ magnétique
induit, résultant d'un court-circuit entre phases.
La machine synchrone 1 à aimants permanents 4 et à force
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électromotrice sinusoïdale, constitue avantageusement un moteur-roue.
La machine synchrone conforme à l'invention peut également être
utilisée comme moteur de treuils ou comme moteur d'ascenseurs.
La machine synchrone 1 permet donc de mettre en oeuvre un
procédé de mesure d'un vieillissement d'aimants permanents 4 conforme à
l'invention et ce à l'aide d'une succession d'étapes explicitées ci-après.
Selon une première étape jl), on détermine, à l'arrêt ou lors d'une
phase de rotation en charge ou à vide de la machine synchrone 1, la valeur de
l'induction magnétique maximale VMm,,x par l'intermédiaire des capteurs de
mesure de l'induction magnétique 6 reliés à l'unité électronique.
On notera que lors d'une phase de rotation à vide, le courant
électrique généré dans la machine synchrone 1 est nul.
. Selon une seconde étape j2), on compare la valeur mesurée de
l'induction magnétique maximale VIVIriiõx à une valeur de référence.
Selon une troisième étape j3) si la valeur de l'induction magnétique
maximale VMmax est inférieure à la valeur de référence en présentant un écart
déteiminé par rapport à ladite valeur de référence, on génère une information
d'alerte S par l'intermédiaire de l'unité électronique, dans le cas contraire
on
reprend l'étape j1).
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, la valeur de
l'induction
magnétique maximale mesurée VMmax(i) lors de la première utilisation de la
machine synchrone 1.
Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention,
le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur théorique
ou
prédéfini e
Selon un autre exemple de mise en uvre conforme à l'invention,
le procédé consiste à utiliser comme valeur de référence, une valeur
décroissante
en fonction du temps VMmax(i)(t). Une telle décroissance se traduit par une
courbe
qui est par exemple linéaire. A cc titre, la valeur de référence initiale de
cette
courbe décroissante, peut être soit la valeur mesurée VM,õõõ(i), soit la
valeur
théorique ou prédéfinie VTmax.
Selon un exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, le
procédé consiste à générer l'information d'alerte lorsque l'écart est
supérieur ou
égal à 20%. Un écart plus faible peut également être choisi, à titre
d'exemple, sans
sortir du cadre de l'invention.
Grâce au calculateur 12, il est possible de déteiminer
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WO 2015/124876
PCT/FR2015/050414
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concomitamment la position angulaire absolue du rotor 3 et un vieillissement
normal ou prématuré des aimants permanents 4 ou de certains aimants permanents
4 conformément au procédé décrit ci-dessus. Le calculateur 12 peut ainsi
identifier lesquels des aimants permanents 4 sont à remplacer si l'on veut
conserver les bonnes performances de la machine synchrone 1, même lorsque les
mesures ont été effectuées lors d'une phase de rotation de la machine
synchrone 1.
Comme évoqué précédemment, le procédé conforme à l'invention
permet avantageusement de faire la mesure du champ magnétique, que la machine
synchrone 1 fonctionne à vide ou en charge, par exemple en traction ou en
freinage lorsqu'il s'agit d'un moteur-roue. En charge, cette mesure du champ
magnétique dépend dc l'intensité du courant électrique fourni au moteur, aussi
est-il nécessaire de cartographier la machine pour avoir une courbe dc
référence
du champ magnétique attendu en fonction de l'intensité du courant électrique
fourni à la machine synchrone.
Cette cartographie de la machine synchrone est préférentiellement
effectuée chez le constructeur sur une machine neuve. Elle consiste à
effectuer des
mesures du champ magnétique au moyen des capteurs à effet hall ou à
magnétorésistance pendant le fonctionnement de la machine synchrone 1. Ces
mesures sont alors transmises à une unité électronique, qui reçoit également
les
informations de courant moteur provenant de capteurs de courant. Ces valeurs
permettent par conséquent d'établir des abaques, ou d'autres ensembles de
données de références, pour le fonctionnement d'une machine synchrone 1 neuve.
Ces données de références sont par exemple stockées dans l'unité
électronique du capteur de position angulaire la.
. Ainsi, pour une intensité donnée du courant électrique fourni à la
machine synchrone 1 correspond une valeur de référence du champ magnétique.
Lorsque les mesures du champ magnétique pour un courant moteur donné ne
correspondent pas à la valeur de référence attendue du champ magnétique, une
information d'alerte S est alors envoyée par l'intermédiaire de l'unité
électronique.
Le procédé de l'invention peut être utilisé sur une machine
synchrone 1 en charge, au moyen d'un capteur de position angulaire la selon
l'invention embarqué car intégré à la machine synchrone 1. Il est bien
entendu
possible de l'utiliser sur un banc de mesures lors d'opérations de maintenance
de
la machine synchrone 1, par exemple à l'arrêt ou lors d'une rotation libre,
sans
traction ni freinage.
Le procédé conforme à l'invention permet également de faire la
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14 =
mesure du champ magnétique pour les aimants permanents 4 situés en face des
capteurs de mesure de l'induction magnétique 6 lorsque la machine synchrone 1
est à l'arrêt.
11 est évident que la présente description ne se limite pas aux
exemples explicitement décrits, mais comprend également d'autres modes de
réalisation et/ou de mise en oeuvre. Ainsi, une caractéristique technique
décrite ou
une étape = décrite, peut être remplacée par une caractéristique technique
équivalente ou une étape équivalente, sans sortir du cadre de l'invention.
=
