PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS
A RELUCTANCE VARIABLE
La présente invention concerne d'une façon générale les moteurs à réluctance variable et, plus particulièrement, de tels moteurs construits au moyen de tôles magnétiques découpées en secteurs.ENGINEERING IMPROVEMENTS
A VARIABLE RELUCTANCE
The present invention relates generally to variable reluctance motors and, more particularly, such motors constructed by means of magnetic sheets cut into sectors.
On sait réaliser des moteurs à réluctance variable et à commutation électronique dans lesquels le couple obtenu est relativement important par rapport à la masse de tôles magnétiques et de bobinages. Dans de tels circuits magnétiques, la section de tôles magnétiques à l'extérieur des plots et des dents peut être ramenée à une valeur sensiblement inférieure à celle d'une dent ou d'un plot ; de ce fait, étant donné le grand nombre de dents et de plots de chaque couronne statorique ou rotorique, le decoupage direct de couronnes complètes de tôles entrain une perte considérable de matière et par conséquent un coût élevé des circuits magnetiques. On est donc conduit à réaliser les couronnes magnétiques rotoriques ou statoriques par un découpage de secteurs comportant chacun de 2 à 5 dents ou plots.Lorsque les secteurs sont mis en place côte à côte, un certain entrefer est inévitablement constitué et s'oppose au passage du flux magnétique. It is known to produce variable reluctance and electronically commutated motors in which the torque obtained is relatively large compared to the mass of magnetic sheets and coils. In such magnetic circuits, the section of magnetic sheets outside the studs and teeth can be reduced to a value substantially lower than that of a tooth or a stud; therefore, given the large number of teeth and pads of each stator or rotor ring, the direct cutting of complete rings of sheets results in a considerable loss of material and therefore a high cost of the magnetic circuits. We are therefore led to make rotor or stator magnetic crowns by cutting sectors each having 2 to 5 teeth or studs. When the sectors are placed side by side, a certain air gap is inevitably formed and is opposed to the passage of magnetic flux.
Afin d'éviter cette réluctance supplémentaire, la présente invention consiste à placer cet entrefer parasite, non entre les dents ou entre les plots comme il était d'usage jusqu'à ce jour, mais à l'intérieur même desdits plots ou dents dans une partie du circuit ou la distance entre diamètre intérieur et diamètre extérieur est la plus grande alors que le flux magnétique transversal est le plus faible suivant une direction perpendiculaire aux dents et plots. En effet, les dispositions adoptées pour réduire la valeur du flux magnétique entre les dents successives et les plots successifs, comme décrit dans le brevet français FR-B-2 329 097, conduisent à répartir le flux magnétique passant dans chaque dent ou dans chaque plot en deux flux magnétiques de valeurs plus réduites qui sont de sens opposés suivant une direction tangentielle à l'entrefer.Ainsi la réluctance parasite due à l'assemblage des tales découpées par secteurs ne nécessite pratiquement aucune augmentation de section et permet la meilleure économie de matière pour ce type de machine. In order to avoid this additional reluctance, the present invention consists in placing this parasitic air gap, not between the teeth or between the studs as it was used until now, but inside the same studs or teeth in a part of the circuit where the distance between inside diameter and outside diameter is the largest while the transverse magnetic flux is the lowest in a direction perpendicular to the teeth and studs. Indeed, the provisions adopted to reduce the value of the magnetic flux between the successive teeth and the successive studs, as described in French patent FR-B-2 329 097, lead to distributing the magnetic flux passing through each tooth or in each stud in two magnetic fluxes of smaller values which are in opposite directions in a tangential direction to the air gap. Thus the parasitic reluctance due to the assembly of the slices cut by sectors requires practically no increase in section and allows the best saving of material for this type of machine.
Conformément à l'invention, un moteur à réluctance variable et à commutation életronique comprenant une couronne statorique comportant des plots munis de bobines dont le nombre est un multiple du produit du nombre de commutateurs par le nombre 4 (motif 4), et une couronne rotorique comportant des dents dont le nombre est le même multiple d'un nombre premier supérieur au produit "commutateurs x motif 4", les couronnes étant réalisées par un empilage de tôles découpées respectivement en secteurs de 2 à 5 dents et en secteurs de 2 à 5 plots, est caractérisé en ce que des entrefers résiduels constitués par la mise en place côte à côte desdits secteurs sont localisés sensiblement dans la partie médiane des plots et des dents respectivement. According to the invention, a variable reluctance and electronically commutated motor comprising a stator ring comprising studs provided with coils, the number of which is a multiple of the product of the number of switches by the number 4 (pattern 4), and a rotor ring comprising teeth the number of which is the same multiple of a prime number greater than the product "switches x pattern 4", the crowns being produced by a stack of sheets cut respectively into sectors of 2 to 5 teeth and into sectors of 2 to 5 studs, is characterized in that residual air gaps constituted by the placing side by side of said sectors are located substantially in the middle part of the studs and teeth respectively.
L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexées dans lesquels
- la Fig.l est une vue en quart de coupe transversale schématique du stator et du rotor d'un moteur à réluctance variable construit par assemblage de secteurs de tôle magnétique, cet assemblage ou raccordement étant fait conformément à l'invention et
- les Figs.2 et 3 montrent un secteur du stator et un secteur du rotor respectivement.The invention will now be described in detail in connection with the accompanying drawings in which
- Fig.l is a schematic cross-sectional quarter view of the stator and rotor of a variable reluctance motor constructed by assembling sectors of magnetic sheet, this assembly or connection being made in accordance with the invention and
- Figs.2 and 3 show a stator sector and a rotor sector respectively.
A titre d'exemple, la Fig.l représente un moteur électrique à réluctance variable essentiellement constitué par un stator 1 comportant 36 plots 10 munis chacun d'une bobine 11 et un rotor 2 comportant 51 dents 20. Les nombres de plots et de dents de la
Fig.l sont les mêmes que dans le moteur décrit dans le brevet français précité3 respectivement. La largeur d'un plot est égale à 37 millièmes du diamètre de l'alésage interne du stator alors que la largeur minimale d'une dent du rotor est de 26 millièmes de ce même diamètre d'alésage au droit de l'entrefer. Pour assurer le transfert du flux de part et d'autre de la base d'une dent ou de la base d'un plot, il suffit d'une largeur de tôle de 20 millièmes de la valeur dudit diamètre d'alésage.Etant donné les relations dimensionnelles sus-indiquées, on peut constater que l'obtention par découpage en une seule pièce des tôles de couronne statorique et de couronne rotorique représente une grosse déperdition de matière ; il est donc préférable de réaliser de telles couronnes magnétiques en tôles découpées par secteur comportant de 2 à 5 dents ou plots, par exemple 3 dents par secteur rotorique et 3 plots par secteur statorique.By way of example, FIG. 1 represents an electric motor with variable reluctance essentially constituted by a stator 1 comprising 36 pads 10 each provided with a coil 11 and a rotor 2 comprising 51 teeth 20. The numbers of pads and teeth of the
Fig.l are the same as in the engine described in the aforementioned French patent3 respectively. The width of a stud is equal to 37 thousandths of the diameter of the internal bore of the stator while the minimum width of a tooth of the rotor is 26 thousandths of this same bore diameter at the right of the air gap. To ensure the transfer of the flux on either side of the base of a tooth or the base of a stud, a sheet width of 20 thousandths of the value of said bore diameter is sufficient. the above-mentioned dimensional relationships, it can be seen that obtaining by cutting into a single piece the stator crown and rotor crown sheets represents a large loss of material; it is therefore preferable to produce such magnetic rings made of sheets cut out by sector comprising from 2 to 5 teeth or studs, for example 3 teeth by rotor sector and 3 studs by stator sector.
L'invention consiste donc à situer l'entrefer résiduel 13 ou 23 résultant de la mise en place côte à côte de 2 secteurs statoriques ou rotoriques, non pas dans la zône située entre 2 plots ou 2 dents successifs, mais à proximité de l'axe radial d'un plot 10 ou d'une dent 20. On entend par proximité une distance par rapport à l'axe de symétrie inférieure à 1/4 de la largeur du plot ou de la dent. Les Figs.2 et 3 représentent respectivement un secteur statorique 12 pour les toles du stator 1, et un secteur rotorique 22 pour les tôles du rotor 2. On peut constater que l'entrefer résiduel 13, 23 qui résulte de la mise en place de deux secteurs successifs, d'une part, présente une grande longueur qui réduit la réluctance s'opposant au passage du flux, d'autre part, se trouve situé dans une zône où le passage du flux est faible, le flux principal d'un plot ou d'une dent se divisant en deux parties de sens opposés dont les valeurs respectives ne sont pas très différentes. Ainsi, la présence dudit entrefer résiduel est pratiquement sans inconvénients pour le bon fonctionnement de la machine. On a représenté par deux flèches opposées dans les Fig.2 et 3 ltorientation laminaire dans le cas de tôles magnétiques à grains orientés. Cette orientation fait des angles égaux avec les limites de chaque secteur. The invention therefore consists in locating the residual air gap 13 or 23 resulting from the placing side by side of 2 stator or rotor sectors, not in the zone situated between 2 pads or 2 successive teeth, but near the radial axis of a stud 10 or of a tooth 20. By proximity is meant a distance with respect to the axis of symmetry less than 1/4 of the width of the stud or of the tooth. Figs.2 and 3 respectively represent a stator sector 12 for the sheets of the stator 1, and a rotor sector 22 for the sheets of the rotor 2. It can be seen that the residual air gap 13, 23 which results from the installation of two successive sectors, on the one hand, have a great length which reduces the reluctance opposing the flow passage, on the other hand, is located in an area where the flow passage is weak, the main flow of a stud or of a tooth dividing into two parts of opposite directions whose respective values are not very different. Thus, the presence of said residual air gap is practically without disadvantages for the proper functioning of the machine. There is shown by two opposite arrows in Fig. 2 and 3 the laminar orientation in the case of magnetic sheets with oriented grains. This orientation makes equal angles with the limits of each sector.