DISPOSITIVO DE CONTROL PARA UN MOTOR SINCRONO DE IMAN PERMANENTE.

Dispositivo de circuito de control (10) para un motor eléctrico síncrono (1) con un rotor de imán permanente (2) con el que están asociados medios de sensor (16) que pueden hacerse funcionar para proporcionar señales eléctricas indicativas de su posición angular,

y un estator (3) que comprende al menos un bobinado (5) que tiene una toma intermedia (C) que lo divide en partes de bobinado primera y segunda (L1, L2);

comprendiendo el dispositivo de circuito (10)

un par de bornes de alimentación (11, 12) previstos para conectarse a una fuente de alimentación de tensión alterna,

un circuito de conmutación (13) conectado a un borne de extremo (B) y a la toma intermedia (C) del bobinado de estator (5) y que puede hacerse funcionar, cada vez que se activa, para adoptar un primer y a continuación un segundo estado en el que permite el acoplamiento primero a dicha fuente de tensión de una primera parte (L1) del bobinado de estator (5), y a continuación de todo el bobinado (5);

medios de temporizador (14) acoplados a dicho circuito de conmutación (13) y que pueden hacerse funcionar para hacer que pase del primer al segundo estado cuando ha pasado un periodo de tiempo de referencia empezando desde la aplicación de tensión a dichos bornes de alimentación (11, 12), y

un circuito de sincronización (15) acoplado a dichos medios de sensor de posición (16) y dispuesto para controlar el paso de corriente a través de al menos dicha primera parte (L1) del bobinado de estator (5) de una manera predeterminada en función de la polaridad de la tensión aplicada por dicha fuente y la posición instantánea del rotor (2) para determinar durante la fase de arranque del motor (1), la rotación del rotor (2) a una velocidad que aumenta progresivamente hasta alcanzar, en un tiempo inferior o igual a dicho periodo de tiempo de referencia, una velocidad de sincronización correspondiente a la frecuencia de la tensión de alimentación alterna

Dispositivo de control para un motor síncrono de imán permanente.

La presente invención se refiere a un dispositivo de circuito de control para un motor eléctrico síncrono con un rotor de imán permanente con el que están asociados medios de sensor que pueden hacerse funcionar para proporcionar señales eléctricas indicativas de su posición angular, y un estator que incluye al menos un bobinado que tiene una toma intermedia que lo divide en partes de bobinado primera y segunda.

El documento US-A-5159255 da a conocer un dispositivo de circuito de control para un motor de inducción eléctrico de corriente alterna con el que están asociados medios de sensor que pueden hacerse funcionar para proporcionar señales eléctricas indicativas de su posición angular, y un estator que comprende al menos un bobinado que tiene una toma intermedia que lo divide en partes de bobinado primera y segunda, comprendiendo el dispositivo de circuito: un par de bornes de alimentación previstos para conectarse a una fuente de alimentación de tensión alterna; un circuito de conmutación conectado a un borne de extremo y a la toma intermedia; medios de temporizador acoplados a dicho circuito de conmutación, y un circuito de sincronización acoplado a dichos medios de sensor de posición.

El dispositivo de circuito según la invención comprende

un par de bornes de alimentación previstos para conectarse a una fuente de alimentación de tensión de CA,

un circuito de conmutación conectado a un borne de extremo y a la toma intermedia del bobinado de estator y que puede hacerse funcionar, cada vez que se activa, para adoptar un primer y a continuación un segundo estado en el que permite el acoplamiento de dicha fuente de tensión a una primera parte del bobinado de estator y a todo el bobinado, respectivamente;

medios de temporización acoplados a dicho circuito de conmutación y que pueden hacerse funcionar para hacer que pase del primer al segundo estado cuando ha pasado un periodo de tiempo de referencia tras la aplicación de tensión a dichos bornes de alimentación y

un circuito de sincronización acoplado a dichos medios de sensor de posición y dispuesto para controlar el flujo de corriente en al menos dicha primera parte del bobinado de estator de una manera predeterminada en función de la polaridad de la corriente suministrada desde dicha fuente y la posición instantánea del rotor, y que puede hacerse funcionar en la fase de arranque del motor para producir la rotación a una velocidad que aumenta progresivamente hasta alcanzar, en un tiempo inferior al periodo de tiempo de referencia, una velocidad de sincronización correspondiente a la frecuencia de la tensión de alimentación alterna.

Características y ventajas adicionales de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada dada meramente a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una representación esquemática de un motor eléctrico síncrono con un rotor de imán permanente;

las figuras 2 y 3 son diagramas de circuito de bloques esquemáticos de dos realizaciones diferentes de un dispositivo de circuito según la invención; y

las figuras 4 y 5 son diagramas eléctricos detallados de dos dispositivos de circuito según la invención, correspondientes a los diagramas de bloques de la figura 2 y la figura 3 respectivamente.

En la figura 1 un motor eléctrico síncrono se indica en general con el número de referencia 1. De una manera en sí conocida, este motor eléctrico comprende un rotor de imán permanente 2 montado de manera rotatoria entre los polos de un estator indicado en general con 3.

El estator 3 comprende una pila de laminaciones 4 esencialmente en forma de C o U que lleva un bobinado de estator indicado en general con 5. En la realización a modo de ejemplo ilustrada el bobinado de estator 5 comprende dos partes o bobinas L1 y L2 enrolladas sobre diferentes brazos de la pila 4 de laminaciones. Los bornes de extremo del bobinado de estator 5 se indican con A y B, mientras que una toma intermedia se indica con C. La parte L1 del bobinado se encuentra entre los bornes A y C mientras que la parte L2 del bobinado se encuentra entre los bornes C y B.

En una alternativa a la realización mostrada en la figura 1 el bobinado de estator 5 puede comprender una única bobina enrollada sobre un único brazo de la pila de laminaciones 4, aunque en cualquier caso dotada de una toma central C.

Si el motor eléctrico síncrono 1 es de tipo monofásico como en el ejemplo mostrado en la figura 1, de manera conveniente, con el fin de garantizar que arranca en un sentido predeterminado el entrehierro entre los polos de la pila de laminaciones 4 del estator y el rotor 2 está realizado asimétrico de una manera en sí conocida.

Aunque la presente descripción hace referencia a un motor eléctrico síncrono monofásico con un rotor que tiene dos polos, la invención no está limitada en su aplicación a un motor de este tipo, sino que puede aplicarse a motores polifásicos con N polos de rotor en general.

En la figura 2 un dispositivo de circuito de control según la invención se indica en general con 10. Este dispositivo de circuito comprende dos bornes de alimentación 11 y 12 previstos para conectarse a una fuente de alimentación de tensión de CA, por ejemplo la red eléctrica de distribución que funciona a una frecuencia fija, por ejemplo a 50 Hz en Europa o 60 Hz en los Estados Unidos.

El circuito 10 de la figura 2 incluye un circuito de conmutación 13 conectado a un lado del borne de alimentación 12 y en el otro lado al borne B y C del bobinado de estator 5 del motor.

Como resultará más claramente evidente a continuación en el presente documento el circuito de conmutación 13 puede hacerse funcionar, siempre que se active tras la conexión de los bornes de alimentación 11 y 12 a la fuente de tensión, para adoptar inicialmente un primer y a continuación un segundo estado en el que permite el acoplamiento a esta fuente de la primera parte L1 del bobinado de estator, y respectivamente, de todo el bobinado L1 y L2. Meramente a modo de explicación, en la figura 2 se ha indicado gráficamente el bloque correspondiente al circuito de conmutación 13 como un conmutador cuya posición indicada en líneas continuas corresponde a dicho primer estado y cuya posición ilustrada en líneas discontinuas corresponde al segundo estado.

El circuito de conmutación 13 está conectado a un circuito de temporización 14. Este circuito de temporización puede hacerse funcionar para hacer que el circuito de conmutación 13 pase del primer al segundo estado cuando ha pasado un periodo de tiempo de referencia tras la aplicación de tensión a los bornes de alimentación 11 y 12.

El circuito 10 de la figura 2 comprende de nuevo un circuito de sincronización 15 acoplado al dispositivo de sensor de posición 16 asociado con el rotor 2 del motor eléctrico. El circuito de sincronización 15 está dispuesto para controlar el flujo de corriente en la primera parte L1 del bobinado de estator 5 y, respectivamente, en todo el bobinado 5, en función de la polaridad de la corriente que fluye entre los bornes 11 y 12, y la posición instantánea del rotor 2, dependiendo del estado de funcionamiento del circuito de conmutación 13.

En particular, cuando el circuito 10 está acoplado a la fuente de alimentación de tensión de CA el circuito de conmutación 13 adopta inicialmente el primer estado de funcionamiento definido anteriormente. En este estado, el estado de arranque del motor síncrono 1, el circuito de sincronización 15, de una manera en sí conocida, controla el flujo de corriente en la primera parte L1 del bobinado de estator 5 y por tanto produce el arranque en un sentido de rotación predeterminado del rotor 2 a una velocidad que aumenta progresivamente hasta que alcanza, en un tiempo inferior al periodo de tiempo de referencia establecido por el temporizador 14, una velocidad de sincronización correspondiente a la frecuencia de la tensión de alimentación alterna.

Al final del periodo de tiempo de referencia el circuito de temporización 14 hace que el circuito de conmutación 13 pase al segundo estado de funcionamiento en el que entonces permanece este circuito de conmutación mientras que se apliquen los restos de la alimentación de tensión de CA a los bornes 11 y 12. En este estado, el estado de funcionamiento estacionario del motor 1, el circuito de sincronización 15 controla el flujo de corriente...

1. Dispositivo de circuito de control (10) para un motor eléctrico síncrono (1) con un rotor de imán permanente (2) con el que están asociados medios de sensor (16) que pueden hacerse funcionar para proporcionar señales eléctricas indicativas de su posición angular, y un estator (3) que comprende al menos un bobinado (5) que tiene una toma intermedia (C) que lo divide en partes de bobinado primera y segunda (L1, L2);

comprendiendo el dispositivo de circuito (10)

un par de bornes de alimentación (11, 12) previstos para conectarse a una fuente de alimentación de tensión alterna,

un circuito de conmutación (13) conectado a un borne de extremo (B) y a la toma intermedia (C) del bobinado de estator (5) y que puede hacerse funcionar, cada vez que se activa, para adoptar un primer y a continuación un segundo estado en el que permite el acoplamiento primero a dicha fuente de tensión de una primera parte (L1) del bobinado de estator (5), y a continuación de todo el bobinado (5);

medios de temporizador (14) acoplados a dicho circuito de conmutación (13) y que pueden hacerse funcionar para hacer que pase del primer al segundo estado cuando ha pasado un periodo de tiempo de referencia empezando desde la aplicación de tensión a dichos bornes de alimentación (11, 12), y

un circuito de sincronización (15) acoplado a dichos medios de sensor de posición (16) y dispuesto para controlar el paso de corriente a través de al menos dicha primera parte (L1) del bobinado de estator (5) de una manera predeterminada en función de la polaridad de la tensión aplicada por dicha fuente y la posición instantánea del rotor (2) para determinar durante la fase de arranque del motor (1), la rotación del rotor (2) a una velocidad que aumenta progresivamente hasta alcanzar, en un tiempo inferior o igual a dicho periodo de tiempo de referencia, una velocidad de sincronización correspondiente a la frecuencia de la tensión de alimentación alterna.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el circuito de sincronización (15) está interpuesto entre un borne de alimentación (11) y dicha primera parte (L1) del bobinado de estator (5), y en el que dicho circuito de conmutación (13) está conectado entre los bornes (B, C) de la segunda parte (L2) del bobinado de estator (5) y el otro borne de alimentación (12).

3. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho bobinado de estator (5) está conectado entre un borne de alimentación (11) y un borne del circuito de conmutación (13), y el circuito de sincronización (15) está interpuesto entre la toma intermedia (C) del bobinado de estator (5) y otro borne del circuito de conmutación (13).

4. Dispositivo según cualquier reivindicación anterior, en el que dichos medios de sensor de posición comprenden un sensor de efecto Hall (16).

5. Dispositivo según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho circuito de temporizador (4) comprende un circuito RC (R2, C2) que controla la conducción de un conmutador electrónico (Q1).

6. Dispositivo según las reivindicaciones 4 y 5, en el que se prevén medios de alimentación de tensión de CC (D1, C1, Z1; D3, C3, Z5) para proporcionar una tensión de alimentación de CC al sensor (16) y al circuito de temporizador (14).

7. Dispositivo según las reivindicaciones 3 y 6, caracterizado porque dichos medios de alimentación comprenden un circuito de alimentación pasivo único (D3, C3, Z5) que comprende un diodo rectificador (D3), un condensador (C3) y un diodo Zener estabilizador de tensión (Z5) en paralelo con dicho condensador (C3).

8. Dispositivo según cualquier reivindicación anterior, en el que se prevé un circuito auxiliar que puede hacerse funcionar para detectar un estado estacionario del rotor (2) en presencia de la tensión de alimentación alterna, y para determinar en este caso la puesta a cero y el reinicio de dichos medios de temporizador (14).

9. Dispositivo según cualquier reivindicación anterior, que comprende medios para detectar que se consigue, durante la fase de arranque, el estado de sincronización, asociados con los medios de temporizador (14) de modo que dicho periodo de tiempo de referencia corresponde sustancialmente al tiempo necesario para conseguir los estados de sincronización.