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Procédé de construction du corps d'enroulement à une ou plusieurs couches d'un aimant de machine.
Le procédé décrit dans,ce quiva suivre pour la construction d'un corps d'enroulement à une ou plusieurs couches d'un aimant de machine rainuré, peut être employé pour les stators et les rotors de machines électriques, mais il est particulièrement destiné aux stators de moteurs d'induction à courant alternatif.
Le procédé est destiné à permettre une fabrica- tion simple du corps d'enroulement et à donner à ce corps une composition qui facilite sa remise en état en cas d'en- dommagement d'une bobine.
. La caractéristique du présent procédé consiste, en général, en ce que dans chaque couche existante du corps d'enroulement, des grilles de bobines dont chacune est constituée par plusieurs bobines, décalées et se recouvrant de manière connue, mais pénétrant à une même profondeur
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dans lesdeux rainures sur les deux côtés, sont disposées en direction circonférentielle côte à côte, soit en se touchant, soit en laissant subsister des intervalles.
Les avantages qui découlent de l'emploi de ce procédé sont au maximum lorsque dans toutes les couches .existantes du corps d'enroulement on forme de mêmes gril- les de bobines , en mêmes bobines avec le pas y, de ma- nièrè que chaque grille'de bobines se compose d'y bobines et soit insérée par ses côtés de bobine 2 y dans deux rai- .nures 2 y se suivant.
Le pas de bobine y peut être égal au nombre n des rainures par pôle. On obtient alors un enroulement dit enroulement sans corde., Lorsqu'il existe plusieurs couches, chaque couche forme un corps d'enroulement auto- nome. Les corps d'enroulement des diverses couches ne tiennent entre eux que par les liaisons de connexion ex- ternes.' Le pas de bobine y peut, pour économiser du cui- vre pour les liaisons de bout, être choisi, de manière connue, plus petit que le nombre n des rainures par pô- , le. On obtient alors l'enroulement dit,enroulement par cor des. Dans ce cas il peut arriver qu'après.insertion du nombre possible de grilles de bobines, des rainures restent vides et on appellera ces rainures des rainures résiduelles.
En pareil cas,.le corps d'enroulement est construit de deux couches, et une partie au moins des rai- nures résiduelles es't occupée de.bobines montantes, qui sont'établies de préférence avec 'le même pas y que 'les bobines des grilles, et sont placées, de manière connue, chacune par un côté dans la couche de fond et par l'autre côté dans la couche de'recouvrement du corps d'enroulement.
Dans l'emploi de ces bobines montantes qui peu- vent toutes, être placées en un point ou peuvent être dis- tribuées sur la circonférence du. corps d'enroulement, les deux couchescessent d'être ' descorps d'enroulementauto- nomes, car elles ne sont plus en communication électrique
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entre elles uniquement par les liaisons de connexion ex- ternes, mais aussi par les bobines montantes.
Lorsque dons la. construction d'un corps d'en.. roulement en deux couches, il subsiste, après insertion deu grilles de bobines de la couche.de fond, disposées étroitement cote à côte, une rangée de rainures résiduel- les,, dont le nombre est plus élevé que le pas de bobine y, et qu'on ne doit employer pour l'ensemble du corps d'enroulement que des bobines de même pas, on occupe les rainures résiduelles de la manière suivante
On dispose tout contre les grilles de bobines de la couche de fond et dans cette couche des bobines de remplissage en nombre aussi élevé que' possible. Les rai- nures résiduelles encore restantes sont occupées par des bobines montantes.
Dans la couche de recouvrement, on dispose des bobines de remplissage dont le nombre et la position par rapport aux bobines montantes sont égaux aux bobines de remplissage de la couche de fond,de sorte que dans. la couche de recouvrement le nombre de rainures qui restent ouvertes est juste le nombre requis pour les gril- les de bobines.
On établit sur le corps d'enroulement terminé les raccorda et les liaisons de connexion d'après des rè- gles connues. Lorsque le pas de bobine y s'écarte du nombre n des rainures par pôle, il n'est pas toujours possible, dans la formation d'un enroulement polyphasé, de diviser le corps d'enroulement électriquement en par- ties égales ntre elles pour les diverses phases. Le ré- sultat pratiquement acceptable de cette disposition est que les phases ne sont pas tout à fait également chargées en service.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemples,deux formes d'exécution de corps d'enroulement en deux couches d'après l'invention.
La fig. 1 est une vue de bout développée de la
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demi-circonférence d'un stator pourvue de douze rainures et appartenant à un moteur d'induction triphasé tétrapo- laire, avec deux rainures par chaque pôle et chaque pha- se, et d'une grille de bobines de la couche de fond, dont les bobines sont construites avec le pas y = 6, donc égal au nombre de rainures par pôle;
La fig. 2 est un plan, raccourci en direction axiale, de la partie de stator représentée sur la fig. 1;
La fig. 3 est un schéma de l'ensemble du corps d'enroulement représenté en partie sur les fig. 1 et 2.
Cette figure est une vue de bout étendue de l'ensemble de la circonférence du stator avec extrémités des côtes de bobine représentées par des cercles et avec têtes de bobine rabattues dans le plan du dessin;
La fig. 4 est une vue de bout du stator avec le corps d'enroulement construit d'après.les fig. 1 à 3 ;
La fig. 5 est un schéma correspondant quant au mode d'illustration à la fig. 3,'et montre un corps d'en- roulement hexapolaire, avec six rainures par pôle, corps qui d'après l'invention se compose de bobines toutes éga- les, avec le pas y = 5, et de six grilles de bobines en se servant de bobines de remplissage et de bobines montan- tes.
La moitié de circonférence de l'aimant de stator rainuré représentée sur les fig. 1 et 2 contient douze rainures, désignées par 1 à 12. On dispose dans le fond de ces rainures, en commençant par la rainure 1, les six mêmes bobines 'a, b, c, d, e, f, de manière qu'elles se recouvrent, ainsi'que représenté sur la fig, 2, et qu'el- les se trouvent par deux côtés dans le fond des rainures, ainsi que représenté sur la fig. 1. Les bobines sont éta- blies avec le pas 6. Les six bobines forment ensemble une grille de bobines R1 qui se trouve par ses douze côtés de bobine dans les douze rainures successive .
Lorsque cette grille de bobines dela couche de
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fond est insérée, on insère dans la même direction en avançant sur la circonférence une même grille de bobines
R2 (fig. 2) de la couche de fond. Maintenant toutes les moitiés inférieures de toutes les rainures sont occupées.
On forme alors dans la couche de recouvrement les grilles de bobines R3 et R4 des mêmes bobines que les grilles
R1 et R2, Dans la formation de la grille R3 on commen- ce avec la rainure 7. En conséquence la grille R3 oc- cupe les rainures 7 à 18 et la grille voisine R4 les rainures 19 à 24 et 1 à 6, ainsi que représenté sur la fige 3.
Le décalage des grilles de bobines de la couche de recouvrement par rapport aux grilles de bobines de la couche de fond fait que les têtes de bobines renflées de chaque couche se trouvent entre les têtes de boblnes ren- flées de l'autre couche. Cette disposition se voit sur la fige 4, ainsi que sur les figo 1 et 2, où les contours des grilles de bobines R3 et R4 de la couche de recou- vrement sont indiquées en traits pointillés. Elle offre l'avantage de la réduction de l'espace nécessaire en di- rection radiale pour les parties du corps d'enroulement situées à l'extérieur du corps d'aimant.
La fige 3 représente aussi les liaisons de con- nexion externes des bobines,, liaisons par lesquelles le corps d'enroulement est divisé en trois phases égales mon- tées en étoile, décalées entre elles de 120 degrés élec- triques.
Le deuxième corps d,'enroulement représenté sché- matiquement sur la fige 5 est construit quant au principal des grilles de bobines R5, R6, R7 de la couche de fond et des grilles de bobines R8, R9, R10 de la couche de recou- vrement. Les grilles sont semblables et se composent cha- cune de cinq mêmes bobines avec le pas 5, de sorte que chacune des grilles occupe par ses c8tés de bobine dix rainures successives. Après insertion des trois grilles
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de bobines R5, R6, R7 de la couche de fond, bobines dis- posées côte à côte sans intervalles, les six rainures ré- siduelles 31 à 36 restent vides. Dans ces rainures ré- est siduelles dont le nombre supérieur d'un au pas de bobine, on insère d'abord la bobipe de remplissage g qui compor- te elle aussi le pas 5.
Dans les quatre autres rainures résiduelles 32 à 35 on insère les quatre bobines mon- tantes h, i, k, 1, chacune par un côté. Chacune de ces bobines montantes est insérée par l'autre côté dans la couche de recouvrement sur l'un des .côtés de bobine de la grille de bobines R5, la bobine h dans la rainure 1, la bobine! dans la rainure 2, la bobine k dans la rainure 3 et la bobine 1 dans la rainure 4.
On dispose alors dans la couche supérieure une bobine de remplissage m, qui est'placée par rapport aux bobines montantes de même manière que la bobine de rem- plissage g de la couche de fond. Les deux côtés de cette bobine de remplissage et les quatre côtés supérieurs des bobines montantes occupent six espaces des 36 espaces de rainure de la couche de recouvrement, de sorte qu'il reste juste trente espaces pour les trois grilles de bobines de ,la couche de recouvrement comportant chacune dix côtés de bobine.
Les liaisons de connexion, par lesquelles ce corps d'enroulement peut-être divisé électriquement en trois phases, ne sont pas représentées sur la fig. 5., Les trois phases ne sont pas absolument égales ; conséquence l'enroulement excité par une roue polaire rotative à six pôles, donnerait trois tensions qui différeront quelque peu de grandeur et qui ne seront pas décalées exactement de 1200 en phase.
Ainsi que le montre la fig, 5, dans ce corps d'enroulement aussi, les têtes de bobine renflées des gril- les de chaque couche-se trouvent dans les Intervalles entre les têtes de bobine des grilles de 1'autre /! couche.
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Le mode de remplissage des rainures résiduel- les représenté sur la fige 5 n'est pas le seui mode pos- sible. On pourrait aussi par exemple insérer les gril- les de bobines R5 R6, R7 de la couche de :rond, de ma- niére qu'il subsiste entre chaque fois deux grilles,deux .rainures résiduelles), et on pourrait occuper ces six rai- nures résiduelles par trois fois deux bobines montantes'-
L'avantage du procédé, qui a pour résultat de faciliter des réparations de l'enroulement, peut s'expri- mer de la manière suivante
Si une bobine d'un corps d'enroulement à une couche devient défectueuse, il faut, dans le cas le plus désavantageux, n'enlever qu'une grille de bobines entiè- re, pour pouvoir remplacer la bobine endommagée.
Dans le cas le plus favorable, c'est-à-dire lorsque la bobine en- dommagée est la bobine insérée en dernier d'une grille,/, il suffit d'enlever cette seule bobine.
Dans l'enroulement à deux couches, ce qui vient d'être dit pour l'enroulement à une seule couche vaut : pour la couche de recouvrement. Si une bobine de la cou- che de fond est endommagée;, il suffit d'enlever deux grilles de bobines de la couche de recouvrement, pour mettre à découvert la grille à bobine endommagée de la.
couche de fonde
Pour faire ressortir l'importance de cet avan- tage, il faut noter qu'en cas d'endommagement d'une tobi- ne d'un corps d'enroulement à deux couches, qui est cons- truit de bobines toutes semblables, situées par un coté dans la couche de recouvrement et par loutre côté dansla couche de fond, ce qui est la construction usuelle, il n'est pas possible d'enlever une ou plusieurs bobines complètement, donc par les deux côtés, du corps de fer et de les remplacer par de nouvelles bobines, sans soulever toutes les bobines situées par un côté entre les côtés de la bobine endommagée, par ce coté et de les laisser par
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l'autre côté dans la rainure.
La torsion des bobines ain- si provoquée a pour résultat fréquent, en cas de répara- tions, un endommagement de ces bobines elles aussi, ce qui dans le cas le plus défavorable peut provoquer, à cause de , l'endommagement d'une ou plusieurs bobines, le remplacement de l'ensemple de l'enroulement.
]L'avantage Indiqué est au maximum lorsque le corps d'enroulement à plusieurs couches est établi sans entrelacement par des bobines montantes.
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-: R E V Eze D I C-A T I 4 N S :-
1 Procédé pour la construction du corps d'en- roulement à une ou plusieurs couches d'un aimant de machi- ne rainuré, notamment du corps d'enroulement du stator d'un moteur d'induction polyphasé, caractérisé en ce qu'on dispose dans chaque couche du corps d'enroulement, plu- sieurs grilles de bobines qui se composent chacune de plu- sieurs bobines, décalées entre elles de manière connue et se recouvrant, mais pénétrant par les deux côtés à même profondeur dans les rainures, placées côte-à côte dans la direction circonférentielle, soit en se touchant soit en laissant subsister des intervalles.
2 Procédé d'après 1 , caractérisé en ce que dans toutes les couches du corps d'enroulement, de mêmes grilles de bobines sont formées avec des bobines compor- tant le pas y, de manière que chaque grille de bobines se compose de y bobines et soit inséré par ses côtés de bobi- nes dans 2 y rainures'successives.
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A method of constructing the one or more layer winding body of a machine magnet.
The method described in, what to follow for the construction of a winding body with one or more layers of a grooved machine magnet, can be employed for stators and rotors of electric machines, but it is particularly intended for AC induction motor stators.
The method is intended to allow simple manufacture of the winding body and to provide the body with a composition which facilitates its repair in the event of damage to a spool.
. The characteristic of the present method consists, in general, in that in each existing layer of the winding body, grids of coils, each of which consists of several coils, offset and overlapping in a known manner, but penetrating to the same depth.
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in the two grooves on both sides, are disposed circumferentially side by side, either touching each other or leaving gaps.
The advantages which derive from the use of this process are at their greatest when in all the existing layers of the winding body the same grids of coils are formed, in the same coils with the pitch y, in the same way that each coil grid consists of there coils and is inserted by its coil sides 2 y in two grooves 2 y following each other.
The coil pitch y can be equal to the number n of grooves per pole. A so-called cordless winding is then obtained. When there are several layers, each layer forms an independent winding body. The winding bodies of the various layers are held together only by the external connecting links. The coil pitch y can, in order to save copper for the end connections, be chosen, in a known manner, to be smaller than the number n of the grooves per pole. The so-called winding, horn winding, is then obtained. In this case it may happen that after insertion of the possible number of coil grids, grooves remain empty and these grooves will be called residual grooves.
In such a case, the winding body is constructed of two layers, and at least part of the residual grooves are taken up by riser coils, which are preferably set up with the same pitch as the coils of the grids, and are placed, in known manner, each on one side in the base layer and on the other side in the covering layer of the winding body.
In the use of these rising coils which can all be placed at a point or can be distributed around the circumference of the. winding body, the two layers cease to be self-winding bodies, because they are no longer in electrical communication
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between them only by the external connection links, but also by the rising coils.
When donate the. construction of a rolling body in two layers, there remains, after insertion of the grids of coils of the base layer, arranged closely side by side, a row of residual grooves, the number of which is higher than the coil pitch y, and that only coils of the same pitch should be used for the entire winding body, the residual grooves are occupied as follows
The base layer coil grids are placed right up against the base layer and as many filling coils as possible are placed in this layer. The residual grooves still remaining are occupied by rising coils.
In the cover layer, there are filling coils whose number and position relative to the rising coils are equal to the filling coils of the base layer, so that in. cover layer the number of grooves that remain open is just the number required for the coil grills.
Connections and connecting links are made to the completed winding body according to known rules. When the coil pitch y deviates from the number n of grooves per pole, it is not always possible, in the formation of a polyphase winding, to divide the winding body electrically into equal parts among themselves to the various phases. The practically acceptable result of this arrangement is that the phases are not quite equally loaded in service.
The accompanying drawings show, by way of example, two embodiments of winding bodies in two layers according to the invention.
Fig. 1 is a developed end view of the
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half-circumference of a stator provided with twelve grooves and belonging to a tetrapolar three-phase induction motor, with two grooves for each pole and each phase, and a grid of coils of the base layer, of which the coils are built with the pitch y = 6, therefore equal to the number of grooves per pole;
Fig. 2 is a plan, shortened in the axial direction, of the stator part shown in FIG. 1;
Fig. 3 is a diagram of the entire winding body shown in part in FIGS. 1 and 2.
This figure is an extended end view of the entire circumference of the stator with the ends of the coil ribs represented by circles and with the coil heads folded down in the plane of the drawing;
Fig. 4 is an end view of the stator with the winding body constructed according to fig. 1 to 3;
Fig. 5 is a diagram corresponding to the mode of illustration in FIG. 3, 'and shows a hexapolar winding body, with six grooves per pole, a body which according to the invention is composed of all equal coils, with the pitch y = 5, and six grids of coils using filling coils and rising coils.
The half circumference of the grooved stator magnet shown in Figs. 1 and 2 contains twelve grooves, designated by 1 to 12. In the bottom of these grooves, starting with groove 1, the same six coils 'a, b, c, d, e, f are placed so that' they overlap, as shown in fig, 2, and that they are on two sides in the bottom of the grooves, as shown in fig. 1. The coils are set up with pitch 6. The six coils together form a grid of coils R1 which is located by its twelve coil sides in the twelve successive grooves.
When this grid of coils of the layer of
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bottom is inserted, we insert in the same direction by advancing on the circumference the same grid of coils
R2 (fig. 2) of the basecoat. Now all the lower halves of all the grooves are occupied.
The grids of coils R3 and R4 of the same coils as the grids are then formed in the covering layer.
R1 and R2, In the formation of the grid R3 we start with the groove 7. Consequently the grid R3 occupies the grooves 7 to 18 and the neighboring grid R4 the grooves 19 to 24 and 1 to 6, as well as shown in fig 3.
The offset of the coil grids of the cover layer from the coil grids of the basecoat causes the bulging coil heads of each layer to lie between the bulging coil heads of the other layer. This arrangement can be seen in fig 4, as well as in figs 1 and 2, where the contours of the grids of coils R3 and R4 of the covering layer are indicated in dotted lines. It offers the advantage of reducing the space required in radial direction for the parts of the winding body located outside the magnet body.
Fig. 3 also shows the external connecting links of the coils, links by which the winding body is divided into three equal phases arranged in a star, offset from each other by 120 electrical degrees.
The second winding body shown schematically in Fig. 5 is primarily constructed of coil grids R5, R6, R7 of the primer layer and coil gates R8, R9, R10 of the recoat layer. really. The grids are similar and each consist of five same coils with the pitch 5, so that each of the grids occupies by its coil sides ten successive grooves. After inserting the three grids
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of coils R5, R6, R7 of the primer, coils arranged side by side without gaps, the six remaining grooves 31 to 36 remain empty. In these residual grooves, the number of which is greater than the pitch of the coil, we first insert the filling coil g which also comprises the pitch 5.
In the remaining four grooves 32 to 35, the four rising coils h, i, k, 1 are inserted, each from one side. Each of these rising coils is inserted from the other side into the cover layer on one of the coil sides of the coil grid R5, coil h in groove 1, coil! in slot 2, coil k in slot 3 and coil 1 in slot 4.
A filling coil m is then placed in the upper layer, which is positioned relative to the rising coils in the same way as the filling coil g of the base layer. The two sides of this filling coil and the top four sides of the rising coils occupy six spaces of the 36 groove spaces of the cover layer, so that there are just thirty spaces left for the three coils of coils of, the layer of cover each comprising ten coil sides.
The connection links, by which this winding body can be divided electrically into three phases, are not shown in FIG. 5., The three phases are not absolutely equal; consequently the winding excited by a rotating pole wheel with six poles, would give three voltages which will differ somewhat in magnitude and which will not be shifted exactly by 1200 in phase.
As shown in Fig. 5, in this winding body also the bulging coil heads of the grills of each layer are in the Gaps between the coil heads of the grids of the other! layer.
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The mode of filling the residual grooves shown in figure 5 is not the only possible mode. We could also, for example, insert the grids of coils R5 R6, R7 of the round layer, so that there remains between each time two grids, two residual grooves), and we could occupy these six grooves. - residual nures by three times two rising coils'-
The advantage of the method, which results in facilitating repairs to the winding, can be expressed as follows:
If a spool of a single-layer winding body becomes defective, in the most disadvantageous case only an entire web of spools must be removed in order to replace the damaged spool.
In the most favorable case, that is to say when the damaged coil is the coil inserted last in a grid, /, it suffices to remove this single coil.
In the two-layer winding, what has just been said for the single-layer winding is valid: for the covering layer. If a coil of the base layer is damaged, it suffices to remove two coil screens from the cover layer, to expose the damaged coil mesh of the.
base layer
In order to emphasize the importance of this advantage, it should be noted that in the event of damage to a slide of a two-layer winding body, which is constructed of all similar coils, located on one side in the cover layer and on the other side in the base layer, which is the usual construction, it is not possible to completely remove one or more coils, therefore from both sides, from the iron body and replace them with new coils, without lifting all the coils located on one side between the sides of the damaged coil, by this side and leave them by
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the other side in the groove.
The twisting of the coils thus caused frequently results, in the event of repairs, in damage to these coils as well, which in the worst case can cause, because of, the damage to one or more of the coils. several coils, the replacement of the winding assembly.
] The stated advantage is maximum when the multi-layered winding body is established without interlacing by rising coils.
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-: R E V Eze D I C-A T I 4 N S: -
1 Method for the construction of the winding body with one or more layers of a grooved machine magnet, in particular the winding body of the stator of a polyphase induction motor, characterized in that has in each layer of the winding body, several grids of coils which each consist of several coils, offset from one another in a known manner and overlapping, but penetrating from both sides at the same depth in the grooves, placed side by side in the circumferential direction, either by touching or leaving gaps.
2 Method according to 1, characterized in that in all the layers of the winding body the same coil grids are formed with coils having the pitch y, so that each coil grid consists of y coils and is inserted by its sides of coils in 2 successive grooves.
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