CA2294109C - Procede de bobinage en deux plans d'encoche pour une machine electrique tournante - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
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Abstract
L'invention consiste en un procédé de réalisation d'un bobinage pour le circuit magnétique d'une machine électrique tournante, dans lequel des conducteurs sont placés dans les encoches du circuit magnétique selon deux plans d'encoche, le procédé consistant à réaliser les deux plans (11, 12) de conducteurs successivement et indépendamment, chaque plan (11, 12) de conducteurs comportant au moins une couche (13, 15; 14, 16) de conducteurs.
Description
"Procédé de bobinage en deux plans d'encoche pour une machine électrique tournante".
L'invention est relative au domaine des machines ~ 5 électriques tournantes, lesquelles comportent au moins deux armatures coaxiales, séparées par un entrefer . un stator fixe et un rotor animé d'un mouvement uniforme.
On s'intéresse essentiellement aux machines à courant alternatif, multiphasées et multipoles.
Ces armatures peuvent être cylindriques et la machine crée alors un champ radial. Les conducteurs sont placés dans des encoches réparties sur la périphérie interne du stator ou la périphérie externe du rotor. Les conducteurs sont parallèles à l'axe de rotation de la machine.
Ces armatures peuvent également prendre la forme de disque et dans ce cas, la machine crée un champ axial. Les 2o conducteurs sont placés dans des encoches radiales, ils sont donc perpendiculaires à l'axe de rotation de la machine.
De manière classique, les conducteurs sont disposés dans les encoches d'un circuit magnétique, selon différents types de bobinages, choisis en fonction des applications.
Les bobinages sont réalisés à partir de bobines ou de barres.
Les bobines ou sections sont réalisées à partir de conducteurs isolés entre eux et qui sont enroulés selon des spires concentriques. Chaque bobine est placée dans deux encoches différentes du circuit magnétique. On appelle généralement faisceaux, les deux parties de la bobine
L'invention est relative au domaine des machines ~ 5 électriques tournantes, lesquelles comportent au moins deux armatures coaxiales, séparées par un entrefer . un stator fixe et un rotor animé d'un mouvement uniforme.
On s'intéresse essentiellement aux machines à courant alternatif, multiphasées et multipoles.
Ces armatures peuvent être cylindriques et la machine crée alors un champ radial. Les conducteurs sont placés dans des encoches réparties sur la périphérie interne du stator ou la périphérie externe du rotor. Les conducteurs sont parallèles à l'axe de rotation de la machine.
Ces armatures peuvent également prendre la forme de disque et dans ce cas, la machine crée un champ axial. Les 2o conducteurs sont placés dans des encoches radiales, ils sont donc perpendiculaires à l'axe de rotation de la machine.
De manière classique, les conducteurs sont disposés dans les encoches d'un circuit magnétique, selon différents types de bobinages, choisis en fonction des applications.
Les bobinages sont réalisés à partir de bobines ou de barres.
Les bobines ou sections sont réalisées à partir de conducteurs isolés entre eux et qui sont enroulés selon des spires concentriques. Chaque bobine est placée dans deux encoches différentes du circuit magnétique. On appelle généralement faisceaux, les deux parties de la bobine
2 situées dans les encoches et développante ou tête de bobine, la partie de la bobine qui est à l'extérieur du circuit magnétique.
Les barres sont des conducteurs non fermés sur eux-mémes qui peuvent être constitués de plusieurs éléments méplats menés en parallèles. On appelle également faisceaux, les parties situëes dans les encoches. Des raccordements sont prévus entre les barres.
On distingue principalement les bobinages à sections concentriques et les bobinages à sections ou à barres enchevêtrées.
Les bobinages à sections ou bobines concentriques peuvent être réalisés par enroulement à pôles alternés ou à pôles conséquents.
Les conducteurs sont placés dans un seul plan d'encoche qui 2o est composé de deux couches réalisées successivement, pour un bobinage à pôles conséquents et d'autant de couches que de phases, pour un bobinage à pôles alternés.
Ces bobinages ont l'avantage d'être réalisés par plan, ils sont donc facilement automatisables.
Ils présentent cependant des limites et des inconvénients.
Les bobinages en un plan sont aujourd'hui essentiellement destinés à des machines de faible puissance pour lesquelles les coûts de fabrication sont prépondérants devant Ies performances techniques. Dans ce cas, les conducteurs sont en fils ronds avec un remplissage d'encoche inférieur à ce que l'on peut obtenir avec des conducteurs méplats et le pas de bobinage est entier au détriment de l'allure du champ tournant.
Les barres sont des conducteurs non fermés sur eux-mémes qui peuvent être constitués de plusieurs éléments méplats menés en parallèles. On appelle également faisceaux, les parties situëes dans les encoches. Des raccordements sont prévus entre les barres.
On distingue principalement les bobinages à sections concentriques et les bobinages à sections ou à barres enchevêtrées.
Les bobinages à sections ou bobines concentriques peuvent être réalisés par enroulement à pôles alternés ou à pôles conséquents.
Les conducteurs sont placés dans un seul plan d'encoche qui 2o est composé de deux couches réalisées successivement, pour un bobinage à pôles conséquents et d'autant de couches que de phases, pour un bobinage à pôles alternés.
Ces bobinages ont l'avantage d'être réalisés par plan, ils sont donc facilement automatisables.
Ils présentent cependant des limites et des inconvénients.
Les bobinages en un plan sont aujourd'hui essentiellement destinés à des machines de faible puissance pour lesquelles les coûts de fabrication sont prépondérants devant Ies performances techniques. Dans ce cas, les conducteurs sont en fils ronds avec un remplissage d'encoche inférieur à ce que l'on peut obtenir avec des conducteurs méplats et le pas de bobinage est entier au détriment de l'allure du champ tournant.
3 Toutefois, il est possible de réaliser ce type de bobinage à partir de conducteurs méplats avec des bobines de géométrie différente, ce qui peut entrainer des déséquilibres entre phases et une dispersion magnétique, du fait des différences d'encombrement des développantes.
Pour améliorer la progressivité du champ magnétique tournant, la réalisation de bobinages à pas raccourci est 1o faisable mais ses possibilités sont limitées et elle entraine des dissymétries de bobinage.
Les bobinages à sections ou barres enchevêtrées peuvent être réalisés en manteau, imbriqués ou ondulés.
Ces bobinages autorisent les pas raccourcis et de ce fait, ils permettent l'élimination de certains harmoniques électriques.
2o Les bobinages les plus courants sont l'imbriqué et l'ondulé
qui sont généralement utilisés pour les machines de moyenne et de forte puissance.
Pour ces applications, les bobinages sont réalisés manuellement à partir de barres pour l'ondulé et de barres ou de bobines pour l'imbriqué.
On s'intéresse plus particulièrement aux bobinages imbriqués, dans lesquels les conducteurs sont disposés dans 3o les encoches selon deux plans différents, séparés par des isolants.
Ces bobinages présentent de nombreux avantages du point de vue électrique. Ils offrent en particulier une grande souplesse au concepteur de la machine électrique pour réaliser des pas fractionnaires.
Pour améliorer la progressivité du champ magnétique tournant, la réalisation de bobinages à pas raccourci est 1o faisable mais ses possibilités sont limitées et elle entraine des dissymétries de bobinage.
Les bobinages à sections ou barres enchevêtrées peuvent être réalisés en manteau, imbriqués ou ondulés.
Ces bobinages autorisent les pas raccourcis et de ce fait, ils permettent l'élimination de certains harmoniques électriques.
2o Les bobinages les plus courants sont l'imbriqué et l'ondulé
qui sont généralement utilisés pour les machines de moyenne et de forte puissance.
Pour ces applications, les bobinages sont réalisés manuellement à partir de barres pour l'ondulé et de barres ou de bobines pour l'imbriqué.
On s'intéresse plus particulièrement aux bobinages imbriqués, dans lesquels les conducteurs sont disposés dans 3o les encoches selon deux plans différents, séparés par des isolants.
Ces bobinages présentent de nombreux avantages du point de vue électrique. Ils offrent en particulier une grande souplesse au concepteur de la machine électrique pour réaliser des pas fractionnaires.
4 De manière classique, une bobine est réalisée en enroulant des conducteurs rectangulaires préalablement isolés dans un tour à bobine" de façon à obtenir une ou plusieurs spires concentriques.
La bobine présente généralement 1a forme d'une navette qui est ensuite é~irée pour ouvrir la bobine et relever la tête de bobine.
L'écart entre les deux grands côtés d'une bobine destinée à
être placée dans des encoches du circuit magnétique, est fonction du nombre de pôles. Les deux grands côtés de la bobine sont dans des plans décalés l'un par rapport à
l'autre, ces deux côtés sont donc également situés dans des plans différe.~.~s des encoches, lorsque la bobine est placée dans le circuit magnétique. Ceci permet de réaliser 1e circuit électrique de la machine, en disposant les bobines les unes après les autres dans le circuit magnétique.
Un bobinage _T.briqué, réalisé à partir de bobines, présente un inconvénie_ t maj eur .
La mise en place de l'ensemble des bobines nécessite le relevage des bobines disposées en premier lieu, pour pouvoir insé=~r les dernières bobines. Cette opération, communément appelée relevage de pas, est une opération essentiellement manuelle, ce qui rend difficile toute automatisatic_..
I1 est donc apparu nécessaire de proposer un autre bobinage destiné au c~_rcuit magnétique d'une machine électrique, facilement a~.:~omatisable et présentant les mêmes avantages électriques qu'un bobinage du type imbriqué.
L'invention concerne donc un procédé de réalisation d'un bobinage pour le circuit magnétique d'une machine électrique tournante, dans lequel des conducteurs sont placés dans les encoches du circuit magnétique selon deux
La bobine présente généralement 1a forme d'une navette qui est ensuite é~irée pour ouvrir la bobine et relever la tête de bobine.
L'écart entre les deux grands côtés d'une bobine destinée à
être placée dans des encoches du circuit magnétique, est fonction du nombre de pôles. Les deux grands côtés de la bobine sont dans des plans décalés l'un par rapport à
l'autre, ces deux côtés sont donc également situés dans des plans différe.~.~s des encoches, lorsque la bobine est placée dans le circuit magnétique. Ceci permet de réaliser 1e circuit électrique de la machine, en disposant les bobines les unes après les autres dans le circuit magnétique.
Un bobinage _T.briqué, réalisé à partir de bobines, présente un inconvénie_ t maj eur .
La mise en place de l'ensemble des bobines nécessite le relevage des bobines disposées en premier lieu, pour pouvoir insé=~r les dernières bobines. Cette opération, communément appelée relevage de pas, est une opération essentiellement manuelle, ce qui rend difficile toute automatisatic_..
I1 est donc apparu nécessaire de proposer un autre bobinage destiné au c~_rcuit magnétique d'une machine électrique, facilement a~.:~omatisable et présentant les mêmes avantages électriques qu'un bobinage du type imbriqué.
L'invention concerne donc un procédé de réalisation d'un bobinage pour le circuit magnétique d'une machine électrique tournante, dans lequel des conducteurs sont placés dans les encoches du circuit magnétique selon deux
5 plans d'encoche, le procédé consistant à réaliser les deux plans de conducteurs successivement et indépendamment, chaque plan de conducteurs comprenant au moins une couche de conducteurs.
Dans la mesure où au moins un plan de conducteurs comprend au moins deux couches de conducteurs, celles-ci sont réalisées successivement et indépendamment, de telle sorte que les conducteurs de chaque couche sont situés dans un même plan du circuit magnétique.
De manière avantageuse, lesdites couches d'un plan de conducteurs sont formées de bobines, chacune d'elles comprenant deux faisceaux et deux têtes de bobine dont l'épaisseur est égale à une fraction de l'épaisseur desdits faisceaux, lesdites bobines étant symétriques par rapport au plan médian des faisceaux.
De préférence, les deux plans de conducteurs sont identiques.
Pour obtenir un bobinage dont les performances électriques sont similaires à celles d'un bobinage de type imbriqué, un décalage d'un nombre déterminé d'encoches est prévu entre les deux plans de conducteurs.
I1 est avantageux de réaliser en continu chacun des circuits électriques d'une phase déterminée, de façon à
éviter tout raccordement ultérieur entre les conducteurs.
De préférence, les bobines sont directement formées dans les encoches àu circuit magnétique.
Dans la mesure où au moins un plan de conducteurs comprend au moins deux couches de conducteurs, celles-ci sont réalisées successivement et indépendamment, de telle sorte que les conducteurs de chaque couche sont situés dans un même plan du circuit magnétique.
De manière avantageuse, lesdites couches d'un plan de conducteurs sont formées de bobines, chacune d'elles comprenant deux faisceaux et deux têtes de bobine dont l'épaisseur est égale à une fraction de l'épaisseur desdits faisceaux, lesdites bobines étant symétriques par rapport au plan médian des faisceaux.
De préférence, les deux plans de conducteurs sont identiques.
Pour obtenir un bobinage dont les performances électriques sont similaires à celles d'un bobinage de type imbriqué, un décalage d'un nombre déterminé d'encoches est prévu entre les deux plans de conducteurs.
I1 est avantageux de réaliser en continu chacun des circuits électriques d'une phase déterminée, de façon à
éviter tout raccordement ultérieur entre les conducteurs.
De préférence, les bobines sont directement formées dans les encoches àu circuit magnétique.
6 Par ailleurs, le procédé peut être mis en oeuvre par pôles conséquents ou alternés.
L'invention concerne également un bobinage réalisé
conformément au procédé précédent pour une machine électrique triphasée, l'attribution des phases à chaque conducteur étant identique à celle d'un bobinage du type imbriqué correspondant, à l'exception d'une inversion de l0 phase d'un plan d'encoche à l'autre, dans certaines encoches définies en fonction du pas.
Pour un bobinage du type pas de 1 à 4, l'inversion de phase est réalisée une encoche sur deux.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celles-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, qui est faite en regard des dessins annexés sur lesquels .
La figure 1 représente, de façon partielle, une vue développée d'un bobinage imbriqué classique pour une machine triphasée 72 encoches, 20 pôles, pas de 1 à 4.
La figure 2 est une représentation simplifiée de Ia figure 1 ; elle comporte les figures 2a et 2b qui montrent respectivement la répartition des conducteurs dans les encoches, et l'attribution des trois phases dans le bobinage.
La figure 3 représente, de façon partielle, une vue partielle développée d'un bobinage selon l'invention pour une même machine.
La figure 4 est une représentation simplifiée de la figure 3 ; elle comporte les figures 4a et 4b qui montrent
L'invention concerne également un bobinage réalisé
conformément au procédé précédent pour une machine électrique triphasée, l'attribution des phases à chaque conducteur étant identique à celle d'un bobinage du type imbriqué correspondant, à l'exception d'une inversion de l0 phase d'un plan d'encoche à l'autre, dans certaines encoches définies en fonction du pas.
Pour un bobinage du type pas de 1 à 4, l'inversion de phase est réalisée une encoche sur deux.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celles-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, qui est faite en regard des dessins annexés sur lesquels .
La figure 1 représente, de façon partielle, une vue développée d'un bobinage imbriqué classique pour une machine triphasée 72 encoches, 20 pôles, pas de 1 à 4.
La figure 2 est une représentation simplifiée de Ia figure 1 ; elle comporte les figures 2a et 2b qui montrent respectivement la répartition des conducteurs dans les encoches, et l'attribution des trois phases dans le bobinage.
La figure 3 représente, de façon partielle, une vue partielle développée d'un bobinage selon l'invention pour une même machine.
La figure 4 est une représentation simplifiée de la figure 3 ; elle comporte les figures 4a et 4b qui montrent
7 respectivement la répartition des conducteurs dans les encoches et l'attribution des trois phases dans le bobinage.
La figure 5 est une représentation partielle, pour la phase 1, de la répartition des conducteurs dans les encoches et de leur connexion électrique, correspondant aux figures 3 et 4.
Io La figure 6 est une vue partielle en perspective d'un circuit magnétique d'un exemple de machine discoïde, équipé
d'un bobinage selon l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6 .
On se réfère tout d' abord à la figure 1 . La machine prise pour exemple est une machine triphasée, 72 encoches, 20 pôles, avec un bobinage du type pas de 1 à 4.
I1 existe aujourd'hui des logiciels qui intègrent le savoir-faire des bobiniers et qui permettent, pour une machine donnée, d'établir une vue développée du bobinage imbriqué correspondant.
Le bobinage imbriqué est classiquement réalisé selon deux plans d' encoche, communément dénommés « haut d' encoche » et « bas d'encoche », les conducteurs de chaque plan étant séparés par des isolants.
De manière classique, 1e plan « haut d'encoche » est situé
le plus proche de l'entrefer, tandis que le plan « bas d'encoche » est le plan le plus éloigné de l'entrefer.
Les paramètres pris en compte pour établir un bobinage du type imbriqué sont les suivants . le nombre d' encoches du
La figure 5 est une représentation partielle, pour la phase 1, de la répartition des conducteurs dans les encoches et de leur connexion électrique, correspondant aux figures 3 et 4.
Io La figure 6 est une vue partielle en perspective d'un circuit magnétique d'un exemple de machine discoïde, équipé
d'un bobinage selon l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6 .
On se réfère tout d' abord à la figure 1 . La machine prise pour exemple est une machine triphasée, 72 encoches, 20 pôles, avec un bobinage du type pas de 1 à 4.
I1 existe aujourd'hui des logiciels qui intègrent le savoir-faire des bobiniers et qui permettent, pour une machine donnée, d'établir une vue développée du bobinage imbriqué correspondant.
Le bobinage imbriqué est classiquement réalisé selon deux plans d' encoche, communément dénommés « haut d' encoche » et « bas d'encoche », les conducteurs de chaque plan étant séparés par des isolants.
De manière classique, 1e plan « haut d'encoche » est situé
le plus proche de l'entrefer, tandis que le plan « bas d'encoche » est le plan le plus éloigné de l'entrefer.
Les paramètres pris en compte pour établir un bobinage du type imbriqué sont les suivants . le nombre d' encoches du
8 circuit magnétique, le nombre de pôles, le pas, le nombre de phases et le sens de rotation de la machine.
Le nombre d'encoches, le nombre de pôles et le pas sont interdépendants, mais le bobinage peut être réalisé à pas raccourci ou à pas allongé. Le bobinage peut également être à pas entier.
On prévoit en général trois phases. Le sens de rotation de i0 la machine détermine l'ordre dans lequel les phases sont attribuées aux conducteurs.
Les logiciels existants permettent, pour l'exemple de machine retenu, d'établir le bobinage imbriqué
correspondant.
Ainsi, la figure 1 montre la répartition des conducteurs dans les encoches 1 à 36, dont les numéros figurent sur le schéma.
2~
La figure 1 est ~.:ze vue partielle du schéma de bobinage complet qui concerne les encoches 1 à 72.
Les conducteurs se présentent sous la forme de bobines 1.
Pour chaque bobine, les parties droites correspondent aux faisceaux.
Pour la bobine 10 par exemple, la référence 2 désigne le 3o faisceau placé dans le plan « haut d'encoche » 30. Le faisceau 2 est représenté en traits fins.
La référence 3 désigne le faisceau placé dans le plan « bas d'encoche » 33. Le faisceau 3 est représenté en trait gras.
La référence 4 désigne une tête de bobine.
Le nombre d'encoches, le nombre de pôles et le pas sont interdépendants, mais le bobinage peut être réalisé à pas raccourci ou à pas allongé. Le bobinage peut également être à pas entier.
On prévoit en général trois phases. Le sens de rotation de i0 la machine détermine l'ordre dans lequel les phases sont attribuées aux conducteurs.
Les logiciels existants permettent, pour l'exemple de machine retenu, d'établir le bobinage imbriqué
correspondant.
Ainsi, la figure 1 montre la répartition des conducteurs dans les encoches 1 à 36, dont les numéros figurent sur le schéma.
2~
La figure 1 est ~.:ze vue partielle du schéma de bobinage complet qui concerne les encoches 1 à 72.
Les conducteurs se présentent sous la forme de bobines 1.
Pour chaque bobine, les parties droites correspondent aux faisceaux.
Pour la bobine 10 par exemple, la référence 2 désigne le 3o faisceau placé dans le plan « haut d'encoche » 30. Le faisceau 2 est représenté en traits fins.
La référence 3 désigne le faisceau placé dans le plan « bas d'encoche » 33. Le faisceau 3 est représenté en trait gras.
La référence 4 désigne une tête de bobine.
9 PCT/FR98/01298 La figure 1 montre également la connexion électrique entre les différentes bobines 1.
Celles-ci forment trois ensembles de circuits électriques paralléles, chacun d'eux étant attribué à une phase.
Les traits continus, pointillés longs et pointillés courts identifient des bobines appartenant au circuit électrique to d'une des trois phases.
Ainsi, les deux circuits électriques parallèles de la phase 1 ont pour entrée, respectivement UE1 et UE2 (non représentées) et pour sortie, respectivement US1 et US2 (non représentée). De méme, les deux circuits électriques parallèles de la phase 2 ont pour entrée, respectivement WEl et WE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement WS1 (non représentée) et WS2 . Enfin, les deux circuits électriques parallèles de la phase 3 ont pour entrée, 2o respectivement VE1 et VE2 (non représentées) et pour sortie, respectivement VS1 (non représentée) et VS2.
La figure 2 est une autre représentation du bobinage qui indique la répartition des bobines dans les encoches et l'affectation des phases, sans préciser le raccordement électrique des conducteurs.
Ainsi, Ia figure 2a désigne un tableau à double entrée . en ligne sont notés les numéros d'encoche et en colonne la 3o position du conducteur . tout d'abord le plan « haut d'encoche » (H), puis le plan « bas d'encoche » (B).
A i' intersection d' une ligne et d' une colonne, est noté le numéro de la phase à laquelle est attribué le conducteur correspondant, situé dans un plan d'encoche déterminé d'une encoche donnée.
A titre d'exemple, le conducteur situé dans le plan « haut d'encoche » de l'encoche 9 est attribué à un circuit électrique de la phase 2.
Par ailleurs, la figure 2b est une représentation graphique de la répartition des bobines 1 dans les encoches du circuit magnétique de la machine. Pour chaque bobine, le numéro placé dans un cercle indique la phase correspondant l0 au circuit électrique dont fait partie cette bobine.
En prenant pour exemple la bobine 10, les figures 2a et 2b montrent que le faisceau 2 de la bobine 10 est placé dans Ie plan « haut d'encoche » de l'encoche 30, tandis que Ie t5 faisceau 3 est placé dans le plan « bas d'encoche » de l'encoche 33, les faisceaux 2 et 3 étant attribués à la phase 1.
La figure 2 est généralement complétée par des tableaux et 2o des représentations graphiques de la répartition des bobines, établis pour chaque phase. Ils ne sont pas illustrés sur la figure 2.
Ainsi, comme le montre la figure 2b, les bobines 1 25 permettant la réalisation d'un bobinage imbriqué sont chacune placées dans deux plans d'encoche décalés . le plan « haut ~'enccche » et le plan « bas d'encoche ».
Comme cela a été indiqué précédemment, ce type de bobinage 30 nécessi~~, en fin de réalisation, une opération manuelle de relevage de pas.
On se ré=ère maintenant aux figures 3 à 5 qui illustrent le bobinage conforme à l'invention pour l'exemple de machine 35 dé;3 re=enu pour les figures 1 et 2, le bobinage étant égaleme~:t du type pas de 1 à 4.
Les figures 3 à 5 illustrent ce bobinage pour les encoches 1 à 36 seulement. Le schéma complet de bobinage concerne les encoches 1 à 72.
Le bobinage selon l'invention est réalisé selon deux plans d'encoche, constitués respectivement par le plan « haut d'encoche » et le plan « bas d'encoche » du circuit magnétique.
to Un tel bobinage présente l'avantage de pouvoir créer un champ tournant progressif. Le bobinage imbriqué classique comporte également cet avantage.
Cependant, dans le bobinage selon l'invention, les conducteurs placés dans un plan d'encoche sont indépendants des conducteurs situés dans l'autre plan. Ainsi, le bobinage est réalisé successivement dans chaque plan.
2o La notion d'indépendance signifie que les faisceaux d'une même bobine sont situés dans le même plan d'encoche.
De même, dans un plan déterminé du bobinage, il y a une ou plusieurs couches de conducteurs.
On désigne par plan de conducteurs ou de bobinage, l'ensemble des conducteurs placés dans un plan d'encoche, « bas d'encoche » ou « haut d'encoche ».
Lorsqu'un plan de bobinage comporte plusieurs couches de conducteurs, ces dernières sont réalisées de façon successive et indépendante. Les conducteurs d'une méme couche sont situés dans un même plan du circuit magnétique.
La notion d'indépendance signifie ici que les faisceaux d'une mé:.~.e bobine sont tous situés dans la même couche d'un même plan de bobinage. Cependant, lorsque le bobinage est terminé et alimenté en courant, il y a bien sûr interaction électrique entre les différentes couches du bobinage.
Ainsi, les faisceaux d'une même bobine sont placés dans le même plan d'encoche. Par ailleurs, si dans un même plan d'encoche, le bobinage est composé de plusieurs couches de conducteurs, les faisceaux d'une même bobine sont situés dans la même couche du plan de conducteurs.
Ceci distingue fondamentalement le bobinage selon l'invention d'un bobinage imbriqué classique, tel que décrit en référence aux figures 1 et 2. En effet, dans un bobinage imbriqué, des conducteurs appartenant à une même bobine sont placés dans deux plans d'encoche différents.
Ceci est tout d'abord illustré par la figure 3 qui est une vue par=Telle développée d'un bobinage selon l'invention pour une machine triphasée, 72 encoches, 20 pôles, pas de 1 à 4.
La figue 3 montre le schéma de bobinage pour les encoches 1 à 36, le schéma complet concerne les encoches 1 à 72.
C'est ur_e représentation du type de celle de la figure 1.
Elle mer_tre également la connexion électrique entre les différer_~es bobines.
Les bobi~!es 2 sont réparties dans deux plans d'encoche.
Le pre:~ier plan est constitué par ie plan « haut d'encocre » et les bobines du premie r plan sont représen=ées en traits gras.
De même, le àeuxième plan est constitué par le plan « bas d'encocre » et les bobines sont représentées en traits fins.
Par ailleurs, les traits continus, pointillés longs et pointillés courts identifient des bobines appartenant au circuit électrique d'une des trois phases.
A titre d'exemple, la bobine 40 est située dans le plan « haut d'encoche ». Les faisceaux 5 et 6 de la bobine 40 sont respectivement placés dans le haut de l'encoche 30 et de l'encoche 33. Elle est représentée en traits continus et lo elle est dans le circuit électrique de la phase 1.
La bobine 91 est située dans le plan « bas d'encoche ».
Elle est représentée en traits pointillés longs et elle appartient au circuit électrique de la phase 2.
De même, la bobine 42 est située dans le plan « bas d'encoche ». Les faisceaux 7 et 9 de la bobine 42 sont respectivement placés dans Ie bas de l'encoche 6 et le bas de l'encoche 3. Elle est représentée en traits pointillés 20 courts e~ elle est dans le circuit électrique de la phase 3.
Ainsi, les faisceaux d'une méme bobine sont placées dans un même plan d'encoche.
La figure 4 est une représentation similaire à celle de la figure 2.
C'est ur tableau à double entrée du type illustré à la 3o figure 2a et la figure 4b est une représentation graphique des bobi.~.es 2 dans ies encoches du circuit magnétique de la machine.
La figure 9b montre les deux plans de bobinage . plan « haut d'encoche » 11 et plan « bas d'encoche » 12.
WO 98!59409 PCT/FR98101298 Dans l'exemple illustré à la figure 4b, chaque plan de conducteurs 11, respectivement 12 est réalisé en deux couches 13 et 15, respectivement 14 et 16. Chaque plan pourrait également être réalisé en une couche de conducteurs ou plus de deux couches de conducteurs.
On retrouve les bobines 40, 41 et 42 qui étaient identifiées sur la figure 3. Ainsi, la bobine 40 est dans la première couche 15 du plan « haut d'encoche » 11 et les io bobines 41 et 42 sont dans la deuxième couche 14 du plan « bas d'encoche » 12.
Les bobines 2 sont reliées entre elles de façon à
constituer deux circuits parallèles pour chacune des trois phases. Le numéro placé dans un cercle pour chaque bobine indique la phase correspondant au circuit électrique auquel la bobine appartient.
Comme le montre Ia figure 3, les deux circuits de la phase 1 ont pour entrée, respectivement UE1 et UE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement USl (non représentée) et US2. Les deux circuits de la phase 2 ont pour entrée, respectivement VE1 et VE2 et pour sortie, respectivement VSl et VS2 (non représentées). Enfin, les deux circuits de la phase 3 ont pour entrée, respectivement WE1 et WE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement WS1 et WS2 (non représentée).
Le bobinage selon l'invention présente l'avantage de 3o pouvoir être réalisé de façon automatisëe, que les bobines soient fabriquées au préalable ou directement dans le circuit magnétique.
En effet, chaque couche de conducteurs est réalisée successivement, en insérant des bobines selon le schéma par exemple de la figure 4b et en commençant par la couche 16, WO 98/59409 PCTlFR98/01298 ou en réalisant directement les bobines dans les encoches par enroulement des conducteurs.
La figure 6 illustre des bobines qui sont avantageusement 5 utilisées pour réaliser un plan de conducteurs présentant au moins deux couches de conducteurs, comme illustré sur la figure 4b.
Cette figure 6 représente partiellement le circuit lo magnétique ôC à'une machine discoïde, présentant des encoches 61 et équipé d'un bobinage de pas 1 à 4.
Les bobines 5C comportent chacune deux faisceaux 51 et 52 et deux têtes de bobine 53 et 54. Elles sont planes et 15 symétriques par rapport au plan médian de leurs faisceaux.
Ce plan médian est matérialisé par la ligne VII-VII. I1 passe par le milieu de chacune des têtes de bobine 53 et 54 et il est perpendiculaire au plan passant par les deux faisceaux 51 et 52.
On se réfère également à la figure 7 qui est une vue en coupe selon V:I-VII de la figure 6.
Cette figure montre les bobines dans les deux plans d'encoche . plan « bas d'encoche » 62 et plan « haut d'encoche » 63.
Les bobines 55, 56, 57 et 58 présentent une forme particulière pour permettre l'emboitement des tëtes de 3o bobines. On constate que les têtes des bobines ont une épaisseur, dans un plan transversal aux faisceaux qui est sensiblement la moitiz de l'épaisseur des faisceaux dans les encoches 61 du circuit magnétique 60.
De façon plus çénérale, l'épaisseur des tétes de bobine est sensiblement éçale à une fraction de l'épaisseur des faisceaux, cette fraction dépendant du nombre de couches de bobines pïacé dans un plan d'encoche. Ainsi, si le nombre de couches est égal à 2, l'épaisseur des têtes de bobine est sensiblement égale à la moitié de l'épaisseur du faisceau. Si le nombre de couches est égal à 3, l'épaisseur des tètes de bobines est sensiblement égale au tiers de l'épaisseur du faisceau.
Dans chaque plan d'encoche 62 ou 63, les bobines sont lo réparties en deux couches 64, 65 ou 66, 67. Dans un même plan d'encoche, les bobines sont inversées d'une couche à
l'autre pour assurer l'emboitement des têtes de bobines.
Les bobines décrites en référence aux figures ô et 7 présentent l'avantage de réduire la longueur des développantes dont la forme est très compacte.
Ceci permet àe réduire la quantité de cuivre utilisée, par rapport à use machine dont le bobinage est du type 2o imbriqué, et d'améliorer les performances électriques. La tension à v_de de la machine n'est pas modifiée. La résistance e~ la réactance de dispersion des têtes de bobines sont réduites, ce qui permet d'obtenir une meilleure caractéristique externe (tension en fonction du courant) que pour les machines à enrculement imbriqué.
Pour les applications à vitesse variable, cela conduit à
une meilleure utilisation des convertisseurs.
3o Par ailleurs, les pertes « cuivre » sont donc également diminuées, alors qu'elles représentent généralement 50~ des pertes de la machine. Le rendement de la machine est ainsi amélioré.
Les bobines illustrées aux figures 6 et î sont planes car elles sont destinées à une machine discoïde. Pour une machine à armatures cylindriques, elles forment une portion de cylindre dont la courbure dépend du diamètre de la machine.
. 5 La figure 9b montre que les deux plans de bobinage 11 et 12 sont identiques. I1 existe seulement, entre les deux plans, un décalage d'un nombre déterminé d'encoches.
Ce décalage est nécessaire pour obtenir un bobinage présentant les mêmes performances électriques qu'un bobinage du type imbriqué. Cette question sera revue dans la suite de la description.
Ce décalage est déterminé par l'homme du métier, en tenant IS compte des caractéristiques de la machine et notamment, du nombre d'encoches, de pôles, de phases et du pas du bobinage.
Dans l'exemple illustré à la figure 4b, le décalage est de 7 encoches, si l'on tient compte de la répartition des phases et d'une encoche, si on ne tient compte que de la répartition des bobines dans les encoches.
On constate également que dans un même plan, les deux couches peuvent être inversées, sans que l'identité entre les deux plans soit affectée. Le décalage entre les deux plans devra seulement être adapté.
Pour constituer les circuits de chacune des phases, on peut réaliser les bobines indépendamment, puis les relier avant ou après leur mise en place dans les encoches. On peut également réaliser directement chaque circuit électrique, en formant successivement et en continu les bobines.
On peut notamment se référer à la figure 5 qui illustre les deux circuits en parallèle de la phase ï, pour la machine des figures 3 et 4. Ces deux circuits ont respectivement pour entrée, UE1 et UE2 (non représentée) et pour sortie, US1 (non représentée) et US2.
Le circuit (UE1, US1) pourra être réalisé en continu, en formant en continu et successivement .
- les bobines 43, 44 et 45 qui seront placées dans la première couche 16 du plan « bas d'encoche » 12, ZO
- puis après avoir complété cette première couche avec les bobines correspondant aux autres circuits électriques, les bobines 46, 47, 48 qui seront placées dans la deuxième couche 14 du plan « bas d'encoche » 12, - puis, après avoir complété cette deuxième couche, trois bobines situées dans la première couche 15 du plan « haut d'encoche » 11, dont les bobines 90 et 49 illustrées sur la figure 5, zo - et enfin, la première couche du plan « haut d' encoche »
étant complément réalisée avec les bobines des autres circuits électriques, Ies trois dernières bobines situées dans la deuxième couche du plan « haut d'encoche » (non représentées).
L'autre circuit électrique de la phase ? ainsi que les circuits électriques des phases 2 et 3 sont réalisés de façon similaire pour réaliser complètement le bobinage.
Ainsi, la réalisation du bobinage selon l'invention, par plan d'encoche, les plans de conducteurs étant indépendants, évite le relevage de pas, imposé par tout bobinage imbriqué. Ceci permet donc de supprimer cette opération nécessairement manuelle qui est longue et complexe.
Par ailleurs, le bobinage selon l'invention présente les mêmes performances électriques qu'un bobinage du type imbriqué. Ceci va étre illustré en référence aux figures 2a - 5 et 4a, mais peut être étendu à tout bobinage réalisé selon l'invention.
On rappelle que la figure 2a, respectivement 4a montre l'attribution des phases aux conducteurs selon leur position dans le plan « bas d'encoche » ou dans le plan « haut d'encoche » de chaque encoche, ceci pour un bobinage du type imbriqué, respectivement pour un bobinage selon l'invention,, pour l'exemple de machine retenu.
IS L' examen des figures 2a et 9a montre que l' on peut passer d'un tableau à l'autre en inversant les phases entre le plan « haut d'encoche » et le plan « bas d'encoche » et ceci, une encoche sur six.
2o De façon générale, pour les machines présentant un bobinage de pas 1 à 4, il convient d'inverser les phases, une encoche sur deux.
Pour d'autres bobinages, l'inversion des phases entre les 25 deux plans d'encoche est effectuée pour certaines encoches définies en fonction du pas.
Ceci montre la similitude électrique entre le bobinage du type imbriqué et le bobinage selon l'invention. Les 3o performances électriques ne sont donc pas modifiées d'un bobinage à l'autre, pour une machine donnée.
Un autre avantage du bobinage selon l'invention découle de cette similitude électrique avec le bobinage du type 35 imbriqué.
Comme cela a été indiqué précédemment, des logiciels existent déjà pour déterminer le schéma correspondant de bobinage du type imbriqué, pour une machine donnée.
5 Or, pour la plupart des machines de moyenne puissance et de forte polarité, le pas est de 1 à 4. Ainsi, pour toutes ces machines, le bobinage selon l'invention peut étre déterminé
grice aux logiciels existants pour les bobinages du type imbriqué, en inversant dans une méme encoche les phases
Celles-ci forment trois ensembles de circuits électriques paralléles, chacun d'eux étant attribué à une phase.
Les traits continus, pointillés longs et pointillés courts identifient des bobines appartenant au circuit électrique to d'une des trois phases.
Ainsi, les deux circuits électriques parallèles de la phase 1 ont pour entrée, respectivement UE1 et UE2 (non représentées) et pour sortie, respectivement US1 et US2 (non représentée). De méme, les deux circuits électriques parallèles de la phase 2 ont pour entrée, respectivement WEl et WE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement WS1 (non représentée) et WS2 . Enfin, les deux circuits électriques parallèles de la phase 3 ont pour entrée, 2o respectivement VE1 et VE2 (non représentées) et pour sortie, respectivement VS1 (non représentée) et VS2.
La figure 2 est une autre représentation du bobinage qui indique la répartition des bobines dans les encoches et l'affectation des phases, sans préciser le raccordement électrique des conducteurs.
Ainsi, Ia figure 2a désigne un tableau à double entrée . en ligne sont notés les numéros d'encoche et en colonne la 3o position du conducteur . tout d'abord le plan « haut d'encoche » (H), puis le plan « bas d'encoche » (B).
A i' intersection d' une ligne et d' une colonne, est noté le numéro de la phase à laquelle est attribué le conducteur correspondant, situé dans un plan d'encoche déterminé d'une encoche donnée.
A titre d'exemple, le conducteur situé dans le plan « haut d'encoche » de l'encoche 9 est attribué à un circuit électrique de la phase 2.
Par ailleurs, la figure 2b est une représentation graphique de la répartition des bobines 1 dans les encoches du circuit magnétique de la machine. Pour chaque bobine, le numéro placé dans un cercle indique la phase correspondant l0 au circuit électrique dont fait partie cette bobine.
En prenant pour exemple la bobine 10, les figures 2a et 2b montrent que le faisceau 2 de la bobine 10 est placé dans Ie plan « haut d'encoche » de l'encoche 30, tandis que Ie t5 faisceau 3 est placé dans le plan « bas d'encoche » de l'encoche 33, les faisceaux 2 et 3 étant attribués à la phase 1.
La figure 2 est généralement complétée par des tableaux et 2o des représentations graphiques de la répartition des bobines, établis pour chaque phase. Ils ne sont pas illustrés sur la figure 2.
Ainsi, comme le montre la figure 2b, les bobines 1 25 permettant la réalisation d'un bobinage imbriqué sont chacune placées dans deux plans d'encoche décalés . le plan « haut ~'enccche » et le plan « bas d'encoche ».
Comme cela a été indiqué précédemment, ce type de bobinage 30 nécessi~~, en fin de réalisation, une opération manuelle de relevage de pas.
On se ré=ère maintenant aux figures 3 à 5 qui illustrent le bobinage conforme à l'invention pour l'exemple de machine 35 dé;3 re=enu pour les figures 1 et 2, le bobinage étant égaleme~:t du type pas de 1 à 4.
Les figures 3 à 5 illustrent ce bobinage pour les encoches 1 à 36 seulement. Le schéma complet de bobinage concerne les encoches 1 à 72.
Le bobinage selon l'invention est réalisé selon deux plans d'encoche, constitués respectivement par le plan « haut d'encoche » et le plan « bas d'encoche » du circuit magnétique.
to Un tel bobinage présente l'avantage de pouvoir créer un champ tournant progressif. Le bobinage imbriqué classique comporte également cet avantage.
Cependant, dans le bobinage selon l'invention, les conducteurs placés dans un plan d'encoche sont indépendants des conducteurs situés dans l'autre plan. Ainsi, le bobinage est réalisé successivement dans chaque plan.
2o La notion d'indépendance signifie que les faisceaux d'une même bobine sont situés dans le même plan d'encoche.
De même, dans un plan déterminé du bobinage, il y a une ou plusieurs couches de conducteurs.
On désigne par plan de conducteurs ou de bobinage, l'ensemble des conducteurs placés dans un plan d'encoche, « bas d'encoche » ou « haut d'encoche ».
Lorsqu'un plan de bobinage comporte plusieurs couches de conducteurs, ces dernières sont réalisées de façon successive et indépendante. Les conducteurs d'une méme couche sont situés dans un même plan du circuit magnétique.
La notion d'indépendance signifie ici que les faisceaux d'une mé:.~.e bobine sont tous situés dans la même couche d'un même plan de bobinage. Cependant, lorsque le bobinage est terminé et alimenté en courant, il y a bien sûr interaction électrique entre les différentes couches du bobinage.
Ainsi, les faisceaux d'une même bobine sont placés dans le même plan d'encoche. Par ailleurs, si dans un même plan d'encoche, le bobinage est composé de plusieurs couches de conducteurs, les faisceaux d'une même bobine sont situés dans la même couche du plan de conducteurs.
Ceci distingue fondamentalement le bobinage selon l'invention d'un bobinage imbriqué classique, tel que décrit en référence aux figures 1 et 2. En effet, dans un bobinage imbriqué, des conducteurs appartenant à une même bobine sont placés dans deux plans d'encoche différents.
Ceci est tout d'abord illustré par la figure 3 qui est une vue par=Telle développée d'un bobinage selon l'invention pour une machine triphasée, 72 encoches, 20 pôles, pas de 1 à 4.
La figue 3 montre le schéma de bobinage pour les encoches 1 à 36, le schéma complet concerne les encoches 1 à 72.
C'est ur_e représentation du type de celle de la figure 1.
Elle mer_tre également la connexion électrique entre les différer_~es bobines.
Les bobi~!es 2 sont réparties dans deux plans d'encoche.
Le pre:~ier plan est constitué par ie plan « haut d'encocre » et les bobines du premie r plan sont représen=ées en traits gras.
De même, le àeuxième plan est constitué par le plan « bas d'encocre » et les bobines sont représentées en traits fins.
Par ailleurs, les traits continus, pointillés longs et pointillés courts identifient des bobines appartenant au circuit électrique d'une des trois phases.
A titre d'exemple, la bobine 40 est située dans le plan « haut d'encoche ». Les faisceaux 5 et 6 de la bobine 40 sont respectivement placés dans le haut de l'encoche 30 et de l'encoche 33. Elle est représentée en traits continus et lo elle est dans le circuit électrique de la phase 1.
La bobine 91 est située dans le plan « bas d'encoche ».
Elle est représentée en traits pointillés longs et elle appartient au circuit électrique de la phase 2.
De même, la bobine 42 est située dans le plan « bas d'encoche ». Les faisceaux 7 et 9 de la bobine 42 sont respectivement placés dans Ie bas de l'encoche 6 et le bas de l'encoche 3. Elle est représentée en traits pointillés 20 courts e~ elle est dans le circuit électrique de la phase 3.
Ainsi, les faisceaux d'une méme bobine sont placées dans un même plan d'encoche.
La figure 4 est une représentation similaire à celle de la figure 2.
C'est ur tableau à double entrée du type illustré à la 3o figure 2a et la figure 4b est une représentation graphique des bobi.~.es 2 dans ies encoches du circuit magnétique de la machine.
La figure 9b montre les deux plans de bobinage . plan « haut d'encoche » 11 et plan « bas d'encoche » 12.
WO 98!59409 PCT/FR98101298 Dans l'exemple illustré à la figure 4b, chaque plan de conducteurs 11, respectivement 12 est réalisé en deux couches 13 et 15, respectivement 14 et 16. Chaque plan pourrait également être réalisé en une couche de conducteurs ou plus de deux couches de conducteurs.
On retrouve les bobines 40, 41 et 42 qui étaient identifiées sur la figure 3. Ainsi, la bobine 40 est dans la première couche 15 du plan « haut d'encoche » 11 et les io bobines 41 et 42 sont dans la deuxième couche 14 du plan « bas d'encoche » 12.
Les bobines 2 sont reliées entre elles de façon à
constituer deux circuits parallèles pour chacune des trois phases. Le numéro placé dans un cercle pour chaque bobine indique la phase correspondant au circuit électrique auquel la bobine appartient.
Comme le montre Ia figure 3, les deux circuits de la phase 1 ont pour entrée, respectivement UE1 et UE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement USl (non représentée) et US2. Les deux circuits de la phase 2 ont pour entrée, respectivement VE1 et VE2 et pour sortie, respectivement VSl et VS2 (non représentées). Enfin, les deux circuits de la phase 3 ont pour entrée, respectivement WE1 et WE2 (non représentée) et pour sortie, respectivement WS1 et WS2 (non représentée).
Le bobinage selon l'invention présente l'avantage de 3o pouvoir être réalisé de façon automatisëe, que les bobines soient fabriquées au préalable ou directement dans le circuit magnétique.
En effet, chaque couche de conducteurs est réalisée successivement, en insérant des bobines selon le schéma par exemple de la figure 4b et en commençant par la couche 16, WO 98/59409 PCTlFR98/01298 ou en réalisant directement les bobines dans les encoches par enroulement des conducteurs.
La figure 6 illustre des bobines qui sont avantageusement 5 utilisées pour réaliser un plan de conducteurs présentant au moins deux couches de conducteurs, comme illustré sur la figure 4b.
Cette figure 6 représente partiellement le circuit lo magnétique ôC à'une machine discoïde, présentant des encoches 61 et équipé d'un bobinage de pas 1 à 4.
Les bobines 5C comportent chacune deux faisceaux 51 et 52 et deux têtes de bobine 53 et 54. Elles sont planes et 15 symétriques par rapport au plan médian de leurs faisceaux.
Ce plan médian est matérialisé par la ligne VII-VII. I1 passe par le milieu de chacune des têtes de bobine 53 et 54 et il est perpendiculaire au plan passant par les deux faisceaux 51 et 52.
On se réfère également à la figure 7 qui est une vue en coupe selon V:I-VII de la figure 6.
Cette figure montre les bobines dans les deux plans d'encoche . plan « bas d'encoche » 62 et plan « haut d'encoche » 63.
Les bobines 55, 56, 57 et 58 présentent une forme particulière pour permettre l'emboitement des tëtes de 3o bobines. On constate que les têtes des bobines ont une épaisseur, dans un plan transversal aux faisceaux qui est sensiblement la moitiz de l'épaisseur des faisceaux dans les encoches 61 du circuit magnétique 60.
De façon plus çénérale, l'épaisseur des tétes de bobine est sensiblement éçale à une fraction de l'épaisseur des faisceaux, cette fraction dépendant du nombre de couches de bobines pïacé dans un plan d'encoche. Ainsi, si le nombre de couches est égal à 2, l'épaisseur des têtes de bobine est sensiblement égale à la moitié de l'épaisseur du faisceau. Si le nombre de couches est égal à 3, l'épaisseur des tètes de bobines est sensiblement égale au tiers de l'épaisseur du faisceau.
Dans chaque plan d'encoche 62 ou 63, les bobines sont lo réparties en deux couches 64, 65 ou 66, 67. Dans un même plan d'encoche, les bobines sont inversées d'une couche à
l'autre pour assurer l'emboitement des têtes de bobines.
Les bobines décrites en référence aux figures ô et 7 présentent l'avantage de réduire la longueur des développantes dont la forme est très compacte.
Ceci permet àe réduire la quantité de cuivre utilisée, par rapport à use machine dont le bobinage est du type 2o imbriqué, et d'améliorer les performances électriques. La tension à v_de de la machine n'est pas modifiée. La résistance e~ la réactance de dispersion des têtes de bobines sont réduites, ce qui permet d'obtenir une meilleure caractéristique externe (tension en fonction du courant) que pour les machines à enrculement imbriqué.
Pour les applications à vitesse variable, cela conduit à
une meilleure utilisation des convertisseurs.
3o Par ailleurs, les pertes « cuivre » sont donc également diminuées, alors qu'elles représentent généralement 50~ des pertes de la machine. Le rendement de la machine est ainsi amélioré.
Les bobines illustrées aux figures 6 et î sont planes car elles sont destinées à une machine discoïde. Pour une machine à armatures cylindriques, elles forment une portion de cylindre dont la courbure dépend du diamètre de la machine.
. 5 La figure 9b montre que les deux plans de bobinage 11 et 12 sont identiques. I1 existe seulement, entre les deux plans, un décalage d'un nombre déterminé d'encoches.
Ce décalage est nécessaire pour obtenir un bobinage présentant les mêmes performances électriques qu'un bobinage du type imbriqué. Cette question sera revue dans la suite de la description.
Ce décalage est déterminé par l'homme du métier, en tenant IS compte des caractéristiques de la machine et notamment, du nombre d'encoches, de pôles, de phases et du pas du bobinage.
Dans l'exemple illustré à la figure 4b, le décalage est de 7 encoches, si l'on tient compte de la répartition des phases et d'une encoche, si on ne tient compte que de la répartition des bobines dans les encoches.
On constate également que dans un même plan, les deux couches peuvent être inversées, sans que l'identité entre les deux plans soit affectée. Le décalage entre les deux plans devra seulement être adapté.
Pour constituer les circuits de chacune des phases, on peut réaliser les bobines indépendamment, puis les relier avant ou après leur mise en place dans les encoches. On peut également réaliser directement chaque circuit électrique, en formant successivement et en continu les bobines.
On peut notamment se référer à la figure 5 qui illustre les deux circuits en parallèle de la phase ï, pour la machine des figures 3 et 4. Ces deux circuits ont respectivement pour entrée, UE1 et UE2 (non représentée) et pour sortie, US1 (non représentée) et US2.
Le circuit (UE1, US1) pourra être réalisé en continu, en formant en continu et successivement .
- les bobines 43, 44 et 45 qui seront placées dans la première couche 16 du plan « bas d'encoche » 12, ZO
- puis après avoir complété cette première couche avec les bobines correspondant aux autres circuits électriques, les bobines 46, 47, 48 qui seront placées dans la deuxième couche 14 du plan « bas d'encoche » 12, - puis, après avoir complété cette deuxième couche, trois bobines situées dans la première couche 15 du plan « haut d'encoche » 11, dont les bobines 90 et 49 illustrées sur la figure 5, zo - et enfin, la première couche du plan « haut d' encoche »
étant complément réalisée avec les bobines des autres circuits électriques, Ies trois dernières bobines situées dans la deuxième couche du plan « haut d'encoche » (non représentées).
L'autre circuit électrique de la phase ? ainsi que les circuits électriques des phases 2 et 3 sont réalisés de façon similaire pour réaliser complètement le bobinage.
Ainsi, la réalisation du bobinage selon l'invention, par plan d'encoche, les plans de conducteurs étant indépendants, évite le relevage de pas, imposé par tout bobinage imbriqué. Ceci permet donc de supprimer cette opération nécessairement manuelle qui est longue et complexe.
Par ailleurs, le bobinage selon l'invention présente les mêmes performances électriques qu'un bobinage du type imbriqué. Ceci va étre illustré en référence aux figures 2a - 5 et 4a, mais peut être étendu à tout bobinage réalisé selon l'invention.
On rappelle que la figure 2a, respectivement 4a montre l'attribution des phases aux conducteurs selon leur position dans le plan « bas d'encoche » ou dans le plan « haut d'encoche » de chaque encoche, ceci pour un bobinage du type imbriqué, respectivement pour un bobinage selon l'invention,, pour l'exemple de machine retenu.
IS L' examen des figures 2a et 9a montre que l' on peut passer d'un tableau à l'autre en inversant les phases entre le plan « haut d'encoche » et le plan « bas d'encoche » et ceci, une encoche sur six.
2o De façon générale, pour les machines présentant un bobinage de pas 1 à 4, il convient d'inverser les phases, une encoche sur deux.
Pour d'autres bobinages, l'inversion des phases entre les 25 deux plans d'encoche est effectuée pour certaines encoches définies en fonction du pas.
Ceci montre la similitude électrique entre le bobinage du type imbriqué et le bobinage selon l'invention. Les 3o performances électriques ne sont donc pas modifiées d'un bobinage à l'autre, pour une machine donnée.
Un autre avantage du bobinage selon l'invention découle de cette similitude électrique avec le bobinage du type 35 imbriqué.
Comme cela a été indiqué précédemment, des logiciels existent déjà pour déterminer le schéma correspondant de bobinage du type imbriqué, pour une machine donnée.
5 Or, pour la plupart des machines de moyenne puissance et de forte polarité, le pas est de 1 à 4. Ainsi, pour toutes ces machines, le bobinage selon l'invention peut étre déterminé
grice aux logiciels existants pour les bobinages du type imbriqué, en inversant dans une méme encoche les phases
10 attribuées aux conducteurs entre le plan « bas d' encoche »
et le plan « haut d'encoche » et ceci, une encoche sur deux.
I1 suffit ensuite de regrouper les conducteurs dans un 15 bobinage en deux plans d'encoche, chaque plan comportant au moins une couche de conducteurs. Dans l'exemple illustré à
la figure 4b et à la figure 5, chaque plan de conducteurs est réalisé avec deux couches de conducteurs, mais l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation.
Le bobinage selon l'invention est applicable à tout type de machine, à armatures cylindriques ou discoïdes. I1 présente cependant un intérèt tout particulier pour les machines discoïdes, dans lesquelles les surfaces actives sont généralement plus importantes que dans les machines à
armatures cylindriques. La possibilité d'automatiser la réalisation du bobinage selon l'invention et donc de réduire son coût se révèle donc encore plus avantageuse pour les machines discoïdes.
On peut non seulement réaliser le bobinage selon l'invention avec des bobines mais également avec des barres.
Par ailleurs, les bobines peuvent ètre formées de fils ronds ou de fils méplats.
2ï
Les signes de rëférence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter 1a compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.
et le plan « haut d'encoche » et ceci, une encoche sur deux.
I1 suffit ensuite de regrouper les conducteurs dans un 15 bobinage en deux plans d'encoche, chaque plan comportant au moins une couche de conducteurs. Dans l'exemple illustré à
la figure 4b et à la figure 5, chaque plan de conducteurs est réalisé avec deux couches de conducteurs, mais l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation.
Le bobinage selon l'invention est applicable à tout type de machine, à armatures cylindriques ou discoïdes. I1 présente cependant un intérèt tout particulier pour les machines discoïdes, dans lesquelles les surfaces actives sont généralement plus importantes que dans les machines à
armatures cylindriques. La possibilité d'automatiser la réalisation du bobinage selon l'invention et donc de réduire son coût se révèle donc encore plus avantageuse pour les machines discoïdes.
On peut non seulement réaliser le bobinage selon l'invention avec des bobines mais également avec des barres.
Par ailleurs, les bobines peuvent ètre formées de fils ronds ou de fils méplats.
2ï
Les signes de rëférence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter 1a compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.
Claims (10)
1. Procédé de réalisation d'un bobinage pour le circuit magnétique d'une machine électrique tournante, dans lequel des conducteurs sont placés dans des encoches du circuit magnétique selon deux plans d'encoche, les conducteurs dans chaque plan d'encoches comprenant des bobines, chaque bobine comprenant deux faisceaux placés dans des encoches respectives du circuit magnétique et deux têtes placées à
l'extérieur du circuit magnétique et reliant les faisceaux, le procédé consistant, séquentiellement:
former un premier plan d'encoche en plaçant les bobines du premier plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines du premier plan d'encoche soient placés seulement dans le premier plan d'encoche;
former un second plan d'encoche en plaçant les bobines du second plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines du second plan d'encoche soient placés seulement dans le second plan d'encoche qui est sur en coté du premier plan d'encoche;
dans lequel le premier plan d'encoche comprend des première et seconde couches de bobines; et dans lequel après avoir réalisé complètement la première couche du premier plan d'encoche et avant d'avoir réalisé le second plan d'encoche, la seconde couche du premier plan d'encoche est formée en plaçant les bobines de la seconde couche du premier plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines de la seconde couche du premier plan d'encoche soient situés sur seulement un côté de la première couche du premier plan d'encoche.
l'extérieur du circuit magnétique et reliant les faisceaux, le procédé consistant, séquentiellement:
former un premier plan d'encoche en plaçant les bobines du premier plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines du premier plan d'encoche soient placés seulement dans le premier plan d'encoche;
former un second plan d'encoche en plaçant les bobines du second plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines du second plan d'encoche soient placés seulement dans le second plan d'encoche qui est sur en coté du premier plan d'encoche;
dans lequel le premier plan d'encoche comprend des première et seconde couches de bobines; et dans lequel après avoir réalisé complètement la première couche du premier plan d'encoche et avant d'avoir réalisé le second plan d'encoche, la seconde couche du premier plan d'encoche est formée en plaçant les bobines de la seconde couche du premier plan d'encoche dans les encoches du circuit magnétique de façon que tous les faisceaux des bobines de la seconde couche du premier plan d'encoche soient situés sur seulement un côté de la première couche du premier plan d'encoche.
2. Procédé selon la revendication 1, consistant à disposer les bobines de chacune des premières couches de chacun des premier et second plans d'encoche symétriquement par rapport à un plan médian des faisceaux des bobines et à placer chaque tête d'une bobine suivant une épaisseur sensiblement égale à une fraction d'épaisseur des faisceaux des bobines respectives, cette fraction d'épaisseur étant égale à 1/n, où n est le nombre de couches de bobines placées dans un plan d'encoche.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, consistant à
disposer des bobines identiques dans les premier et second plans d'encoche.
disposer des bobines identiques dans les premier et second plans d'encoche.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel un décalage d'un nombre déterminé d'encoches est prévu entre les premier et second plans d'encoche.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les bobines dans les premier et second plans d'encoche sont reliées entre elles de façon à constituer deux circuits parallèles pour chacune des trois phases de la machine tournante du type triphasé et où chaque circuit électrique est réalisé directement dans le plan d'encoche correspondant en formant successivement et en continu les bobines directement dans les encoches du circuit magnétique.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 selon lequel les bobines sont disposées dans les encoches du circuit magnétique pour définir un bobinage à pôles alternés ou un bobinage à pôles conséquents.
7. Bobinage pour un circuit magnétique d'une machine électrique tournante, dans lequel des conducteurs sont placés dans des encoches du circuit magnétique dans deux plans d'encoche, pour une machine électrique triphasée, les conducteurs dans chaque plan d'encoche comprenant des bobines, chaque bobine comprenant deux faisceaux placés dans des encoches respectives du circuit magnétique et deux têtes placées à l'extérieur du circuit magnétique et reliant les faisceaux, dans lequel tous les faisceaux des bobines du premier plan d'encoche sont placés seulement dans le premier plan d'encoche, et tous les faisceaux des bobines du second plan d'encoche sont placés seulement dans le second plan d'encoche, sur seulement un côté du premier plan d'encoche, dans lequel au moins le premier plan d'encoche comprend des première et seconde couches, chacune des première et seconde couches comprenant des bobines respectives, et tous les faisceaux des bobines de la seconde couche du premier plan d'encoche sont placés sur seulement un côté de la première couche du premier plan d'encoche.
8. Bobinage selon la revendication 7, dans lequel les bobines de chaque première couche de chacun des premier et second plans d'encoche sont symétriques par rapport à un plan médian des faisceaux des bobines et chaque tête d'une bobine a une épaisseur sensiblement égale à une fraction d'épaisseur des faisceaux des bobines respectives.
9. Bobinage selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les bobines sont disposées dans les encoches du circuit magnétique pour définir un bobinage à pôles alternés ou un bobinage à pôles conséquents.
10. Bobinage selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les bobines dans les premier et second plans d'encoche sont identiques et les premier et second plans d'encoche sont décalés en position l'un par rapport l'autre dans le circuit magnétique.
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