FR2878026B1 - Detecteur d'angle de type a reluctance variable - Google Patents
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Abstract
Détecteur d'angle à réluctance variable (1) qui comprend : un stator comprenant une pluralité de dents (2) formées dans un sens circonférentiel, des bobines d'excitation (5) et des bobines de sortie de phase a (6) pour produire un changement dans le flux magnétique, les bobines d'excitation (5) et les bobines de sortie de phase a (6) étant formées dans les dents (2) par enroulement d'un fil sur chacune des dents ; et un rotor (4) comprenant un noyau en fer ayant une forme dans laquelle une perméance d'entrefer entre le noyau en fer et le stator (3) est modifiée sinusoïdalement, dans lequel les bobines d'excitation (5) formées dans les dents (2), sont connectées en série dans un sens circonférentiel pour créer une pluralité de groupes de bobines d'excitation et les groupes de bobines d'excitation sont connectés en parallèle pour former un enroulement d'excitation.
Description
DETECTEUR D'ANGLE DE TYPE A RELUCTANCE VARIABLE
CONTEXTE DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un détecteur d'angle de type à réluctance variable permettant de détecter un angle de rotation d'un moteur ou similaire.
Description de l'art connexe
Un détecteur d'angle de type à réluctance variable classique comprend un stator dans lequel un enroulement d'excitation et des enroulements de sortie de n phases sont fournis dans des fentes ainsi qu'un noyau en fer ayant une forme dans laquelle une perméance d'entrefer entre le noyau en fer et le stator est modifiée sinusoïdalement selon un angle Θ.
Afin de former l'enroulement d'excitation, toutes les bobines d'excitation dans lesquelles des fils sont enroulés dans chacune des fentes selon un sens d'enroulement qui est changé de manière alternée en un sens normal ou un sens inverse, sont connectées en série de manière à ce que le nombre de pôles de l'enroulement d'excitation soit égal au nombre de dents (le nombre de fentes) du stator.
Afin de former les enroulements de sortie, des bobines de sortie dans lesquelles sont enroulés les fils sont connectées en série de manière à ce qu'une tension induite dans l'enroulement de sortie d'une phase soit distribuée sinusoïdalement.
Lorsqu'une tension sinusoïdale est appliquée aux bobines d'excitation dans la structure précitée, un courant sinusoïdal s'écoule dans les bobines d'excitation, générant ainsi des flux magnétiques dans les dents.
Une densité de flux magnétique de chacune des dents est déterminée en fonction d'une perméance d'entrefer entre chacune des dents du stator et un rotor. Par conséquent, une tension de sortie est produite dans chacun des enroulements de sortie en tant que valeur composite des flux magnétiques qui traversent les bobines de sortie enroulées sur les dents correspondantes.
La perméance d'entrefer est modifiée conformément à une position en rotation du rotor de sorte qu'une amplitude de la tension de sortie change. Par conséquent, l'angle du rotor peut être obtenu sur la base de l'amplitude de la tension de sortie (voir par exemple le document de brevet JP 3182493 B)
Par exemple, lorsque le détecteur d'angle de type à réluctance variable est monté sur un moteur entraîné par un inverseur, un bruit provoqué par la commutation de l'inverseur est induit sur un enroulement de sortie du détecteur d'angle de type à réluctance variable classique, provoquant ainsi une dégradation de la précision de détection de l'angle de rotation.
Afin de réduire le bruit, il est prévu une augmentation d'un ampère-tour d'excitation permettant d'accroître une amplitude d'un composant de signal provenant de l'enroulement de sortie. Toutefois, une source d'alimentation est partagée avec un autre dispositif, de sorte qu'une tension d'alimentation d'excitation est limitée, il s'ensuit qu'une augmentation de 1'ampère-tour d'excitation à volonté n'est pas possible. Même dans le cas où l'augmentation d'un courant d'excitation est possible, une densité de courant d'une bobine d'excitation est accrue de sorte que la bobine d'excitation est susceptible de surchauffe.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Un objet de la présente invention est de fournir un détecteur d'angle de type à réluctance variable dont la résistance d'enroulement d'excitation puisse être diminuée afin d'augmenter un courant d'excitation sans entraîner une augmentation de la tension d'alimentation d'excitation, réduisant ainsi une influence liée au bruit.
Selon la présente invention, on fournit un détecteur d'angle de type à réluctance variable comprenant : un stator comprenant une pluralité de dents formées vers l'intérieur à des intervalles dans un sens circonférentiel, des bobines d'excitation amorcées par une source d'alimentation et des bobines de sortie de phase a pour produire un changement du flux magnétique en tant que tension, les bobines d'excitation et les bobines de sortie de phase a étant formées dans les dents par l'enroulement d'un fil sur chacune des dents ; et un rotor comprenant un noyau en fer ayant une forme dans laquelle une perméance d'entrefer entre le noyau en fer et le stator est modifiée sinusoïdalement, dans lequel les bobines d'excitation formées dans les dents qui sont différentes les uns des autres sont connectées en série dans un sens circonférentiel afin de créer une pluralité de bobines d'excitation groupées et les bobines d'excitation groupées sont connectées en parallèle afin de former un enroulement d'excitation.
Selon le dispositif de détection d'angle dans la présente invention, les bobines d'excitation groupées sont connectées en parallèle afin de diminuer une résistance de l'enroulement d'excitation de sorte qu'un courant d'excitation parcourant l'enroulement d'excitation tout entier puisse être augmenté sans qu'il y ait une augmentation de la tension d'alimentation d'excitation. Par conséquent, il est possible d'obtenir un détecteur d'angle de type à réluctance variable dans lequel l'influence d'un bruit est réduite et la précision de la détection est élevée.
Un courant parcourant chacune des bobines d'excitation ne change pas de sorte qu'un effet de chauffage sur l'enroulement d'excitation peut être évité.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Sur les dessins annexés : la figure 1 est une vue structurelle montrant un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 1 ; la figure 3 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation et le nombre de spires d'une bobine de sortie, lesquelles sont montrées sur la figure 1 ; la figure 4 est une vue structurelle montrant un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 5 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 4 ; la figure 6 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation et le nombre de spires d'une bobine de sortie, lesquelles sont montrées sur la figure 4 ; la figure 7 est une vue structurelle montrant un autre exemple du détecteur d'angle de type à réluctance variable selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 8 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 7 ; la figure 9 est une vue structurelle montrant un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 10 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 9 ; la figure 11 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation et le nombre de spires d'une bobine de sortie, lesquelles sont montrées sur la figure 9 ; la figure 12 est un diagramme de connexion montrant un autre état de connexion des bobines dans le détecteur d'angle de type à réluctance variable selon le troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 13 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation et le nombre de spires d'une bobine de sortie dans le détecteur d'angle de type à réluctance variable montré sur la figure 12 ; la figure 14 est un diagramme de connexion montrant un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 15 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines dans un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 16 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation, le nombre de spires d'une bobine de sortie et le nombre de spires d'une bobine de court-circuit dans le détecteur d'angle de type à réluctance variable montré sur la figure 15 ; la figure 17 est un diagramme de connexion montrant un autre état de connexion des bobines dans le détecteur d'angle de type à réluctance variable selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention ; et enfin la figure 18 est un diagramme explicatif montrant le nombre de spires d'une bobine d'excitation, le nombre de spires d'une bobine de sortie, ainsi que le nombre de spires d'une bobine de court-circuit dans le détecteur d'angle de type à réluctance variable montré sur la figure 17.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Ci-après, nous allons décrire des modes de réalisation respectifs de la présente invention en référence aux dessins annexés. Sur les dessins respectifs, les mêmes numéros de référence sont attribués aux mêmes éléments ou à des éléments correspondants (ou des parties).
Premier mode de réalisation
La figure 1 est une vue structurelle montrant un détecteur d'angle de type à réluctance variable selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Un exemple où le nombre de dents est 12 et le nombre de pôles saillants d'un rotor est 4 est montré sur la figure 1.
La figure 2 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 1. Une orientation verticale de chacune des bobines est indiquée en correspondance avec un sens d'enroulement normal ou un sens d'enroulement inverse.
Sur les figures 1 et 2, un détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 comprend un stator 3 ayant des dents 2 orientées vers l'intérieur dans un sens circonférentiel et un rotor 4 composé d'un noyau en fer ayant une forme dans laquelle une perméance d'entrefer entre le noyau en fer et le stator 3 est modifiée sinusoïdalement.
Des bobines d'excitation 5 et une bobine de sortie 6, où un fil enroulé sur chacune d'entre elles, sont formées dans chacune des dents 2 du stator 3.
Deux bobines d'excitation 5 sont formées dans chacune des dents 2. Les fils destinés aux bobines d'excitation adjacentes 5 orientées dans le sens circonférentiel sont enroulés sur les dents correspondantes 2 de manière à ce que les nombres de spires de chacun des fils soient égaux et les sens d'enroulement soient inversés les uns par rapport aux autres.
Les dents 2 sont formulées, dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la plus haute des dents 2, en tant que dents 2(1), 2(2), ... et 2(12), respectivement.
Une jieme bobine d'excitation 5 selon un comptage depuis un côté de diamètre de l'extérieur vers l'intérieur dans la dent 2 (i) est formulée en tant que bobine 5 (i, j).
Un premier groupe de bobines d'excitation 7 comprend des bobines d'excitation 5(1, 1), 5(2, 1), ..., et 5(12, 1), lesquelles sont formées dans les dents 2(1), 2(2), ... et 2(12) et connectées en série dans le sens circonférentiel.
Un second groupe de bobines d'excitation 8 comprend des bobines d'excitation 5(1, 2), 5(2, 2), ... et 5(12, 2), lesquelles sont connectées en séries dans le sens circonférentiel.
Une première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à une première bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. Une dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à une dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. Par conséquent, le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à former un enroulement d'excitation 9.
Sur la figure 2, les bobines d'excitation 5(1, 1), 5(2, 1), ... et 5(12, 1) ainsi que 5(1, 2), 5(2, 2), ... et 5(12, 2) ne sont pas montrées en tant que telles mais en tant que bobines d'excitation 5.
Nous allons décrire le nombre de spires des bobines de sortie 6 d'un enroulement de sortie 10 en référence à un exemple de sortie à deux phases (phase s et phase c) . En supposant que le nombre de paires de pôles qui est une suite dans l'espace de forces magnétomotrices générées par les bobines d'excitation 5 est formulé par M (ici, M=6 parce que les fils sont enroulés de manière alternée dans les sens normal et inverse sur les douze dents 2) et le nombre de pôles saillants du rotor 4 est formulé par N, alors, le nombre de spires (ns(i) et nc(i)) des phases respectives dans la dent 2 (i) peuvent être formulés à l'aide des formules suivantes (1) et (2).
où K indique un nombre arbitraire, Ns indique le nombre de dents du stator et a indique un nombre arbitraire.
La bobine de sortie 6 de l'enroulement de sortie 10 d'une phase q dans une dent 2 (p) est formulée en tant que bobine de sortie 6 (p, q) et l'enroulement de sortie 10 de la phase q est exprimé en tant qu'enroulement de sortie 10(q).
Un enroulement de sortie de phase s 10(s) comprend des bobines de sortie 6(1, 1), 6(2, 1), ... et 6(12, 1) qui sont formées dans les dents respectives 2 et connectées en série dans le sens circonférentiel.
Un enroulement de sortie de phase c 10 (c) comprend les bobines de sortie 6(1, 1), 6(2, 1), ... et 6(12, 1) qui sont formées dans les dents respectives 2 et connectées en série dans le sens circonférentiel.
Sur la figure 2, les bobines de sortie 6(1, 1), 6(2, 1), ..., et 6(12, 1) ne sont pas montrées en tant que telles mais en tant que les bobines de sortie 6.
La figure 3 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9 et le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10.
Sur la figure 3, lorsque le signe du nombre de spires est négatif, le sens d'enroulement est le sens inverse.
Nous allons décrire ci-après le fonctionnement du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 ayant la structure mentionnée ci-dessus.
Lorsqu'une tension sinusoïdale est appliquée à l'enroulement d'excitation 9, un courant sinusoïdal s'écoule dans l'enroulement d'excitation 9. Lorsque le courant sinusoïdal s'écoule dans l'enroulement d'excitation 9, des flux magnétiques sont générés dans les dents 2.
Le flux magnétique généré dans chacune des dents 2 est déterminé en fonction d'une perméance d'entrefer entre chacune des dents 2 du stator 3 et le rotor 4. Par conséquent, une tension de sortie est produite dans l'enroulement de sortie 10 en tant que valeur composite des flux magnétiques qui traversent les bobines de sortie 6 enroulées sur les dents respectives 2.
La perméance d'entrefer est modifiée conformément à une position en rotation du rotor 4, de sorte qu'une amplitude de la tension de sortie change. Par conséquent, l'angle du rotor 4 peut être obtenu sur la base de l'amplitude de la tension de sortie. C'est parce que l'enroulement d'excitation 9 comprend le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 qui sont connectés en parallèle, qu'une résistance de l'enroulement d'excitation 9 peut être diminuée en comparaison du cas où l'enroulement d'excitation 9 comprend un groupe de bobines d'excitation unique.
Par conséquent, même lorsque la même tension d'alimentation est établie, un courant d'excitation plus grand peut être obtenu. Lorsque le courant d'excitation augmente, une force magnétomotrice permettant de générer le flux magnétique s'accroît de sorte que la tension de sortie de l'enroulement de sortie 10 devient plus élevée.
Conformément au détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans le premier mode de réalisation de la présente invention, le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à former l'enroulement d'excitation 9, de sorte que la résistance de l'enroulement d'excitation 9 peut être diminuée.
Ainsi, la tension de sortie de l'enroulement de sortie 10 peut être augmentée sans qu'il n'y ait d'augmentation de la tension d'alimentation d'excitation. C'est parce que la tension de sortie est accrue qu'il est possible de réduire l'influence d'un bruit.
Le courant parcourant chacune des bobines d'excitation 5 ne subit pas de changement de sorte que l'on peut éviter un effet de chauffage de l'enroulement d'excitation 9.
Ci-dessus, on a décrit le cas dans lequel l'enroulement de sortie 10 a deux phases. On prend maintenant pour hypothèse que l'enroulement de sortie 10 a trois phases, par exemple une phase u, une phase v et une phase w. Ici, en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 6, le nombre de spires (ns(i et nc(i)) des fils enroulés sur la dent 2 (i) dans les phases respectives peut être rendu par les formules suivantes (3) à (5).
où K indique un nombre arbitraire, Ns indique le nombre de dents du stator et a indique un nombre arbitraire.
Lorsque l'enroulement de sortie 10 a des phases « a » (le nombre de phases « a » est un nombre pair) , le nombre de spires de la bobine de sortie 6(i, j) peut être exprimé par la formule ci-dessous (6) . Lorsque le
nombre de phases « a » est un nombre impair, le nombre de spires de la bobine de sortie 6 (i, j) peut être exprimé à l'aide de la formule ci-dessous (7) :
où K indique un nombre arbitraire, Ns indique le nombre de dents du stator, « a » indique le nombre de phases de la bobine de sortie, j indique une jieme phase et a indique un nombre arbitraire.
Deuxième mode de réalisation
La figure 4 est une vue structurelle montrant le détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Un exemple où le nombre de dents 2 est 12 et le nombre de pôles saillants du rotor 4 est 4, est montré sur la figure 4.
La figure 5 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 4. Une orientation verticale de chacune des bobines est indiquée en correspondance avec le sens d'enroulement normal ou le sens d'enroulement inverse.
Sur les figures 4 et 5, la bobine d'excitation unique 5 est formée dans chacune des dents 2. Les fils
des bobines d'excitation adjacentes 5 orientées dans le sens circonférentiel sont enroulés sur les dents 2 correspondantes de manière à ce que les nombres de spires soient égaux pour chacun des fils et les sens d'enroulement inverses les uns par rapport aux autres.
Un premier groupe de bobines d'excitation 7 comprend les bobines d'excitation 5 qui sont formées dans les dents impaires 2(1), 2(3), ... et 2(11) et connectées en série dans le sens circonférentiel.
Un second groupe de bobines d'excitation 8 comprend les bobines d'excitation 5 qui sont formées dans les dents paires 2(2), 2(4), ... et 2(12) et connectées en série dans le sens circonférentiel.
Une première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à une première bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. Une dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à une dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. Par conséquent, l'enroulement d'excitation 9 est formé dans lequel le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle. L'enroulement de sortie 10 est le même que celui montré dans le premier mode de réalisation, sa description est donc superflue.
La figure 6 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9 et le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10.
Sur la figure 6, lorsque le signe du nombre de spires est négatif, le sens d'enroulement est le sens inverse. Une colonne dans laquelle seul le signe « - » est indiqué, signifie que la bobine d'excitation 5 n'est pas formée dans la dent correspondante 2.
Ci-après, nous allons décrire le fonctionnement du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 ayant la structure mentionnée ci-dessus. C'est parce que l'enroulement d'excitation 9 comprend le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 qui sont connectés en parallèle, que le nombre de bobines d'excitation 5 connectées en série est divisé par deux en comparaison du cas dans lequel l'enroulement d'excitation 9 comprend un groupe de bobines d'excitation unique, de sorte que la résistance de l'enroulement d'excitation 9 peut être diminuée.
Par conséquent, même lorsque la même tension d'alimentation d'excitation est établie, un courant d'excitation important peut être obtenu. Lorsque le courant d'excitation augmente, une force magnétomotrice permettant de générer le flux magnétique s'accroît, de sorte que la tension de sortie de l'enroulement de sortie 10 devient plus élevée.
Les bobines d'excitation 5 du premier groupe de bobines d'excitation 7 et les bobines d'excitation 5 du second groupe de bobines d'excitation 8 sont formées dans les dents 2 qui sont différentes les unes des autres. Le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à créer une boucle.
Par conséquent, par exemple, lorsqu'une variation du flux magnétique survient dans un sens selon le diamètre de l'enroulement d'excitation 9, un courant de passage s'écoule dans l'enroulement d'excitation 9 dans le sens dans lequel la variation du flux magnétique est supprimée.
Conformément au détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention, les bobines d'excitation 5 du premier groupe de bobines d'excitation 7 et les bobines d'excitation 5 du second groupe de bobines d'excitation 8 sont formées dans les dents 2 qui sont différentes les unes des autres. Le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à créer une boucle.
Par conséquent, par exemple, lorsqu'une variation du flux magnétique à haute fréquence passant dans l'enroulement d'excitation 9 dans le sens de son diamètre est provoquée par la commutation d'un inverseur ou similaire, un courant de passage s'écoule dans l'enroulement d'excitation 9 dans le sens dans lequel la variation du flux magnétique est supprimée. Ainsi, l'influence de la variation du flux magnétique qui traverse l'enroulement de sortie 10 peut être diminuée de manière à réaliser une détection d'angle à haute précision.
Dans la description ci-dessus, les fils des bobines d'excitation adjacentes 5 orientées dans le sens circonférentiel sont enroulés de manière à ce que les nombres de spires de chacun des fils soient égaux et les sens d'enroulement soient inversés les uns par rapport aux autres. La première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à la première bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. La dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à la dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. Par conséquent, le premier groupe de bobines d'excitation 7 et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à former l'enroulement d'excitation 9.
Il est possible d'utiliser la structure qui suit. Les fils correspondant à toutes les bobines d'excitation 5 sont enroulés dans le même sens. La première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7 est connectée à la dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8. La première bobine d'enroulement du second groupe de bobines d'excitation 8 est connectée à la dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines d'excitation 7. Par conséquent, le premier groupe de bobines d'excitation et le second groupe de bobines d'excitation 8 sont connectés en parallèle de manière à former l'enroulement d'excitation 9.
Les figures 7 et 8 sont une vue structurelle montrant le détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 et un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines respectives dans un tel cas.
Ci-après, nous allons décrire une méthode spécifique de formation de l'enroulement d'excitation 9 proprement dit. D'abord, le fil est enroulé en 40 spires sur la dent 2(1). Puis, le fil est enroulé en 40 spires sur la dent 2 (3) . De manière similaire, 40 spires de fil sont formées sur une dent sur deux 2 jusqu'à ce que le fil soit enroulé sur la dent 2(11).
Subséquemment, le fil est étendu jusqu'à la dent 2(2) et 40 spires de fil sont enroulées dans le même sens sur la dent 2 (2) . Puis, le fil est enroulé en 40 spires dans le même sens sur la dent 2(4). De la même manière, le fil est enroulé en 40 spires sur une dent sur deux 2 jusqu'à ce que le fil soit enroulé sur la dent 2 ( 12) . Même dans le cas d'une utilisation de l'enroulement d'excitation 9 formé comme décrit ci-dessus, il est possible d'obtenir le même effet que celui de ce mode de réalisation. Le fil correspondant à chacune des bobines d'excitation 5 peut être enroulé dans le même sens, de sorte que la capacité de fonctionnalité peut être accrue.
Troisième mode de réalisation
La figure 9 est une vue structurelle montrant le détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Un exemple où le nombre des dents 2 est 12 et le nombre de pôles saillants du rotor 4 est 4, est montré sur la figure 9.
La figure 10 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines montrées sur la figure 9. Une orientation verticale de chacune des bobines est indiquée en correspondance avec le sens d'enroulement normal ou le sens d'enroulement inverse.
Sur les figures 9 et 10, l'enroulement d'excitation 9 est identique à celui du deuxième mode de réalisation et sa description ici est donc superflue. L'enroulement de sortie 10 de chaque phase comprend les bobines de sortie 6 chacune ayant le même nombre de spires que celui de chacune des bobines de sortie 6 décrites dans le deuxième mode de réalisation.
Comme dans le cas de la connexion de l'enroulement d'excitation 9 décrit dans le deuxième mode de réalisation, l'enroulement de sortie 10 de chaque phase comprend un premier groupe de bobines de sortie 11 et un second groupe de bobines de sortie 12 qui sont connectés en parallèle. Le premier groupe de bobines de sortie 11 comprend les bobines de sortie 6 qui sont formées dans les dents impaires 2 et connectées en série. Le second groupe de bobines de sortie 12 comprend les bobines de sortie 6 qui sont formées dans les dents paires 2 et connectées en série.
Nous allons décrire l'enroulement de sortie 10 de phase s.
Le premier groupe de bobines de sortie 11 et le second groupe de bobines de sortie 12, qui sont compris dans un enroulement de sortie 10 (q) , sont rendus en tant qu'un premier groupe de bobines de sortie 11(q) et un second groupe de bobines de sortie 12(q), respectivement.
Un premier groupe de bobines de sortie 11(1) comprend les bobines de sortie 6 qui sont formées dans les dents impaires 2(1), 2(3), ..., et 2(11) et sont connectées en série dans le sens circonférentiel.
Un second groupe de bobines de sortie 12(1) comprend les bobines de sortie 6 qui sont formées dans les dents paires 2(2), 2(4), ..., et 2(12) et sont connectées en série dans le sens circonférentiel.
Une première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines de sortie 11(1) est connectée à une première bobine d'enroulement du second groupe de bobines de sortie 12(1). Une dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines de sortie 11(1) est connectée à une dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines de sortie 12(1). Par conséquent, le premier groupe de bobines de sortie 11(1) et le second groupe de bobines de sortie 12(1) sont connectés en parallèle de manière à former l'enroulement de sortie 10 de phase s.
La figure 11 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9 et le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10.
Sur la figure 11, lorsque le signe du nombre de spires est négatif, le sens d'enroulement est le sens inverse. Une colonne dans laquelle seul le signe « - » est indiqué, signifie que la bobine d'excitation 5 et la bobine de sortie 6 ne sont pas formées dans la dent correspondante 2.
Ci-après, nous allons décrire le fonctionnement du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 ayant la structure mentionnée ci-dessus.
Les bobines de sortie 6 du premier groupe de bobines de sortie 11(1) et les bobines de sortie 6 du second groupe de bobines de sortie 12(1) sont formées dans les dents 2 qui sont différentes les unes des autres. Le premier groupe de bobines de sortie 11(1) et le second groupe de bobines de sortie 12(1) sont connectés en parallèle de manière à former une boucle.
Par conséquent, par exemple, lorsqu'une variation du flux magnétique survient dans un sens selon le diamètre de l'enroulement de sortie 10, un courant de passage s'écoule dans l'enroulement de sortie 10 dans le sens dans lequel la variation du flux magnétique est supprimée.
Conformément au détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans le troisième mode de réalisation de la présente invention, les bobines de sortie 6 du premier groupe de bobines de sortie 11 et les bobines de sortie 6 du second groupe de bobines de sortie 12 sont formées dans les dents 2 qui sont différentes les unes des autres. Le premier groupe de bobines de sortie 11 et le second groupe de bobines de sortie 12 sont connectés en parallèle de manière à créer une boucle.
Par conséquent, par exemple, lorsqu'une variation dans le flux magnétique à haute fréquence parcourant l'enroulement de sortie 10 dans le sens de son diamètre est provoquée par la commutation d'un inverseur ou similaire, un courant de passage s'écoule dans l'enroulement de sortie 10 dans le sens dans lequel la variation du flux magnétique est supprimée. Ainsi, l'influence de la variation dans le flux magnétique qui traverse l'enroulement de sortie 10 peut être diminuée de manière à réaliser une détection d'angle à haute précision.
Dans la description ci-dessus, les bobines de sortie 6 du premier groupe de bobines de sortie 11(1) comprennent des bobines de sortie dont les sens d'enroulement sont le sens normal et des bobines de sortie dont les sens d'enroulement sont le sens inverse. Cependant, comme décrit dans le deuxième mode de réalisation, il est possible d'utiliser la structure qui suit. Les fils correspondant à toutes les bobines de sortie 6 sont enroulés dans le même sens. La première bobine d'enroulement du premier groupe de bobines de sortie 11(1) est connectée à la dernière bobine d'enroulement du second groupe de bobines de sortie 12(1) . La première bobine d'enroulement du second groupe de bobines de sortie 12(1) est connectée à la dernière bobine d'enroulement du premier groupe de bobines de sortie 11(1) . Par conséquent, le premier groupe de bobines de sortie 11(1) et le second groupe de bobines de sortie 12(1) sont connectés en parallèle de manière à former l'enroulement de sortie 10.
La figure 12 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines respectives du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans un tel cas. Une orientation verticale de chacune des bobines est indiquée en correspondance avec le sens normal d'enroulement ou le sens inverse d'enroulement.
La figure 13 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9 et le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10. Sur la figure 13, lorsque le signe du nombre de spires est négatif, le sens d'enroulement est le sens inverse. Une colonne dans laquelle seul le signe « - » est indiqué signifie que la bobine d'excitation 5 et la bobine de sortie 6 ne sont pas formées dans la dent correspondante 2 . Même dans le cas d'une utilisation de l'enroulement de sortie 10 formé comme décrit ci-dessus, le même effet que celui décrit dans ce mode de réalisation peut être obtenu.
Les fils correspondants à chacune des bobines de sortie 6 peuvent être enroulés dans le même sens, de sorte que la capacité de fonctionnalité peut être accrue.
Quatrième mode de réalisation
La figure 14 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. L'enroulement d'excitation 9 comprend les bobines de sortie 6 connectées en série, dans lequel un fil présentant un diamètre plus large que celui d'un fil utilisé pour l'enroulement de sortie 10 est enroulé sur chacune des dents 2. L'enroulement de sortie 10 peut être identique à celui décrit dans le premier mode de réalisation. C'est parce que le fil présentant le plus grand diamètre de fil est utilisé pour l'enroulement d'excitation 9, qu'une région en section de celui-ci augmente, de sorte que la résistance de l'enroulement d'excitation 9 peut être diminuée.
Par conséquent, même lorsque la même tension d'alimentation d'excitation est établie, un courant d'excitation important peut être obtenu. Quand le courant d'excitation augmente, une force magnétomotrice permettant de générer le flux magnétique s'accroît, de sorte que la tension de sortie de l'enroulement de sortie 10 peut être plus élevée.
Conformément au détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans le quatrième mode de réalisation de la présente invention, le fil ayant le plus grand diamètre est utilisé pour l'enroulement d'excitation 9 de sorte que la résistance de celui-ci diminue. Par conséquent, même lorsque la même tension d'alimentation est établie, le courant d'excitation augmente, de sorte que la tension de sortie de l'enroulement de sortie 10 peut être augmentée.
Le diamètre du fil utilisé pour l'enroulement de sortie 10 est petit, de sorte qu'un espace d'enroulement suffisant peut être obtenu.
Cinquième mode de réalisation
La figure 15 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion de bobines du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention.
Les fils correspondant aux bobines d'excitation adjacentes 5 orientées dans le sens circonférentiel sont enroulés de telle sorte que les nombres de spires de chacun des fils soient égaux et les sens d'enroulement soient inversés les uns par rapport aux autres. Toutes les bobines d'excitation 5 sont connectées en série de manière à former l'enroulement d'excitation 9. L'enroulement de sortie 10 est identique à celui du premier mode de réalisation et sa description ici est donc superflue.
Des bobines de court-circuit 13 dans lesquelles les fils sont enroulés dans le même sens d'enroulement sont formées dans les dents respectives 2.
Une bobine de court-circuit 13 formée dans une des dents 2 est connectée à une bobine de court-circuit 13 formée dans une autre des dents 2 qui est en symétrie-point avec la bobine de court-circuit 13 formée dans l'une des dents 2 par rapport à un point d'axe du rotor 4. Subséquemment, une telle connexion est faite pour former six enroulements de court-circuit 14.
Ci-après, nous allons décrire une méthode spécifique de formation d'un enroulement de court-circuit 14(1) . On remarquera qu'un rieme enroulement de court-circuit 14 est formulé en tant qu'enroulement de court-circuit 14 (r) . D'abord, le fil est enroulé en 10 spires sur la dent 2(1) dans le sens normal de manière à former une des bobines de court-circuit 13.
Subséquemment, le fil est étendu jusqu'à la dent 2(7) qui est en symétrie-point par rapport à un point d'axe du rotor 4. Puis, le fil est enroulé en 10 spires sur la dent 2(7) dans le sens inverse de manière à former une autre parmi les bobines de court-circuit 13.
Ensuite, une partie en début d'enroulement du fil est connectée à une partie de sa fin d'enroulement de manière à former l'enroulement de court-circuit 14(1).
Comme dans le cas de l'enroulement de court-circuit 14(1), afin de former chacun de l'enroulement de court-circuit 14(2) et des autres enroulements de court-circuit, les fils sont enroulés sur les dents 2 qui sont en symétrie-point les unes par rapport aux autres de manière à ce que les nombres de spires de chacun des fils soient égaux et les sens d'enroulement soient inversés les uns par rapport aux autres, formant ainsi des bobines de court-circuit 13. Les bobines de court-circuit formées 13 sont connectées entre elles.
La figure 16 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9, le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10 et le nombre de spires de chacune des bobines de court-circuit 13 comprises dans l'enroulement de court-circuit 14. Sur la figure 16, quand le signe du nombre de spires est négatif, le sens d'enroulement est le sens inverse. Une colonne dans laquelle seul le signe « - » est indiqué signifie que la bobine de court-circuit 13 n'est pas formée dans la dent correspondante 2.
Ci-après, nous allons décrire le fonctionnement du détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 ayant la structure mentionnée ci-dessus.
La bobine de court-circuit 13 formée dans la dent 2 (p) est rendue en tant que bobine de court-circuit 13 (p) .
Dans l'enroulement de court-circuit 14(1), le sens d'enroulement d'un fil correspondant à une bobine de court-circuit 13(1) est inverse à celui d'une bobine de court-circuit 13(7).
Ensuite, lorsqu'un courant s'écoule dans l'enroulement d'excitation 9, une force électromotrice générée dans la bobine de court-circuit 13(1) est inversée par rapport à celle de la bobine de court-circuit 13(7) parce que le fil correspondant à la bobine d'excitation 5(1, 1) est enroulé dans le sens normal et le fil de la bobine d'excitation 5(7, 1) est enroulé dans le sens normal. Par conséquent, un courant de court-circuit ne passe pas.
Ici, on suppose qu'un entrefer entre le stator 3 et le rotor 4 perd son caractère uniforme. Par exemple, on suppose que le stator 3 ou le rotor 4 est décentré et, donc, qu'un entrefer entre la dent 2(1) et le rotor 4 devient plus petit et un entrefer entre la dent 2(7) et le rotor 4 devient plus grand. Dans un tel cas, une amplitude d'un courant d'excitation d'écoulement dans la dent 2(1) est égale à celle dans la dent 2(7) de sorte qu'une densité de flux magnétique de la dent 2(1), dans laquelle l'entrefer est petit, augmente.
En résultat, la force électromotrice générée dans la bobine de court-circuit 13(1) de l'enroulement de court-circuit 14(1) devient plus importante que celle dans la bobine de court-circuit 13(7) de l'enroulement de court-circuit 14(1) . Par conséquent, un courant de court-circuit s'écoule dans la bobine de court-circuit 13(1) dans le sens dans lequel le flux magnétique de la dent 2(1) est supprimée et un courant de court-circuit s'écoule dans la bobine de court-circuit 13(7) dans le sens dans lequel le flux magnétique de la dent 2(7) est accru.
Par exemple, même lorsqu'une variation du flux magnétique survient dans le sens selon le diamètre de l'enroulement d'excitation 9, un courant de passage parcourt les enroulements de court-circuit 14 qui sont connectés en parallèle dans le sens dans lequel la variation dans le flux magnétique est supprimée.
Chacun des deuxième au sixième enroulements de court-circuit 14 fonctionne comme décrit ci-dessus.
Conformément au détecteur d'angle de type à réluctance variable 1 dans le cinquième mode de réalisation de la présente invention, quand un flux magnétique parcourt les dents 2 dans le sens selon le diamètre, par exemple, un flux magnétique passant de la dent 2(1) à la dent 2(7), le sens de la force électromotrice générée dans la bobine de court-circuit 13(1) est aligné sur celui dans la bobine de court-circuit 13(7) . Par conséquent, les courants de court-circuit s'écoulent dans les bobines de court-circuit 13 dans le sens dans lequel le flux magnétique est réduit.
Ainsi, l'influence d'un bruit sur les bobines de sortie 6 peut être supprimée du fait de la réduction du flux magnétique, réalisant ainsi une détection d'angle à haute précision.
Dans le présent mode de réalisation, chacun des enroulements de court-circuit 14 est formé par la connexion entre les bobines de court-circuit 13 fournies dans les dents 2 qui sont opposées les unes aux autres. Une autre méthode de connexion peut être utilisée.
La figure 17 est un diagramme de connexion montrant un état de connexion des bobines de court-circuit 13 fournies au moyen d'une autre méthode de connexion.
La figure 18 montre un exemple en relation avec le nombre de spires de chacune des bobines d'excitation 5 comprises dans l'enroulement d'excitation 9, le nombre de spires de chacune des bobines de sortie 6 comprises dans l'enroulement de sortie 10 et le nombre de spires de chacune des bobines de court-circuit 13 comprises dans l'enroulement de court-circuit 14.
Quand les bobines de court-circuit 13 sont formées selon une telle manière, le nombre de points de connexion des enroulements de court-circuit 14 est diminué, de sorte que la capacité de fonctionnalité est supérieure à celle correspondant au cas où les six enroulements de court-circuit 14 sont fournis.
Eu égard à chacun des enroulements d'excitation 9, un enroulement de signalisation et l'enroulement de court-circuit 14, le nombre de spires et les sens d'enroulement sont donnés à titre d'exemple et ne sont donc pas limités à ceux décrits dans les modes de réalisation mentionnés ci-dessus.
Dans la description ci-dessus, le rotor 4 est fourni à l'intérieur du stator 3. Le stator 3 comportant les dents 2 peut être fourni à l'extérieur du rotor 4.
Claims (5)
- REVENDICATIONS1. Détecteur d'angle de type à réluctance variable (1), caractérisé en ce qu'il comprend ; un stator (3) comprenant une pluralité de dents (2) formées à des intervalles dans un sens circonférentiel, des bobines d'excitation (5) amorcées par une source d'alimentation ainsi que des bobines de sortie de phase a (6) destinées à produire un changement dans le flux magnétique en tant que tension, les bobines d'excitation (5) et les bobines de sortie de phase a (6) étant formées dans les dents (2) par enroulement d'un fil sur chacune des dents (2) ; et un rotor (4) comprenant un noyau en fer ayant une forme dans laquelle une perméance d'entrefer entre le noyau en fer et le stator (3) est modifiée sinusoïdalement, dans lequel les bobines d'excitation (5) formées dans les dents (2) qui sont différentes les unes des autres, sont connectées en série dans un sens circonférentiel de manière à créer une pluralité de groupes de bobines d'excitation (7, 8) et les groupes de bobines d'excitation (7, 8) sont connectés en parallèle de manière à former un enroulement d'excitation (9).
- 2. Détecteur d'angle de type à réluctance variable (1) selon la revendication 1, . dans lequel les bobines d'excitation (5) sont formées par enroulement d'un fil ayant un diamètre égal à celui d'un fil pour les bobines de sortie de phase a (6).
- 3. Détecteur d'angle de type à réluctance variable (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les bobines d'excitation (5) de chacun des groupes de bobines d'excitation {7, 8) sont formées dans les dents (2) qui sont différentes les unes des autres.
- 4. Détecteur d'angle de type à réluctance variable (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'enroulement d'excitation (9) comprend : un premier groupe de bobines d'excitation (7) de la pluralité des groupes de bobines d'excitation (7, 8) dans lequel la moitié des bobines d'excitation (5) formées dans les dents (2) sont connectées ; et un second groupe de bobines d'excitation (8) de la pluralité des groupes de bobines d'excitation (7, 8) dans lequel l'autre moitié des bobines d'excitation (5) formées dans les dents (2) sont connectées, le premier groupe de bobines d'excitation (7) étant connecté au second groupe de bobines d'excitation (8).
- 5. Détecteur d'angle de type à réluctance variable (1) selon la revendication 4, dans lequel le premier groupe de bobines d'excitation (7) comprend des bobines d'excitation parmi les bobines d'excitation (5) qui sont formées dans une dent sur deux des dents (2) dans le sens circonférentiel, lesquelles sont connectées, et le second groupe de bobines d'excitation (8) comprend des bobines d'excitation parmi les bobines d'excitation (5) qui sont formées dans les autres dents parmi les dents (2), lesquelles sont connectées.
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