FR2717324A1 - Magnetic field angular position detector for electrical motor with external rotor - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de détection de la position angulaire d'un champ magnétique tournant existant à l'intérieur d'une machine électrique tournante, qui utilise des capteurs magnétiques qui sont excités par l'un des champs magnétiques propres à la machine électrique tournante. The present invention relates to a device for detecting the angular position of a rotating magnetic field existing inside a rotating electric machine, which uses magnetic sensors which are excited by one of the magnetic fields specific to the electric machine rotating.
L'invention concerne aussi une machine électrique tournante à commutation électronique, en particulier à rotor externe, mettant en oeuvre le dispositif de détection objet de l'invention. The invention also relates to a rotary electrical machine with electronic switching, in particular with an external rotor, implementing the detection device which is the subject of the invention.
Le pilotage des machines tournantes à commutation électronique requiert la connaissance de la position du rotor pour séquencer correctement la mise en conduction des transistors alimentant les bobinages des différentes phases nécessaires à l'établissement du champ tournant. Controlling rotating machines with electronic switching requires knowledge of the rotor position to correctly sequence the conduction of the transistors supplying the windings of the different phases necessary for establishing the rotating field.
De même, la synchronisation d'un dispositif électromécanique mettant en oeuvre au moins deux machines électriques tournante requiert la connaissance de la position angulaire du rotor d'au moins une première machine électrique tournante, par exemple pour piloter une seconde machine électrique tournante. Similarly, the synchronization of an electromechanical device using at least two rotating electrical machines requires knowledge of the angular position of the rotor of at least one first rotating electrical machine, for example for driving a second rotating electrical machine.
Plusieurs procédés existent dans l'état actuel de la technique, qui permettent de déterminer la position angulaire du rotor. Several methods exist in the current state of the art, which make it possible to determine the angular position of the rotor.
Certains se basent sur la mesure des variations de la force contre-électromotrice induite dans une boucle de phase lorsque celle-ci n'est pas alimentée, mais cette solution présente l'inconvénient de n'être valable que dans un intervalle de vitesses limité. Some are based on the measurement of the variations of the counterelectromotive force induced in a phase loop when the latter is not supplied, but this solution has the disadvantage of being valid only in a limited speed range.
D'autres procédés consistent à utiliser le troisième harmonique de la force contre-électromotrice induite dans une phase au repos, mais ils ne sont pas satisfaisants dans la mesure où une conception spécifique de la machine est requise. Other methods consist in using the third harmonic of the counterelectromotive force induced in a resting phase, but they are not satisfactory insofar as a specific design of the machine is required.
D'autres procédés utilisent le principe de la saturation du circuit magnétique de la machine tournante. Other methods use the principle of saturation of the magnetic circuit of the rotating machine.
D'autres procédés, enfin, ont pour principe la mise en oeuvre de capteurs qui identifient à chaque instant la position du rotor du moteur. Les méthodes de détection de la position par un capteur direct sont nombreuses et peuvent utiliser, par exemple des codeurs optiques, des codeurs inductifs ou des capteurs magnétiques, ceux-ci pouvant être du type capteurs à magnétorésistance ou capteurs à effet Hall. Other methods, finally, have the principle of using sensors which identify the position of the motor rotor at all times. The methods of detecting the position by a direct sensor are numerous and can use, for example optical encoders, inductive encoders or magnetic sensors, these can be of the magnetoresistance or Hall effect sensors type.
Ces capteurs sont utilisés pour relever les variations spatiales ou temporelles d'au moins une grandeur magnétique de la machine tournante, pour permettre à un moyen de contrôle d'en déduire une information relative à la position du rotor. Cette grandeur magnétique est produite par un élément générateur de champ qui est en général un aimant permanent, un bobinage parcouru par un courant ou bien encore un élément ferro-magnétique à réluctance variable. These sensors are used to detect the spatial or temporal variations of at least one magnetic quantity of the rotating machine, to allow a control means to deduce therefrom information relating to the position of the rotor. This magnetic quantity is produced by a field generator element which is generally a permanent magnet, a winding traversed by a current or even a ferro-magnetic element with variable reluctance.
La dernière solution consistant à utiliser des capteurs à effet Hall a longtemps été considérée comme peu avantageuse du point de vue des coûts des dispositifs mis en oeuvre, en raison notamment du prix élevé des capteurs à effet Hall. Or, l'évolution de la technique dans le domaine de la microélectronique rend aujourd'hui possible la production massive de tels capteurs à un coût relativement faible. The last solution consisting in using Hall effect sensors has long been considered as not very advantageous from the point of view of the costs of the devices used, due in particular to the high price of Hall effect sensors. Now, the evolution of the technique in the field of microelectronics today makes possible the massive production of such sensors at a relatively low cost.
Il est connu dans l'art antérieur d'utiliser les aimants principaux de la machine tournante en plaçant les capteurs magnétiques à leur proximité. Néanmoins une telle méthode présente l'inconvénient de localiser les capteurs Hall dans une zone sévère du point de vue de l'isolation thermique et de l'humidité notamment. It is known in the prior art to use the main magnets of the rotary machine by placing the magnetic sensors close to them. However, such a method has the disadvantage of locating the Hall sensors in a severe area from the point of view of thermal insulation and humidity in particular.
Dans ce genre particulier de machines électriques tournantes où le rotor est bobiné et est électriquement alimenté par un collecteur la saisie d'une information de position n'est pas nécessaire au fonctionnement du moteur, mais à des fins de synchronisation dans un ensemble électromécanique. Dans ce cas, une roue polaire est placée sur l'axe d'un rotor et est solidaire en rotation de ce dernier, la position angulaire instantanée de ladite roue étant obtenue par des capteurs magnétiques. Un tel dispositif complique la réalisation du système de commande, notamment en raison des problèmes d'alignement de la roue polaire sur l'axe magnétique de la machine tournante et induit une augmentation notable des dimensions du produit complet. Cette solution n'est donc pas adaptable au contrôle d'un moteur à commutation électronique. In this particular kind of rotary electrical machine where the rotor is wound and electrically powered by a collector, entering position information is not necessary for the operation of the motor, but for synchronization purposes in an electromechanical assembly. In this case, a pole wheel is placed on the axis of a rotor and is integral in rotation with the latter, the instantaneous angular position of said wheel being obtained by magnetic sensors. Such a device complicates the production of the control system, in particular because of the problems of alignment of the pole wheel on the magnetic axis of the rotary machine and induces a significant increase in the dimensions of the complete product. This solution is therefore not adaptable to the control of an electronically commutated motor.
Les machines électriques concernées par l'invention comportent toutes des éléments générateurs de champs qui sont destinés à produire au moins un champ électromagnétique tournant de façon à produire ou bien une force électromotrice ou une force contre électromotrice selon que la machine est génératrice ou réceptrice. The electrical machines concerned by the invention all include field generating elements which are intended to produce at least one electromagnetic field rotating so as to produce either an electromotive force or a counter electromotive force depending on whether the machine is generating or receiving.
Dans l'application préférée dans laquelle la machine est un moteur à commutation électronique, les éléments générateurs du champ propres à la machine sont constitués par des aimants permanents dont la surface périphérique est, selon l'angle polaire mécanique, alternativement de polarités N et S successivement selon le nombre de pôles de la machine. In the preferred application in which the machine is an electronically commutated motor, the machine-specific generating elements of the field are constituted by permanent magnets whose peripheral surface is, according to the mechanical polar angle, alternately of N and S polarities successively according to the number of poles of the machine.
D'autres éléments générateurs de champs sont possibles comme des bobines d'induction ou des masses polaires captant un flux magnétique qu'elles concentrent. Other field generating elements are possible such as induction coils or polar masses capturing a magnetic flux which they concentrate.
Afin de porter remède aux inconvénients de la technique antérieure, la présente invention propose un dispositif de détection de la position angulaire d'un champ magnétique tournant généré par au moins un élément générateur de champ magnétique à l'intérieur d'une machine électrique tournante, du type utilisant au moins un capteur magnétique, caractérisé en ce qu'un guide de flux magnétique est inséré entre ledit capteur magnétique et une zone où règne le champ magnétique tournant, connecté à un moyen de détection de la position angulaire qui reçoit une mesure de la position angulaire relative entre ledit champ magnétique tournant et ledit guide de flux, produite par le capteur magnétique. In order to remedy the drawbacks of the prior art, the present invention provides a device for detecting the angular position of a rotating magnetic field generated by at least one magnetic field generating element inside a rotating electric machine, of the type using at least one magnetic sensor, characterized in that a magnetic flux guide is inserted between said magnetic sensor and an area where the rotating magnetic field prevails, connected to an angular position detection means which receives a measurement of the relative angular position between said rotating magnetic field and said flux guide, produced by the magnetic sensor.
La détection s'effectue ainsi uniquement à partir des éléments générateurs de champs propres à la machine tournante. The detection is thus carried out only from the elements generating the fields specific to the rotating machine.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide de flux est monté fixe par rapport au stator de la machine électrique tournante, par exemple solidaire de la carcasse de la machine, et est placé entre le capteur magnétique et l'élément générateur du champ magnétique tournant dont on veut détecter la position angulaire. Cet élément peut par exemple être constitué par un aimant permanent lié à un rotor de la machine tournante. Il peut aussi, de manière non limitative, être constitué par un chignon fixe alimenté de manière à générer un champ tournant, ou bien encore être constitué par un chignon tournant. According to another characteristic of the invention, the flow guide is mounted fixed relative to the stator of the rotary electric machine, for example secured to the carcass of the machine, and is placed between the magnetic sensor and the field generating element magnetic rotating whose angular position is to be detected. This element can for example be constituted by a permanent magnet linked to a rotor of the rotary machine. It can also, without limitation, be constituted by a fixed chignon supplied so as to generate a rotating field, or even be constituted by a rotating chignon.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide de flux est constitué d'un bâtonnet cylindrique en matériau magnéto-conducteur, comme par exemple et de manière non limitative de la ferrite ou du fer doux. According to another characteristic of the invention, the flow guide consists of a cylindrical rod made of magneto-conductive material, such as, for example and without limitation, ferrite or soft iron.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide de flux magnétique est constitué de deux bâtonnet s cylindriques en matériau magnéto-conducteur, placés côte-à-côte, sans contact l'un avec l'autre, et espacés l'un de l'autre de manière à constituer, par des premières extrémités, un circuit de bouclage pour les lignes de flux s'écoulant d'un élément magnétique d'une première polarité situé devant l'un desdits bâtonnets vers un élément magnétique d'une seconde polarité situé devant l'autre desdits bâtonnets. Cette structure du guide de flux, jointe à la faible réluctance du fer, est propice à la dérivation d'un grand nombre de lignes de flux qui peuvent être ainsi dirigées vers le capteur magnétique, disposé entre les autres extrémités des bâtonnets. According to another characteristic of the invention, the magnetic flux guide consists of two cylindrical rods made of magneto-conductive material, placed side by side, without contact with each other, and spaced apart from one another. the other so as to constitute, by first ends, a looping circuit for the flow lines flowing from a magnetic element of a first polarity situated in front of one of said rods to a magnetic element of a second polarity located in front of the other of said rods. This structure of the flux guide, combined with the low reluctance of the iron, is conducive to the derivation of a large number of flux lines which can thus be directed towards the magnetic sensor, placed between the other ends of the rods.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide de flux est constitué de deux tôles plates en matériau magnéto-conducteur qui sont pliées à l'une de leurs extrémités, ces extrémités étant placées face à face du côté du capteur magnétique, de manière à réduire la largeur de l'entrefer du côté où se trouve ledit capteur, favorisant ainsi l'établissement du maximum de lignes de flux à proximité dudit capteur tout en réduisant le flux latéral entre les surfaces des deux tôles. According to another characteristic of the invention, the flow guide consists of two flat sheets of magneto-conductive material which are folded at one of their ends, these ends being placed face to face on the side of the magnetic sensor, so reducing the width of the air gap on the side where said sensor is located, thereby promoting the establishment of the maximum flow lines near said sensor while reducing the lateral flow between the surfaces of the two sheets.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit guide de flux est constitué par un cylindre d'un matériau magnéto-conducteur terminé à l'ne de ses extrémités par une section plane adaptée au transfert de flux vers la surface sensible du capteur magnétique qui est placée en regard de cette section. L'autre extrémité du cylindre est terminée par une partie collectrice obtenue par exemple et de façon non limitative, par moulage ou emboutissage, cette partie collectrice étant galbée de façon à offrir un maximum de surface en regard des éléments générateurs du champ magnétique tournant dont on veut déterminer la position angulaire, comme des éléments de ferrite d'un rotor. Cette structure du guide de flux augmente ainsi la quantité de lignes de flux captées et guidées jusqu'au capteur magnétique. According to another characteristic of the invention, said flux guide consists of a cylinder of a magneto-conductive material terminated at one of its ends by a flat section adapted to transfer flux to the sensitive surface of the magnetic sensor which is placed next to this section. The other end of the cylinder is terminated by a collecting part obtained for example and in a nonlimiting manner, by molding or stamping, this collecting part being curved so as to offer a maximum of surface facing the generating elements of the rotating magnetic field which one wants to determine the angular position, like ferrite elements of a rotor. This structure of the flux guide thus increases the quantity of flux lines picked up and guided to the magnetic sensor.
Selon une autre caractéristique de l'invention les capteurs magnétiques sont au nombre de trois, situés en des positions espacées régulièrement d'un angle de 600, sur un secteur angulaire couvrant donc un arc total de 1200, chacun de ces capteurs étant respectivement associé à un guide prolongateur de flux qui est fixe. According to another characteristic of the invention, there are three magnetic sensors, located in positions spaced regularly by an angle of 600, on an angular sector therefore covering a total arc of 1200, each of these sensors being respectively associated with a flow extension guide which is fixed.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les capteurs magnétiques sont montés sur un support électronique, tel que, de manière non limitative, un circuit imprimé ou un substrat métallique isolé, sur lequel d'autres éléments électroniques de la commande de la machine électrique sont implantés. Cette caractéristique présente l'avantage de réduire les longueurs de câblage entre les capteurs magnétiques et le reste de l'électronique de commande. De plus, l'intégration des capteurs magnétiques, comme par exemple et de manière non limitative des capteurs a effet Hall ou des magnéto-résistances, peut se faire dans le cadre d'un processus industriel unique, bien connu de l'Homme du
Métier de l'industrie des semi conducteurs.According to another characteristic of the invention, the magnetic sensors are mounted on an electronic support, such as, without limitation, a printed circuit or an insulated metal substrate, on which other electronic elements of the control of the electric machine are established. This feature has the advantage of reducing the length of wiring between the magnetic sensors and the rest of the control electronics. In addition, the integration of magnetic sensors, such as for example and without limitation Hall effect sensors or magneto resistors, can be done as part of a unique industrial process, well known to those skilled in the art.
Semiconductor industry profession.
L'invention concerne aussi une machine électrique tournante comme un moteur à commutation électronique comportant un rotor doté d'aimants permanents à titre d'éléments générateurs de champ. Cette machine électrique tournante met en oeuvre un dispositif de détection de la position angulaire du rotor tel que celui décrit cidessus. The invention also relates to a rotary electrical machine such as an electronically commutated motor comprising a rotor provided with permanent magnets as field generating elements. This rotary electrical machine implements a device for detecting the angular position of the rotor such as that described above.
Selon une caractéristique de l'invention, le guide de flux est fixe et la machine tournante est du type comportant des éléments de ferrite qui constituent le moyen générateur du champ détecté par au moins un capteur magnétique par l'intermédiaire d'au moins un guide de flux magnétique. According to a characteristic of the invention, the flow guide is fixed and the rotary machine is of the type comprising ferrite elements which constitute the means generating the field detected by at least one magnetic sensor by means of at least one guide magnetic flux.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description des figures annexées qui sont
- les figures 1 (a) et 1 (b): un schéma de principe du fonctionnement d'un guide de flux constitué de deux bâtonnets de matériau ferro-magnétique.Other characteristics and advantages of the present invention will be better understood from the description of the appended figures which are
- Figures 1 (a) and 1 (b): a block diagram of the operation of a flow guide consisting of two rods of ferro-magnetic material.
- la figure 2, : un schéma de principe du fonctionnement d'un guide de flux constitué de deux tôles plates de matériau ferro-magnétique dont les extrémités sont pliées. - Figure 2,: a block diagram of the operation of a flow guide consisting of two flat sheets of ferro-magnetic material whose ends are bent.
- les figures 3 (a) et 3 (b) : un mode de réalisation préféré du guide de flux utilisé dans la machine électrique tournante de l'invention. - Figures 3 (a) and 3 (b): a preferred embodiment of the flow guide used in the rotary electric machine of the invention.
- la figure 4 (a) : une vue en coupe de la carcasse de la machine électrique tournante selon l'invention. - Figure 4 (a): a sectional view of the carcass of the rotary electric machine according to the invention.
- la figure 4 (b) : une vue de la platine du stator de la machine électrique tournante selon l'invention laissant apparaître la position des guides de flux magnétique. - Figure 4 (b): a view of the stator plate of the rotary electric machine according to the invention showing the position of the magnetic flux guides.
A la figure 1 (a), un schéma développé plan présente le guide de flux magnétique qui est une partie du dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le guide de flux est constitué par deux bâtonnets cylindriques 31 et 32 placés côte à côte. Deux liaisons magnétiques sont donc établies entre une première zone où existe au moins un champ magnétique, comme un champ de fuite entre les aimants permanents 36 et 37 d'un rotor et une seconde zone, isolée de la première par une paroi isolante 33, dans laquelle est placé au moins un capteur magnétique 39 du type capteur à effet Hall. In Figure 1 (a), a developed plan diagram shows the magnetic flux guide which is a part of the device according to a first embodiment of the invention. The flow guide consists of two cylindrical rods 31 and 32 placed side by side. Two magnetic links are therefore established between a first zone where there is at least one magnetic field, such as a leakage field between the permanent magnets 36 and 37 of a rotor and a second zone, isolated from the first by an insulating wall 33, in which is placed at least one magnetic sensor 39 of the Hall effect sensor type.
Le capteur magnétique est connecté à un moyen de détection de la position angulaire instantanée du rotor (non représenté). Le moyen de détection permet de convertir le signal de sortie du capteur magnétique en un signal représentatif de la position angulaire relative entre le champ magnétique tournant et la position de référence sur laquelle est installée le guide de flux. The magnetic sensor is connected to a means for detecting the instantaneous angular position of the rotor (not shown). The detection means makes it possible to convert the output signal from the magnetic sensor into a signal representative of the relative angular position between the rotating magnetic field and the reference position on which the flux guide is installed.
L'écart Lg entre les deux bâtonnets cylindriques 31,32 est supérieur à l'écart Lf entre les deux aimants 36,37 de façon à ce que, lors de la rotation du rotor entrainant le défilement des aimants 36,37 devant le guide de flux magnétique, il existe une période de temps pendant laquelle le bâtonnet 31 est en regard du pôle Sud de l'aimant 36 alors que le bâtonnet 32 est en regard du pôle Nord de l'aimant 37. Pendant cette période de temps, la configuration du dispositif est celle représentée à la figure 1 (b) et est telle qu'un flux magnétique circule depuis l'aimant 37 vers l'aimant 36. Une partie des lignes de flux correspondantes forment une boucle qui part du pôle Nord de l'aimant 37, rentre dans le bâtonnet 32, passe du bâtonnet 32 au bâtonnet 31 par leurs sections planes respective et à travers l'entrefer E, et se referme sur le pôle Sud de l'aimant 36 à travers le bâtonnet cylindrique 31. Ces lignes de flux passent donc à proximité du capteur magnétique 39 dont la surface sensible est ainsi excitée par des éléments magnétiques liés au rotor, ce qui permet de traiter l'information reçue dans une zone isolée des effets magnétiques des champs existant dans la machine tournante, afin d'en déduire la position dudit rotor. The difference Lg between the two cylindrical rods 31,32 is greater than the difference Lf between the two magnets 36,37 so that, during the rotation of the rotor causing the magnets 36,37 to run past the guide magnetic flux, there is a period of time during which the rod 31 is facing the south pole of the magnet 36 while the rod 32 is facing the north pole of the magnet 37. During this period of time, the configuration of the device is that shown in Figure 1 (b) and is such that a magnetic flux flows from the magnet 37 to the magnet 36. Part of the corresponding flux lines form a loop which starts from the North Pole of the magnet 37, enters the rod 32, passes from the rod 32 to the rod 31 through their respective flat sections and through the air gap E, and closes on the south pole of the magnet 36 through the cylindrical rod 31. These lines flow therefore pass near the magnetic sensor eu 39 whose sensitive surface is thus excited by magnetic elements linked to the rotor, which makes it possible to process the information received in an area isolated from the magnetic effects of the fields existing in the rotating machine, in order to deduce therefrom the position of said rotor .
La distance entre les aimants 36,37 et les sections collectrices des bâtonnets 31,32 est minimisée, notamment par rapport à la distance Lf entre les aimants 36,37, de façon à augmenter la quantité de lignes de flux captées par rapport aux lignes de flux directes qui s'établissent notamment entre les deux pôles directement, et à augmenter ainsi la sensibilté du dispositif capteur de champ. The distance between the magnets 36,37 and the collecting sections of the rods 31,32 is minimized, in particular with respect to the distance Lf between the magnets 36,37, so as to increase the quantity of lines of flux received with respect to the lines of direct fluxes which are established in particular between the two poles directly, and thus increase the sensitivity of the field sensor device.
Des lignes de flux peuvent aussi s'établir entre les corps cylindriques des bâtonnets 31,32, et cela d'autant plus facilement que la distance Lg entre euxdeux est faible. Ce phénomène est à minimiser car il diminue l'intensité du champ reproduit devant la surface sensible du capteur et dégrade par là même les caractéristiques de détection. Flow lines can also be established between the cylindrical bodies of the rods 31, 32, and this all the more easily when the distance Lg between them is small. This phenomenon should be minimized because it reduces the intensity of the field reproduced in front of the sensitive surface of the sensor and thereby degrades the detection characteristics.
A la figure 2 un autre mode de réalisation utilise un guide de flux magnétique constitué de deux tôles en matériau ferro-magnétique comme du fer doux, dont les extrémités sont pliées de façon à réduire la largeur de l'entrefer entre les deux tôles 41,42 du côté où se trouve un capteur magnétique 43. Ainsi, la largeur de l'entrefer Lgl étant plus faible entre les deux parties pliées des tôles 41,42 situées du côté du capteur magnétique 43 que la largeur Lg2 de l'entrefer entre leurs deux parties parallèles, une quantité accrues de lignes de flux est guidée vers le capteur magnétique 43. In FIG. 2, another embodiment uses a magnetic flux guide consisting of two sheets of ferro-magnetic material such as soft iron, the ends of which are bent so as to reduce the width of the gap between the two sheets 41, 42 on the side where there is a magnetic sensor 43. Thus, the width of the air gap Lgl being smaller between the two folded parts of the sheets 41, 42 situated on the side of the magnetic sensor 43 than the width Lg2 of the air gap between their two parallel parts, an increased quantity of flux lines is guided towards the magnetic sensor 43.
Selon la variante représentée, les extrémités pliées des tôles plates 41,42 sont orientées vers le centre de la surface de détection du capteur magnétique 43, ce qui contribue à augmenter la sensibilité du dispositif de détection. According to the variant shown, the folded ends of the flat sheets 41, 42 are oriented towards the center of the detection surface of the magnetic sensor 43, which contributes to increasing the sensitivity of the detection device.
A la figure 3 (a), un schéma simplifié d'un moteur à rotor externe 65 mettant en oeuvre le principe de l'invention. Le moteur est représenté en coupe et seule la partie située au dessus de l'axe de rotation 67 est représentée ici. Des éléments de ferrite 65 liés au rotor externe 64 présentent une dimension axiale plus large que celle des éléments de l'induit 66, de façon à présenter une zone 63 qui dépasse de l'induit et sous laquelle on trouve le guide de flux 60. In FIG. 3 (a), a simplified diagram of an external rotor motor 65 implementing the principle of the invention. The motor is shown in section and only the part located above the axis of rotation 67 is shown here. Ferrite elements 65 linked to the external rotor 64 have a larger axial dimension than that of the elements of the armature 66, so as to present a zone 63 which projects beyond the armature and under which the flow guide 60 is found.
A la figure 3 (b), un guide de flux 60, selon un mode de réalisation préféré, est constitué d'un bâtonnet de fer doux 62 terminé par une partie collectrice 61 qui a la forme d'un arc de cercle sensiblement plus large que le bâtonnet, et qui est galbée sur un diamètre légèrement inférieur à celui des éléments de ferrite 65 du rotor. In FIG. 3 (b), a flow guide 60, according to a preferred embodiment, consists of a soft iron rod 62 terminated by a collecting part 61 which has the shape of a substantially wider arc as the rod, and which is curved over a diameter slightly smaller than that of the ferrite elements 65 of the rotor.
Ainsi la partie collectrice 61 du guide de flux magnétique peut être logée juste au dessous des éléments de ferrite 65, l'espace laissé libre entre les deux correspondant à l'espace minimum requis pour éviter le contact. De cette façon, la partie collectrice 61 du guide de flux magnétique peut offrir une surface qui se présente parallèle à la surface des éléments de ferrite lorsque ceux-ci viennent la recouvrir lors des phases successives de la rotation du rotor 64.Thus the collecting part 61 of the magnetic flux guide can be housed just below the ferrite elements 65, the space left free between the two corresponding to the minimum space required to avoid contact. In this way, the collecting part 61 of the magnetic flux guide can provide a surface which is parallel to the surface of the ferrite elements when the latter come to cover it during the successive phases of the rotation of the rotor 64.
Ce guide de flux peut être constitué, de manière non limitative par deux éléments en ferrite ou en fer doux, et être obtenu, de manière non limitative, par moulage, emboutissage, ou par fixation. This flow guide can be constituted, without limitation by two ferrite or soft iron elements, and can be obtained, without limitation, by molding, stamping, or by fixing.
Le flux magnétique capté est maximum lorsque le guide de flux est entre deux aimants consécutifs. The magnetic flux picked up is maximum when the flux guide is between two consecutive magnets.
L'intensité du champ détecté et guidé vers le capteur magnétique 69 est donc croissante à mesure que la zone d'entrefer entre deux aimants consécutifs du rotor, dans laquelle existe un flux de fuite, se rapproche du centre de la surface de la partie collectrice 61 du guide de flux 60, puis atteint une valeur maximale lorsque cette zone est au dessus du centre de la partie collectrice 61 du guide de flux magnétique, et décroit finalement dans une dernière phase de la rotation pour atteindre une valeur minimale lorsque le centre d'un élément de ferrite du rotor se trouve au dessus du centre de la partie collectrice 61 du guide de flux magnétique 60.The intensity of the field detected and guided towards the magnetic sensor 69 is therefore increasing as the gap area between two consecutive magnets of the rotor, in which there is a leakage flux, approaches the center of the surface of the collecting part. 61 of the flux guide 60, then reaches a maximum value when this zone is above the center of the collecting part 61 of the magnetic flux guide, and finally decreases in a last phase of the rotation to reach a minimum value when the center of a ferrite element of the rotor is located above the center of the collecting part 61 of the magnetic flux guide 60.
A la figure 4 (a) on a représenté le fond d'un corps de stator 78 pour le moteur à rotor externe objet de l'invention. Le stator est adapté pour recevoir trois guides de flux magnétiques distincts placés sur un seul cercle de diamètre donné, en des positions angulaires PH1,PH2,PH3 séparées consécutivement l'une de l'autre par un angle de 60 , l'ensemble de ces trois positions couvrant donc un secteur angulaire d'ouverture totale égale à 1200. En effet, il est bien connu de l'homme du métier que pour avoir une connaissance suffisante de la position d'un rotor comportant trois phases en rotation autour d'un stator comportant quatre pôles, il est nécessaire d'utiliser au moins trois capteurs selon une telle disposition. In Figure 4 (a) there is shown the bottom of a stator body 78 for the external rotor motor object of the invention. The stator is adapted to receive three separate magnetic flux guides placed on a single circle of given diameter, in angular positions PH1, PH2, PH3 separated consecutively from each other by an angle of 60, all of these three positions therefore covering an angular sector of total opening equal to 1200. In fact, it is well known to those skilled in the art that to have sufficient knowledge of the position of a rotor comprising three phases in rotation around a stator comprising four poles, it is necessary to use at least three sensors according to such an arrangement.
Chaque trou de passage PH1 à PH3 porte un support étanche de ferrite 80 qui permet à la fois de supporter le guide de flux et de fermer de manière étanche le compartiment moteur sur le compartiment du module électronique où se trouve les capteurs Hall 79 notamment. Each through hole PH1 to PH3 carries a sealed ferrite support 80 which allows both to support the flow guide and to seal the engine compartment on the compartment of the electronic module where the Hall 79 sensors are located in particular.
Par ailleurs, sur un cercle de diamètre beaucoup plus petit, c'est à dire de façon beaucoup plus proche de l'axe du moteur, on trouve les trous permettant le passage des languettes de connexion des trois phases, comprenant pour chaque phase un passage d'entrée et un passage de sortie, ce qui fait donc six trous El,E2,E3,S1,S2,S3. Le décalage axial entre les positions PH1,PH2,PH3 des guides de flux magnétique et la position des trous El,E2,E3,Sl,S2, S3 assure un espace suffisant autour de l'axe pour permettre l'arrivée et la connexion des fils du bobinage du rotor sur les languettes de connexion. Furthermore, on a circle of much smaller diameter, that is to say much closer to the axis of the motor, there are the holes allowing the passage of the connection tabs of the three phases, comprising for each phase a passage inlet and an outlet passage, which therefore makes six holes El, E2, E3, S1, S2, S3. The axial offset between the positions PH1, PH2, PH3 of the magnetic flux guides and the position of the holes El, E2, E3, Sl, S2, S3 ensures sufficient space around the axis to allow the arrival and connection of the rotor winding wires on the connection tabs.
A la figure 4 (b), une vue en coupe d'un corps de stator 78 selon le moteur à rotor externe objet de l'invention. Le rotor 74 ainsi que ses éléments de ferrite 75 sont représentés en pointillés comme venant se loger dans le corps du stator 78. Un guide de flux magnétique 70 est placé sous l'élément de ferrite 75 et traverse le fond du corps du stator pour présenter une section plane en regard d'un capteur magnétique 79. In Figure 4 (b), a sectional view of a stator body 78 according to the external rotor motor object of the invention. The rotor 74 and its ferrite elements 75 are shown in dotted lines as being housed in the body of the stator 78. A magnetic flux guide 70 is placed under the ferrite element 75 and passes through the bottom of the stator body to present a planar section opposite a magnetic sensor 79.
Celui-ci est avantageusement monté sur un support électronique (non représenté) lui même fixé sur une platine de commande venant se fixer sur le fond du corps du stator 78. This is advantageously mounted on an electronic support (not shown) which is itself fixed on a control plate which is fixed on the bottom of the body of the stator 78.
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