FR2484727A1 - Magnetic circuit for electric motor - includes corrugated sleeve assisting in removal of heat from outer surface of stator - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les machines électriques et plus particulièrement le circuit magnétique de telles machines. The present invention relates to electrical machines and more particularly the magnetic circuit of such machines.
L'invention peut être appliquée dans les machines électriques à courant continu et à courant alternatif de différents types, mais elle peut être appliquée le plus efficacement dans-les stators des machines électriques asynchrones et synchrones. The invention can be applied in direct current and alternating current electric machines of different types, but it can be applied most effectively in the stators of asynchronous and synchronous electric machines.
Les noyaux magnétiques des machines électriques servent à augmenter la perméabilité du circuit magnétique fermé de la machine électrique, à fixer les enroulements dans une position requise, et à évacuer la chaleur depuis les sources de puissance internes vers le milieu ambiant. The magnetic cores of electric machines are used to increase the permeability of the closed magnetic circuit of the electric machine, to fix the windings in a required position, and to evacuate the heat from the internal power sources towards the ambient environment.
les facteurs suivants dfune machine électrique varient en fonction de la construction du noyau magnéti-: que : difficultés, de fabrication, l'indice d'utilisation de l'acier électro-technique pour sa fabrication, la résis- tance mécanique de l'ensemble, la conduction de la chaleur et la transmission de la chaleur depuis la surface du noyau, et la perméabilité du circuit magnétique. the following factors of an electric machine vary according to the construction of the magnetic core: that: difficulties, of manufacturing, the index of use of electro-technical steel for its manufacture, the mechanical resistance of the whole , heat conduction and transmission of heat from the surface of the core, and permeability of the magnetic circuit.
On connait, des noyaux magnétiques pour machines électriques qui comportent une partie dentée et une culasse couplé magnétiquement à cette partie dentée. Celle-ci et la culasse sont fabriquées en tôle et font un tout sous la forme d'un empilement. Les encoches de la partie dentée sont ouvertes vers l'entrefer entre le stator et le rotor. There are known magnetic cores for electrical machines which have a toothed part and a yoke magnetically coupled to this toothed part. This and the cylinder head are made of sheet metal and form a whole in the form of a stack. The notches in the toothed part are open towards the air gap between the stator and the rotor.
I1 existe un noyau magnétique pour machine électrique avec un stator sans encoche qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement à cette partie dentée. La culasse et la partie dentée sont disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre. La partie dentée comporte des dents séparées montées sur la surface extérieure de la culasse. There is a magnetic core for an electrical machine with a stator without a notch which comprises a toothed part and a yoke magnetically coupled to this toothed part. The cylinder head and the toothed part are arranged coaxially with respect to each other. The toothed part has separate teeth mounted on the outer surface of the cylinder head.
La culasse du noyau magnétique du stator sans encoche est feuilletée et se présente sous la forme d'un empilement de tôles annulaires munis de saillies du côté interne. Ces saillies servent d'appui pour les dents séparées de la partie dentée. The breech of the magnetic core of the stator without notch is laminated and is in the form of a stack of annular sheets provided with projections on the internal side. These projections serve as support for the teeth separated from the toothed part.
Il existe également un noyau magnétique massif de machine électrique qui comporte une partie dentée faisant un tout avec une culasse réalisée par exemple, par fraisage. Les encoches de la partie dentée sont ouvertes vers l'entrefer entre le stator et le rotor de la machine - élec- trique. There is also a massive magnetic core of an electrical machine which has a toothed part forming a whole with a cylinder head produced for example by milling. The notches in the toothed part are open towards the air gap between the stator and the rotor of the machine - electric.
Or, la réalisation de la partie dentée en une seule pièce avec la culasse rend la fabrication-du noyau magnétique plus laborieuse et entrain une augmentation de l'indice d'utilisation de l'acier électrotechnique -nécessaire pour la fabrication de la partie dentée. However, the production of the toothed part in one piece with the cylinder head makes the manufacture of the magnetic core more laborious and leads to an increase in the index of use of the electrotechnical steel -necessary for the manufacture of the toothed part.
Il existe aussi un noyau magnétique de-machine électrique qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement a cette partie dentée, celle-ci et la culasse étant disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre. There is also a magnetic core of an electrical machine which comprises a toothed part and a yoke magnetically coupled to this toothed part, the latter and the yoke being arranged coaxially with respect to each other.
Lå partie dentée et la culasse sont réalises en une bande d'acier enroulée en boudin et assemblée en pa-guet. Les encoches de- la partie dentée sont ouvertes vers la culasse. The toothed part and the cylinder head are made of a steel band rolled up in a roll and assembled in a single piece. The notches of the toothed part are open towards the cylinder head.
Cette structure du noyau magnétique- entrai ne une augmentation de l'indice d'utilisation de l'acier électrotechnique et une réduction du travail nécessaire pour la fabrication des circuits magnétiques. This structure of the magnetic core entails an increase in the use index of electrotechnical steel and a reduction in the work necessary for the manufacture of magnetic circuits.
Par contre, il est très difficile de maintenir constant le rayon de-ltenroulement du boudin pour la -fa- brication de la culasse et de la partie dentée quiprovoque des irrégularités de l'entrefer entre l'empile-- ment de la culasse et l'empilement de la partie-dentee. On the other hand, it is very difficult to keep constant the radius of the winding of the tube for the manufacture of the cylinder head and of the toothed part which causes irregularities in the air gap between the stack of the cylinder head and the stacking of the toothed part.
Comme 1 'épaisseur du matériau à déformer lors de la fabrication de la culasse en bande continue enroulée varie dans de larges limites (+ 108), le rayon du boudin varie proportionnellement à l'épaisseur de la bande et les spires adjacentes du boudin sont feuilletées irrégu lièrement. Les écarts de la valeur du rayon du boudin par rapport à la valeur nominale sont d'autant plus grands que la hauteur de la culasse est plus grande et que le rayon d'enroulement est faible. Afin de supprimer cet inconvé nient, il faut introduire dans le processus-technologique une opération supplémentaire d'ajustage des rayons dés surfaces interne et externe de- l'empilement- de la culasse ce qui rend la fabrication plus laborieuse.En-outre, liu- sinage mécanique de la culasse entraîne la formation de bavures qui agissent comme des barrettes de connexion entre les tôles adjacents des empilements d'où une augmentation des pertes de puissance magnétique par accroissement des courants Foucault dans l'acier d-es tôles adjacents ainsi connectees entre elles. As the thickness of the material to be deformed during the manufacture of the cylinder head in a continuous wound strip varies within wide limits (+ 108), the radius of the rod varies in proportion to the thickness of the band and the adjacent turns of the rod are laminated irregularly. The deviations of the value of the radius of the rod from the nominal value are greater the greater the height of the cylinder head and the smaller the radius of winding. In order to eliminate this inconvenience, it is necessary to introduce into the technological process an additional operation of adjusting the radii of the internal and external surfaces of the stacking of the cylinder head, which makes manufacturing more laborious. - mechanical winding of the cylinder head leads to the formation of burrs which act as connection bars between the adjacent sheets of the stacks, hence an increase in magnetic power losses by increasing the eddy currents in the steel of the adjacent sheets thus connected between them.
il existe un noyau magnétique-de-machine electri- que qui comporte une partie dentée et une culasse couplées magnétiquement. there is an electric machine-magnetic core which includes a toothed part and a magnetically coupled yoke.
La partie dentée présente sous la forme d'fun empilement en une bande ondulée, ou gauffrée à'nervures radiales formant le long-de l'axe du circuit magnétique de la machine électrique des encoches recevant un enroulement. The toothed part has in the form of a stack in a corrugated or embossed strip with radial ribs forming along the axis of the magnetic circuit of the electric machine notches receiving a winding.
Les encoches sont ouvertes vers la culasse. La culasse se présente sous la forme d'un empilement réalisé en une -bande continue enroulée en boudin. Cette construction de la partie dentée facilite le montage de ce noyau magnetique par rapport à celui du noyau magnétique décrit précédem-.. The notches are open towards the cylinder head. The cylinder head is in the form of a stack made of a continuous strip wound in a roll. This construction of the toothed part facilitates the mounting of this magnetic core compared to that of the magnetic core described above.
ment.is lying.
Cependant, la réalisation de l'empilement-de la culasse par enroulement en boudin d'une bande continue est une opération complexe et laborieuse. However, the realization of the stacking of the cylinder head by winding a continuous strip into a rod is a complex and laborious operation.
L'invention vise à fournir un noyau magnétique de machine électrique dont la construction de la culassepermet de réduire le travail nécessaire pour-sa fabricatison, d'augmenter l'indice d'util-isation de l1acier lors de sa fabrication et d'utiliser le même type de noyau magnétique pour différents types de machines électririues. The invention aims to provide a magnetic core of an electrical machine, the construction of the cylinder head of which reduces the work necessary for its manufacture, increases the index of use of the steel during its manufacture and uses the same type of magnetic core for different types of electric machines.
1'invention à donc pour objet un noyau magnétique. The invention therefore relates to a magnetic core.
de machine électrique qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement à celle-ci-et réalisée à partir d'une bande, ledit noyau magnétique étant caractérisé en ce que la culasse se présente sous la forme d'au moins une bande ondulée ou gauffrée selon l'axe géométri que du noyau magnétique.an electric machine which has a toothed part and a yoke magnetically coupled to the latter and produced from a strip, said magnetic core being characterized in that the yoke is in the form of at least one corrugated strip or embossed along the geometric axis of the magnetic core.
Un noyau magnétique comportant une culasse realisée conformément à l'invention exclut la nécessité d'un découpage de chaque tôle de l'empilement de la culasse ce qui réduit le travail nécessaire pour la fabrication du noyau magnétique et augmente l'indice d'utilisation l'acier. Ceci permet d'utiliser le même type de noyau magnétique pour différents types de machines électriques. A magnetic core comprising a yoke made in accordance with the invention excludes the need to cut each sheet from the stack of the yoke, which reduces the work necessary for the manufacture of the magnetic core and increases the use index l 'steel. This allows the same type of magnetic core to be used for different types of electric machines.
Pour certaines applications, on produit des ma- chines électriques ayant un faible diamètre et une très grande longueur axiale ; c'est le cas, par exemple, des moteurs électriques asynchrones de forage. Dans ce cas, il est utile de réaliser la culasse-du noyau magnétique de la machine électrique en plusieurs parties disposées selon l'axe géométrique du noyau magnétique chaque partie. For certain applications, electrical machines are produced having a small diameter and a very long axial length; this is the case, for example, with asynchronous electric drilling motors. In this case, it is useful to make the yoke of the magnetic core of the electric machine in several parts arranged along the geometric axis of the magnetic core each part.
constitutive étant réalisée en une bande gauffrée ou on dulée la distincte.constitutive being produced in an embossed strip where the separate is made.
Ceci simplifie considérablement la fabrication du noyau magnétique grâce à une diminution des efforts nécessaires pour le cintrage de la bande gauffrée ou ondu- lée, et augmente la précision de l'opération de fabrication magnétique en supprimant la déformation de la culasse par suite des efforts irréguliers selon l'axe de la machine électrique. This considerably simplifies the fabrication of the magnetic core thanks to a reduction in the forces necessary for bending the embossed or corrugated strip, and increases the precision of the magnetic fabrication operation by eliminating the deformation of the yoke as a result of irregular forces. along the axis of the electric machine.
Il est également utile que la culasse de noyau magnétique pour machine électrique soit démontable suivant le périmètre du circuit magnétique, chaque partie ?tant réalisée en une bande ondulee ou gauffrée distincte. It is also useful for the magnetic core yoke for an electrical machine to be removable along the perimeter of the magnetic circuit, each part being produced in a separate corrugated or embossed strip.
Pour les machines electriques,de grand diamètre ceci simplifie l'entretien et la réparation en rendant plus commode l'accès aux enroulements disposés dans les encoches de la partie dentée. Ceci simplifie également la fabrication du noyau magnétique en supprimant la néces sité de séparer (couper) la culasse par un de mécanique suivant les plans de séparation et de compenser la déformation de la culasse d'une valeur de à l'épaisseur sommaire de la trace de l'outil de coupe. For electric machines, of large diameter this simplifies maintenance and repair by making more convenient access to the windings arranged in the notches of the toothed part. This also simplifies the manufacture of the magnetic core by eliminating the need to separate (cut) the cylinder head by a mechanical one according to the separation planes and to compensate for the deformation of the cylinder head by a value of the summary thickness of the trace of the cutting tool.
Dans les machines électriques à courant alterna tif, il est souhaitable de placer entre la culasse et la partie dentée une garniture d'isolation. In alternating current electric machines, it is desirable to place an insulation gasket between the cylinder head and the toothed part.
Ceci améliore sensiblement les caractéristiques des machines électriques, surtout dans le cas d'un circuit magnétique à dents multiples en diminuant la perméabilité de dispersion d'encoche. This significantly improves the characteristics of electric machines, especially in the case of a multi-tooth magnetic circuit by reducing the permeability of notch dispersion.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortira de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels
la Fig. 1 représente une vue d'ensemble schématique d'un noyau magnétique pour machine électrique selon l'invention
la Fig. 2 représente schématiquement une culasse composite suivant l'axe géométrique du noyau magnétique, selon l'invention ;
la Fig. 3 -représente schématiquement une culasse démontable suivant le périmètre du noyau magnétique selon l'invention
la Fig. 4 représente différentes formes de la section transversale de la culasse du noyau magnétique, selon l'invention.Other characteristics of the invention will emerge from the description which follows of an exemplary embodiment, with reference to the appended drawings in which
Fig. 1 shows a schematic overview of a magnetic core for an electrical machine according to the invention
Fig. 2 schematically represents a composite yoke along the geometric axis of the magnetic core, according to the invention;
Fig. 3 - schematically represents a removable cylinder head along the perimeter of the magnetic core according to the invention
Fig. 4 shows different shapes of the cross section of the yoke of the magnetic core, according to the invention.
L'exemple décrit concerne un noyau magnétique 1 de machine électrique qui comporte une partie dentée 2 et une culasse 3 couplée magnétiquement à cette dernière. The example described relates to a magnetic core 1 of an electrical machine which comprises a toothed part 2 and a yoke 3 magnetically coupled to the latter.
La partie dentée'a est réalisée en une bande gauffrée 4. Un enroulement (non représenté) est plac entre les dents 5 de la bande gauffrée 4 et dans des encoches 6.The toothed part a is made of an embossed strip 4. A winding (not shown) is placed between the teeth 5 of the embossed strip 4 and in notches 6.
Dans l'exemple décrit, la partie dentée 2 est réalisée en une bande gauffrée 4, mais la partie dentée 2 peut être réalisée de toute autre manière connue.In the example described, the toothed part 2 is made of an embossed strip 4, but the toothed part 2 can be made in any other known manner.
Selon l'invention la culasse 3 est ondulée selon l'axe géométrique 7 du circuit magnétique 1 de la machine électrique, à partir d'une bande 8 de matériau magnétique. According to the invention the yoke 3 is corrugated along the geometric axis 7 of the magnetic circuit 1 of the electric machine, from a strip 8 of magnetic material.
La culasse 3 et la partie dentée 2 sont coaxiaux. The cylinder head 3 and the toothed part 2 are coaxial.
Un rotor 9 d'une forme quelconque connue est placée coaxialement dans ces éléments. Entre la partie dentée 2 et la culasse 3 est placée une garniture d'isolation 10.A rotor 9 of any known shape is placed coaxially in these elements. Between the toothed part 2 and the cylinder head 3 is placed an insulation lining 10.
La Fig. 2 représente une culasse il qui est compo site selon l'xe géométrique 7 du noyau magnétique et cett culasse comporte dans cet exemple, trois parties 12, 13 et 14. Chaque partie est réalisée à partir d-'une bande ondulée distincte. Fig. 2 shows a yoke il which is compo site according to the geometric axis 7 of the magnetic core and this yoke comprises in this example, three parts 12, 13 and 14. Each part is made from a separate corrugated strip.
Une tee réalisation de la culasse est avantageuse pour les machines électriques dont le noyau magnétique présente un faible diamètre et une grande longueur, par exemple, pour les moteurs électriques asynchrones de forage car dans ces conditions les déformations géométriques qui alternent les dimensions a obtenir et qui peuvent avoir lieu par suite des efforts irréguliers aux extrémités d'une bande de grande longueur sont supprimées. La
Fig. 3 représente une culasse 15 qui est démontable suivant le périmètre du circuit magnétique, par exemple, en deux parties 16 et 17. Chaque partie est realisee en une bande ondulée distincte ce qui facilite-l'accès aux.-pie- ces internes de la machine électrique lors dé sa réparation.A tee realization of the cylinder head is advantageous for electric machines whose magnetic core has a small diameter and a great length, for example, for asynchronous electric drilling motors because under these conditions the geometric deformations which alternate the dimensions to be obtained and which may take place as a result of irregular forces at the ends of a strip of great length are eliminated. The
Fig. 3 shows a yoke 15 which is removable along the perimeter of the magnetic circuit, for example, in two parts 16 and 17. Each part is produced in a separate corrugated strip which facilitates access to the internal parts of the electric machine during repair.
I1 est clair que suivant les besoins constructifs la section transversale de la culasse 3 peut être différente. Ainsi, la Fig. - 4 montre une section transversale "a" de la culasse 3 ayant des ondulations serrées les unes contre les autres après la formation des ondulations. La culasse 3 avec une telle section transversale "a" est utilisable pratiquement pour toutes les machines électriques dans lesquelles le fini des-surfaces cylindriques de la culasse n'influe pas sur l'aptitude de la machine à l'assemblage. It is clear that, depending on the constructive needs, the cross section of the cylinder head 3 may be different. Thus, FIG. - 4 shows a cross section "a" of the cylinder head 3 having corrugations tight against each other after the formation of the corrugations. The cylinder head 3 with such a cross section "a" can be used practically for all electric machines in which the finish of the cylindrical surfaces of the cylinder head does not affect the ability of the machine to assemble.
Lorsque les exigences de précision des cotes cons tractifs sont plus sévères, la culasse 3 peut être réalisée avec un ajustage supplémentaire des surface cylindriques comme le montre la Fig. 4b. Pour les machines à refroidissement externe - naturel ou forcé - il est utile de réaliser la culasse 3 avec une section transversale comme le montre la Fig. 4c, où les ondulations sont séparées l'une de l'autre d'une distance donnée et forment des ailettes de refroidissement. When the precision requirements of the cons tractive dimensions are more severe, the cylinder head 3 can be produced with an additional adjustment of the cylindrical surfaces as shown in FIG. 4b. For machines with external cooling - natural or forced - it is useful to make the cylinder head 3 with a cross section as shown in FIG. 4c, where the corrugations are separated from each other by a given distance and form cooling fins.
Le noyau magnétique pour machine électrique fonc tionne de la façon suivante. The magnetic core for an electric machine works as follows.
Lors du passage du courant alternatif par l'enroulement d'excitation de la machine électrique, il apparaît dans le circuit magnétique un flux magnétique alternatif. During the passage of alternating current through the excitation winding of the electric machine, an alternating magnetic flux appears in the magnetic circuit.
Le flux magnétique alternatif traverse l'enroulement du rotor 9 et y produit un moment de reptation de sorte que le rotor 9 commence à tourner. The alternating magnetic flux crosses the winding of the rotor 9 and produces a crawling moment there so that the rotor 9 begins to rotate.
Le circuit magnétique proposé peut etre utilisé dans des machines électriques à courant continu et ou à courant alternatif de différents types. The proposed magnetic circuit can be used in direct current and or alternating current electric machines of different types.
Le circuit magnétique propose peut être utilisé avec un maximum d'efficacité dans les stators des machines électriques asynchrones et synchrones. The proposed magnetic circuit can be used with maximum efficiency in the stators of asynchronous and synchronous electric machines.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8013302A FR2484727A1 (en) | 1980-06-16 | 1980-06-16 | Magnetic circuit for electric motor - includes corrugated sleeve assisting in removal of heat from outer surface of stator |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2484727A1 true FR2484727A1 (en) | 1981-12-18 |
| FR2484727B1 FR2484727B1 (en) | 1982-08-06 |
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- 1980-06-16 FR FR8013302A patent/FR2484727A1/en active Granted
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