FR2518841A1

FR2518841A1 - ARMATURE FOR ROTATING ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: FR2518841A1
Application number: FR8124184A
Authority: FR
Inventors: Alfred Bruno Mazzorana
Original assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Current assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-06-24
Also published as: ES269214U; ES269214Y; FR2518841B1; JPS58103558U; DE3245248A1

Abstract

The invention relates to an armature for electrical rotary machines, especially for starter motors, which have a rotor which is provided with axial slots in which two limbs of two different needles are arranged, which parts form two windings, the commutator tab of such a motor being provided with notches whose cross-section is equal to that of the slots of the armature. In order to reduce the saturation of the magnetic flux in the armature of such machines, especially DC machines, according to the invention the slots (2a) which are located in the rotor (2) of the armature are constructed such that their cross-section has a diamond shape, the acute-angled apexes being rounded off. The electrical rotary machines having such an armature are intended to be used especially as starters for internal-combustion engines.

Description

La présente invention est relative à des perfectionnements appportés aux induits de machines électriques tournantes et notamment aux induits des moteurs électriques de démarreur pour moteurs à combustion interne. The present invention relates to improvements made to the armatures of rotating electrical machines and in particular to the armatures of electric starter motors for internal combustion engines.

Dans les moteurs électriques à courant continu prévus pour une intensité de courant élevée, le bobinage est habituellement réalisé au moyen de barrettes massives à section rectangulaire dont les angles sont arrondis. Les barrettes en question sont réalisées sous la forme d'épingles dont les deux branches pénètrent dans deux encoches différentes de l'induit et en ressortent en vue d'etre associées chacune à l'une des lames du collecteur du moteur électrique en question. In direct current electric motors intended for a high current intensity, the winding is usually carried out by means of massive bars of rectangular section whose angles are rounded. The bars in question are produced in the form of pins, the two branches of which penetrate into two different notches of the armature and come out of them in order to be associated each with one of the blades of the manifold of the electric motor in question.

Les encoches menagees dans l'induit présentent une section qui entrain généralement un étranglement du passage du flux magnétique à la base de l'encoche en direction du centre de l'induit. Cet étranglement provoque bien entendu dans la zone considérée une saturation qui limite la puissance disponible. The notches in the armature have a section which generally causes a constriction of the passage of the magnetic flux at the base of the notch in the direction of the center of the armature. This constriction naturally causes saturation in the zone considered, which limits the available power.

Au lieu d'exécuter des encoches a bords parallèles on a déjà pense à les réaliser sous la forme d'un trapeze dont la grande base est située a proximité de la périphérie du rotor. On diminue ainsi l'etranglement entre deux encoches mais on ne résoud pas le probleme de la saturation dans la partie centrale du rotor qui entoure l'arbre. Instead of performing notches with parallel edges, we have already thought of making them in the form of a trapeze, the large base of which is located near the periphery of the rotor. This reduces the constriction between two notches but it does not solve the problem of saturation in the central part of the rotor which surrounds the shaft.

Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention sont relatifs a une forme d'encoche particuliere qui permet de diminuer la saturation du flux magnétique dans l'induit d'une machine tournante a courant continu. The improvements which are the subject of the present invention relate to a particular form of notch which makes it possible to reduce the saturation of the magnetic flux in the armature of a rotary DC machine.

Les encoches réalisées conformément à l'invention affectent en coupe transversale la forme d'un losange dont les sommets à angle aigu sont arrondis. De maniere à remplir parfaitement une telle encoche, exception faite de ltépaisseur de l'isolant, on réalise les épingles constituant les enroulements au moyen d'un profilé présentant en section transversale une forme triangulaire dont le sommet est arrondi, la section en question correspondant en gros a la moitie de celle des encoches. The notches made in accordance with the invention affect in cross section the shape of a rhombus whose vertices at an acute angle are rounded. In order to perfectly fill such a notch, with the exception of the thickness of the insulation, the pins constituting the windings are produced by means of a profile having in cross section a triangular shape whose apex is rounded, the section in question corresponding in coarse to half that of the notches.

Le dessin annexé, donnné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une vue en élévation d'un induit établi conformément à l'invention dans lequel on n'a fait figurer cil'une seule épingle de 1' enroulement. The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is an elevational view of an armature established in accordance with the invention in which only one pin of the winding has been shown.

Fig. 2 en est une coupe suivant Il-Il (fig. 1). Fig. 2 is a section along Il-Il (fig. 1).

Fig. 3 est une vue partielle à plus grande échelle d'un rotor etabli conformément à l'invention, dans laquelle on a représenté toutes les barrettes co stituant l'enroulement. Fig. 3 is a partial view on a larger scale of a rotor established in accordance with the invention, in which all the bars co stituating the winding have been shown.

Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 3 mais illustrant les encoches usuelles d'un induit de machine électrique tournante à courant continu. Fig. 4 is a view similar to that of FIG. 3 but illustrating the usual notches of an armature of a rotary DC electric machine.

Fig. 5 montre en partie le talon du collecteur associe à un induit de machine électrique tournante a encoches usuelles. Fig. 5 partially shows the heel of the collector associated with an armature of a rotary electrical machine with usual notches.

Fig. 6 est une vue partielle en coupe suivant VI-VI (fig. 1) du talon du collecteur d'un induit comportant application des perfection-
nements suivant l'invention.Fig. 6 is a partial sectional view along VI-VI (fig. 1) of the collector heel of an armature comprising application of the perfection-
according to the invention.

Fig. 7 est une variante d'exécution des entailles du talon du collecteur illustre en fig. 6. Fig. 7 is an alternative embodiment of the notches in the heel of the collector illustrated in FIG. 6.

Fig. 8 illustre comment les extrémités des branches des épingles de l'induit sont immobilisees par déformation de la partie tronquée des entailles du talon du collecteur,- les deux branches de deux épingles étant représentées engagées dans chacune des entailles. Fig. 8 illustrates how the ends of the branches of the pins of the armature are immobilized by deformation of the truncated part of the notches in the heel of the collector, - the two branches of two pins being shown engaged in each of the notches.

Fig. 9 est une variante d'exécution de fig. 6 dans laquelle chaque lame est réalisée en-deux parties. Fig. 9 is an alternative embodiment of FIG. 6 in which each blade is made in two parts.

Fig. 10 illustre comment un talon de collecteur, dont les entailles sont réalistes conformément a l'exemple représenté en fig. 9,
est assemblé en vue de retenir les épingles des enroulements d'un induit
suivant l'invention.Fig. 10 illustrates how a collector heel, the notches of which are realistic in accordance with the example shown in FIG. 9,
is assembled in order to retain the pins of the armature windings
according to the invention.

On a illustré en fig. 1 un induit de machine électrique tournante a courant continu comprenant essentiellement un arbre 1 et un rotor 2 réalisé par empilage de tôles serties sur l'arbre 1, et un collecteur 3 comportant un talon 3a réalisé sous la forme d'une collerette périphérique
comme cela est bien connu dans la pratique. Le rotor 2 est pourvu
d'encoches longitudinales 2a dans lesquelles sont engagées les branches d'épingles constituant les enroulements dudit induit. En fig. 1 on a
représenté une seule épingle 4 dont les deux branches 4aet 4b s'engagent
dans deux encoches differentes (fig. 2).On observe que la branche 4a
coopère avec la partie inférieure d'une des encoches 2a tandis que la
branche 4b de la meme épingle est disposée dans la partie supérieure de l'autre encoche.Illustrated in fig. 1 an armature of a rotary direct current electrical machine essentially comprising a shaft 1 and a rotor 2 produced by stacking of sheets crimped on the shaft 1, and a collector 3 comprising a heel 3a produced in the form of a peripheral flange
as is well known in practice. The rotor 2 is provided
longitudinal notches 2a in which are engaged the branches of pins constituting the windings of said armature. In fig. 1 we have
shown a single pin 4 whose two branches 4a and 4b engage
in two different notches (fig. 2). We observe that branch 4a
cooperates with the lower part of one of the notches 2a while the
branch 4b of the same pin is arranged in the upper part of the other notch.

Conformément à l'invention, chacune des encoches 2a est réalisée
sous la forme d'un losange dont le grand axe constitue un rayon du rotor
2, ses deux sommets à angle aigu étant arrondis.According to the invention, each of the notches 2a is produced
in the form of a rhombus whose major axis constitutes a radius of the rotor
2, its two acute-angled vertices being rounded.

Grace à leur forme, les encoches déterminent entre elles un espace plus grand que celui existant lorsque les mêmes encoches sont réalisées de maniere connue sous la forme d'un rectangle à petits côtés arrondis (fig. 4). Thanks to their shape, the notches determine between them a larger space than that existing when the same notches are made in known manner in the form of a rectangle with small rounded sides (fig. 4).

C'est ainsi que la distance d (fig. 3) séparant les bords parallèles des parties inférieures de deux encoches 2a voisines est largement plus grande que la distanèe dl séparant la base de deux encoches usuelles (fig. 4) à section de conducteur égale. De plus la forme en losange des encoches 2a suivant l'invention permet de diminuer la distance L séparant la base de l'encoche de la périphérie du rotor puisque grâce à cette forme cette distance L est inférieure à celle=L1 d'un induit comportant des encoches usuelles. Ainsi la zone centrale de l'induit présente une surface non encochée supérieure de telle sorte que la saturation du flux dans cette zone est moins forte avec les encoches suivant l'invention qu'avec celles prévues habituellement. Thus the distance d (fig. 3) separating the parallel edges of the lower parts of two neighboring notches 2a is much greater than the distance dl separating the base of two usual notches (fig. 4) with equal conductor cross-section. . In addition, the diamond shape of the notches 2a according to the invention makes it possible to reduce the distance L separating the base of the notch from the periphery of the rotor since, thanks to this shape, this distance L is less than that = L1 of an armature comprising usual notches. Thus, the central zone of the armature has an upper non-notched surface so that the saturation of the flux in this zone is less strong with the notches according to the invention than with those usually provided.

Bien entendu la forme des branches 4a, 4b de chaque épingle 4 doit être adaptée à celle des encoches 2a ctest-à-dire que le profile destiné à la fabrication desdites épingles présente en section transversale une forme triangulaire dont le sommet comporte un arrondi correspondant à celui du sommet des encoches. Les branches 4a, 4b des épingles remplissent complètement les encoches 2a exception faite du manchon isolant 5 recouvrant chacune des branches. Of course, the shape of the branches 4a, 4b of each pin 4 must be adapted to that of the notches 2a, that is to say that the profile intended for the manufacture of said pins has a triangular shape in cross section, the apex of which has a rounded shape corresponding to that of the top of the notches. The branches 4a, 4b of the pins completely fill the notches 2a except for the insulating sleeve 5 covering each of the branches.

I1 va de soi que les encoches 2a pourraient déboucher sur la périphérie du rotor sans que cela ait une influence sur l'invention. It goes without saying that the notches 2a could lead to the periphery of the rotor without this having an influence on the invention.

Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que la forme triangulaire des branches de chaque épingle 4 permet une économie substantielle de cuivre pour la réalisation du talon 3a du collecteur 3. Another advantage of the invention lies in the fact that the triangular shape of the branches of each pin 4 allows a substantial saving of copper for the production of the heel 3a of the collector 3.

Lorsqu'on a affaire à des épingles à section rectangulaire à sommet arrondi (fig. 5) les entailles 6 ménagées dans le talon du collecteur doivent avoir une profondeur égale au double.de la hauteur de chaque branche. Généralement, une fois que les branches en question ont été engagées dans les entailles 6, le débouché de celles-ci vers I'extérieur est serti pour assujettir mécaniquement les deux branches voisines au talon 3a du collecteur. Bien entendu la liaison électrique peut ensuite être renforcée par soudure. When dealing with pins of rectangular section with rounded top (fig. 5) the notches 6 formed in the heel of the collector must have a depth equal to twice the height of each branch. Generally, once the branches in question have been engaged in the notches 6, the outlet of the latter towards the outside is crimped to mechanically subject the two neighboring branches to the heel 3a of the collector. Of course the electrical connection can then be reinforced by welding.

Conformément à l'invention les entailles 3b du talon 3a du collecteur 3 comportent une partie basse 3'b correspondant exactement à la partie inférieure des encoches 2a et une partie supérieure 3 b de très courte longueur à faces convergentes en direction de l'exterieur. Ainsi l'une des branches d'une épingle issue d'une encoche de l'induit vient coopérer etroitement avec la partie basse 3'b de chaque encoche tandis que la branche drune autre épingle vient s'engager dans la partie haute 3 b de l'encoche dont les faces la maintiennent parfaitement, bien quelle dépasse au-del de l'alésage du talon 3a.La retenue de chaque paire de branches dans une même entaille 3b peut donc être effectuée mécaniquement ctest-à-dire par un ajustage, ou on peut parfaire la liaison desdites branches et du talon 3a par une soudure. According to the invention, the notches 3b of the heel 3a of the collector 3 comprise a lower part 3'b corresponding exactly to the lower part of the notches 2a and an upper part 3b of very short length with faces converging towards the outside. Thus one of the branches of a pin from a notch in the armature comes to cooperate closely with the lower part 3'b of each notch while the branch of another pin comes to engage in the upper part 3b of the notch whose faces hold it perfectly, although it protrudes beyond the bore of the heel 3a. The retention of each pair of branches in the same notch 3b can therefore be carried out mechanically, that is to say by adjustment, or we can perfect the connection of said branches and the heel 3a by welding.

La partie supérieure 3b de chaque encoche 3b peut comporter des faces parallèles (fig. 7) de manière que les deux branches des épingles qui doivent être placées dans l'entaille considérée puissent etre introduites à partir du pourtour du talon 3a. Comme illustré en fig. 8 les faces de la partie 3h de l'encoche sont ensuite rabattues contre celles latérales de la branche correspondante d'une épingle pour sertir celle-ci. Suivant une variante du mode d'exécution de fig. 6 chaque lame 3c du collecteur qui se prolonge bien entendu sur son talon 3a pourrait etre réalisée en deux pièces symétriques 3'c, 3c dans lesquelles l'entaille 3b serait creusée par moitié de manière a reconstituer la forme de celle illustrée en fig. 6. On obtiendrait aini un talon de collecteur tel que celui montré fig. 10. Dans celui-ci les différentes paires de branches seraient retenues soit grâce à un ajustage mécanique, soit par l'intermédiaire d'une soudure. The upper part 3b of each notch 3b may have parallel faces (FIG. 7) so that the two branches of the pins which must be placed in the notch in question can be introduced from the periphery of the heel 3a. As illustrated in fig. 8 the faces of the part 3h of the notch are then folded against those on the sides of the corresponding branch of a pin to crimp the latter. According to a variant of the embodiment of FIG. 6 each blade 3c of the collector which extends of course on its heel 3a could be made in two symmetrical pieces 3'c, 3c in which the notch 3b would be hollowed out in half so as to reconstitute the shape of that illustrated in fig. 6. We would thus obtain a collector heel such as that shown in fig. 10. In this one the different pairs of branches would be retained either by mechanical adjustment, or by means of a weld.

On notera enfin que la manière dont chaque épingle 4 est réalisée, ctest-à-dire avec une torsion au niveau de son sommet, permet que ses branches 4a, 4b viennent se disposer avec leurs bases situes dans la partie médiane de chaque encoche si bien que dans chacune d'elles les bases des branches des épingles se trouvent appliquees l'une contre l'autre. Finally, note that the way each pin 4 is made, that is to say with a twist at its top, allows its branches 4a, 4b to be arranged with their bases located in the middle of each notch so well that in each of them the bases of the branches of the pins are applied one against the other.

I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a éte donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. It should moreover be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.

Claims

1. Armature of a rotating electric machine, in particular of a starter motor of the kind comprising a rotor provided with axial notches (2a) of rectangular or trapezoidal cross section, in which two windings engage, characterized in that the notches (2a) affect in cross section the shape of a rhombus whose acute-angle tops are rounded.

2. Armature according to claim 1, characterized in that the rounding of the top of each notch (2a) which is situated in the immediate vicinity of the periphery of the armature is interrupted by a longitudinal slot which causes the notches (2a) to open up. on said periphery.

3. Armature according to any one of claims 1 and 2, the windings of which are constituted by pins (4) whose branches (4a, 4b) are respectively engaged at the bottom of a notch (2a) and at the top another offset from the first, characterized in that the branches of each pin (4) sense in cross section the shape of a triangle, the. vertex has the same rounding as those of the notches (2a).

4. Armature according to claim 3, characterized in that each pin (4) is made so that its two branches (4a, 4b) coopted with those of other pins so that the bases of the branches located in the same notch (2a ) are in contact with each other.

5. Armature according to claim 3 comprising a collector (3) heel (3a) each blade of which is associated with two windings, that is to say that it comprises a notch (3b) of identical shape to that (2a ) of the armature and in which two branches (4a, 4b) of two different pins are retained, characterized in that the diameter of the heel (3a) is such that each notch (3b) is truncated so that its triangular part is located towards the outside allows the corresponding branch to protrude beyond the periphery of said heel.

6. Armature according to claim 5, characterized in that the truncated part of the notch (3b) comprises two parallel faces whose edges are deformed in order to crimp the corresponding branches in the notch considered.