FR2602103A1 - Electric motor with coiled armature comprising means of eliminating surface irregularities - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un moteur électrique à induit bobiné. The present invention relates to an electric motor with a wound armature.
Dans un moteur électrique à induit bobiné, I'induit comprend habituellement des encoches dans lesquelles sont rangées des spires de fils électriques constituant son bobinage. Pour isoler les fils électriques de l'armature métallique de l'induit, des isolants électriques d'encoches et des joues d'induit électriquement isolantes sont utilisés pour recouvrir les surfaces latérales des encoches et celles des extrémités de cette armature métallique. Ces isolants d'encoches, souvent largement dimensionnés par rapport à ces encoches pour obtenir en coopération avec les joues d'induit une bonne isolation électrique des fils de bobinage de l'induit même au niveau des extrémités de l'armature d'induit, font axiale ment saillis vers l'extérieur.Les fils de bobinage forment aux extrémités de l'armature de l'induit des chignons qui se chevauchent les uns sur les autres suivant un ordre connu de fabrication. Les creux ou cavités créés par des chignons en chevauchement, les saillies formées par les joues d'induit, les extrémités saillantes des isolants d'encoches, les têtes des dents d'induit et les fentes laissées par des entrées d'encoches non remplies de fils constituent des irrégularités de surface qui engendrent un bruit gênant lorsque l'induit bobiné tourne à une vitesse plus ou moins élevée. In an electric motor with a wound armature, the armature usually comprises notches in which are stored turns of electric wires constituting its winding. To insulate the electrical wires from the metal armature of the armature, electrically insulating notches and electrically insulating armature cheeks are used to cover the lateral surfaces of the notches and those of the ends of this metal armature. These notch insulators, often largely dimensioned with respect to these notches to obtain, in cooperation with the armature cheeks, good electrical insulation of the armature winding wires even at the ends of the armature armature, axially projecting outwards. The winding wires form buns at the ends of the armature of the armature which overlap one another according to a known order of manufacture. The hollows or cavities created by overlapping buns, the projections formed by the armature cheeks, the protruding ends of the notch insulators, the heads of the armature teeth and the slots left by notch entries not filled with wires constitute surface irregularities which generate an annoying noise when the armature armature rotates at a more or less high speed.
La présente invention, ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser un moteur électrique à induit bobiné économique, restant silencieux à des vitesses de rotation plus ou moins élevées de l'induit bobiné. The aim of the present invention, with the aim of avoiding these drawbacks, is to produce an economical electric motor with a wound armature, remaining silent at more or less high speeds of rotation of the wound armature.
Selon l'invention, un moteur électrique à induit bobiné est caractérisé en ce qu'il comprend dans les parties périphériques à vitesses linéaires les plus grandes de son induit bobiné, des moyens d'élimination des irrégularités de surface. According to the invention, an electric motor with a wound armature is characterized in that it comprises, in the peripheral parts with the greatest linear speeds of its wound armature, means for eliminating surface irregularities.
Ces moyens d'élimination d'irrégularités de surface accomplissent simultanément plusieurs fonctions, une fonction de capotage des irrégularités de surface, une fonction de cales d'encoches, une fonction de frettage des chignons des fils de bobinage. These means for eliminating surface irregularities simultaneously perform several functions, a function of covering surface irregularities, a function of notch shims, a function of hooping the buns of the winding wires.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation, et un induit bobiné connu, illustrés par des dessins ci-annexés dont
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un induit bobiné connu d'un moteur électrique,
- la figure 2 représente une vue partielle schématique en coupe transversale de l'induit de la figure 1, montrant une encoche remplie de fils de bobinage maintenus par une cale d'encoche,
- la figure 3 représente schématiquement une vue partielle en perspective en partie en coupe et en partie en vue éclatée d'un moteur électrique à induit bobiné, réalisé selon l'invention, et
- la figure 4 représente une vue partielle schématique de l'induit bobiné de la figure 3.To better understand the invention, a number of embodiments are described below, and a known wound armature, illustrated by the attached drawings, of which
FIG. 1 represents a schematic view in partial longitudinal section of a known wound armature of an electric motor,
FIG. 2 represents a schematic partial view in cross section of the armature of FIG. 1, showing a notch filled with winding wires held by a notch block,
FIG. 3 schematically represents a partial perspective view partly in section and partly in exploded view of an electric motor with a wound armature, produced according to the invention, and
FIG. 4 represents a partial schematic view of the wound armature of FIG. 3.
Un moteur à induit ou rotor bobiné connu 1 comprend un induit ou rotor bobiné 2 dans lequel les encoches 3 de l'armature d'induit ou du rotor 4 qui reçoivent des fils électriques de bobinage 5 sont préalablement recouvertes individuellement d'un isolant d'encoche 6 pour réaliser une bonne isolation électrique des fils électriques 5 vis à vis de cette armature 4. Dans la figure 1, seules les parties terminales de ces isolants d'encoches 6 qui sont saillantes aux deux extrémités de l'armature d'induit 4 sont visibles. Ces parties terminales saillantes de ces isolants d'encoches 6 coopèrent avec les joues d'induit 7 pour isoler de l'armature d'induit 4 les fils de bobinage 5, au niveau des extrémités de cette armature.Les fils de bobinage 5 rangés dans une encoche 3 (figure 2) sont solidement maintenus en place par une cale d'encoche 8 qui ferme l'entrée de cette encoche 3 en s'appuyant contre les surfaces inférieures saillantes des têtes des deux dents adjacentes d'induit 9. Dans l'induit bobiné 2 du moteur connu 1, les entrées 10 des encoches 3 ne sont pas remplies ni par les fils électriques de bobinage 5 ni par les cales d'encoches 8. Lors d'un fonctionnement du moteur connu 1 à des vitesses plus ou moins élevées, les fentes formées par les entrées 10 des encoches 3, les saillies constituées par des têtes des dents d'induit 9, les cavités Sa formées par des chignons en chevauchement, les extrémités saillantes des isolants d'encoches 6 et les joues saillantes d'induit 7 qui constituent des irrégularités de surface, engendrent un bruit gênant ou désagréable. A known armature armature or rotor motor 1 comprises a wire armature or rotor 2 in which the notches 3 of the armature armature or the rotor 4 which receive the winding electrical wires 5 are previously individually covered with an insulating material. notch 6 to achieve good electrical insulation of the electrical wires 5 with respect to this armature 4. In FIG. 1, only the terminal parts of these notch insulators 6 which are projecting at the two ends of the armature armature 4 are visible. These protruding end portions of these notch insulators 6 cooperate with the armature cheeks 7 to isolate the winding wires 5 from the armature armature 4, at the ends of this armature. The winding wires 5 stored in a notch 3 (Figure 2) are securely held in place by a notch wedge 8 which closes the entrance of this notch 3 by pressing against the projecting lower surfaces of the heads of the two adjacent armature teeth 9. In the armature armature 2 of the known motor 1, the inputs 10 of the notches 3 are not filled either by the electrical winding wires 5 or by the notches chocks 8. During operation of the known motor 1 at higher or lower speeds lower, the slots formed by the inlets 10 of the notches 3, the projections formed by heads of the armature teeth 9, the cavities Sa formed by overlapping buns, the projecting ends of the insulating notches 6 and the projecting cheeks armature 7 which constitute irregularities surface roughness, generate an annoying or unpleasant noise.
La présente invention permet de résoudre efficacement ce problème de bruit gênant sans modifier dans un moteur électrique donné les dimensions de ses circuits électrique et magnétique et sans changer son rendement. The present invention makes it possible to effectively resolve this problem of annoying noise without modifying in a given electric motor the dimensions of its electric and magnetic circuits and without changing its efficiency.
Un moteur électrique 11 réalisé selon l'invention, schématiquement et partiellement illustré dans les figures 3 et 4, comprend un inducteur ou stator 12 et un induit ou rotor bobiné 13 dont le circuit magnétique et le circuit électrique sont construits suivant une technique connue. Dans l'induit 13, les parties terminales 14 des isolants d'encoches, et les joues d'induit 15 sont saillantes vers l'extérieur, et les fils électriques qui constituent le bobinage d'induit 16, forment des chignons en chevauchement aux deux extrémités de l'armature métallique 17 de l'induit 13, et créent des cavités ou creux 18 entre ceux-ci. An electric motor 11 produced according to the invention, schematically and partially illustrated in FIGS. 3 and 4, comprises an inductor or stator 12 and a wound armature or rotor 13, the magnetic circuit and the electric circuit of which are constructed according to a known technique. In the armature 13, the end portions 14 of the notch insulators, and the armature cheeks 15 project outwardly, and the electrical wires which constitute the armature winding 16, form buns overlapping the two ends of the metal frame 17 of the armature 13, and create cavities or hollows 18 therebetween.
Selon une caractéristique importante, le moteur électrique à induit bobiné 11 comprend au moins dans les parties périphériques à vitesses linéaires les plus grandes de l'induit bobiné 13 en rotation, des moyens d'élimination des irrégularités ou inégalités de surface constituées notamment par des entrées 19 non remplies des encoches 20, des parties terminales saillantes d'isolants d'encoches 14, des joues d'induit proéminentes 15, des creux ou cavités 18 dans les chignons des fils de bobinage 16. According to an important characteristic, the electric motor with a wound armature 11 comprises at least in the peripheral parts with the largest linear speeds of the armature wound in rotation 13, means for eliminating surface irregularities or inequalities constituted in particular by inputs 19 not filled with the notches 20, the protruding end portions of notch insulators 14, prominent armature cheeks 15, hollows or cavities 18 in the chignons of the winding wires 16.
Quand l'induit bobiné 13 du moteur 11 tourne à des vitesses plus ou moins élevées, cet induit 13 contrairement à celui d'un moteur à induit bobiné connu, n'engendre pas de bruit gênant. Ce résultat est obtenu grâce en effet aux moyens d'élimination d'irrégularités de surface qui créent une surface lisse sur le pourtour de l'induit dans sa partie à vitesses linéaires les plus grandes. When the armature armature 13 of the motor 11 rotates at higher or lower speeds, this armature 13, unlike that of a known armature armature motor, does not generate annoying noise. This result is obtained in fact by means of eliminating surface irregularities which create a smooth surface on the periphery of the armature in its part at the highest linear speeds.
Selon une autre caractéristique, dans l'induit bobiné 13, les moyens d'élimination d'irrégularités de surface accomplissent simultanément plusieurs fonctions, une fonction de capotage des irrégularités de surface, une fonction de cales d'encoches d'induit, une fonction de frettage des chignons des fils électriques de bobinage. According to another characteristic, in the wound armature 13, the means for eliminating surface irregularities simultaneously perform several functions, a function of covering surface irregularities, a function of armature notch shims, a function of hooping of the winding electrical wires.
Dans leur fonction de capotage, les moyens d'élimination d'irrégularités de surface donnent à l'induit bobiné 13 une surface lisse dans ses parties à vitesses linéaires les plus grandes en masquant d'une part les parties terminales saillantes des isolants d'encoches 14, les joues d'induit 15 et les creux 18 formés dans des chignons en chevauchement de fils de bobinage et en fermant d'autre part les entrées non remplies 19 des encoches 20 d'induit 13.In their rollover function, the means for eliminating surface irregularities give the wound armature 13 a smooth surface in its parts at the highest linear speeds by masking on the one hand the protruding end parts of the slot insulators. 14, the armature cheeks 15 and the recesses 18 formed in buns overlapping the winding wires and, on the other hand, closing the unfilled inlets 19 of the armature notches 20.
Dans leur fonction de cales d'encoches d'induit, les moyens d'élimination d'irrégularités de surface bloquent les fils de bobinage dans les encoches 20 pour les y maintenir à l'encontre des effets de la force centrifuge développée par la rotation de l'induit 13 lors d'un fonctionnement du moteur 11. Dans leur fonction de frettage, les moyens d'élimination d'irrégularités de surface soutiennent les chignons des fils de bobinage 16 contre les effets de force centrifuge durant la rotation de l'induit 13.In their function of armature notch wedges, the surface irregularity elimination means block the winding wires in the notches 20 to keep them there against the effects of the centrifugal force developed by the rotation of the armature 13 during operation of the motor 11. In their shrinking function, the surface irregularity elimination means support the chignon of the winding wires 16 against the effects of centrifugal force during the rotation of the armature 13.
Dans un exemple de réalisation illustré dans les figures 3 et 4, dans l'induit bobiné 13 du moteur électrique 11, les moyens d'élimination d'irrégularités de surface sont constitués par deux couronnes dentées 22, 23 dont d'une part les dents 24 , 25 destinées à être montées dans l'armature 17 de l'induit 13 et insérées entre les fils de bobinage 16et les têtes des dents d'induit 26 servent à la fois de cales d'encoches et de pièces de fermeture et d'égalisation de surface des entrées 19 des encoches 20 de l'induit 13, et d'autre part les bases annulaires 27, 28 ajustées aux extremités de l'induit bobiné 13 servent à la fois de frettes pour des chignons de fils de bobinage 16 et des pièces de capotage des parties terminales saillantes d'isolants d'encoches 14, des joues d'induit 15 et des chignons en chevauchement des fils de bobinage 16. In an exemplary embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, in the wound armature 13 of the electric motor 11, the means for eliminating surface irregularities are constituted by two toothed rings 22, 23 of which on the one hand are the teeth 24, 25 intended to be mounted in the armature 17 of the armature 13 and inserted between the winding wires 16 and the heads of the armature teeth 26 serve both as wedges for notches and for closing and surface equalization of the inputs 19 of the notches 20 of the armature 13, and on the other hand the annular bases 27, 28 adjusted at the ends of the wound armature 13 serve both as frets for winding buns 16 and casing parts of the protruding end portions of notch insulators 14, armature cheeks 15 and overlapping buns of the winding wires 16.
Les couronnes dentées 22 , 23 sont réalisées en un matériau mécaniquement et thermiquement résistant aux conditions de fonctionnement du moteur électrique 11. Les couronnes dentées 22 , 23 sont de préférence réalisées en une matière synthétique plus ou moins flexible par exemple un polyamide. The toothed rings 22, 23 are made of a material that is mechanically and thermally resistant to the operating conditions of the electric motor 11. The toothed rings 22, 23 are preferably made of a more or less flexible synthetic material, for example a polyamide.
Dans l'exemple illustré, dans les couronnes dentées 22 , 23, les bases annulaires 27, 28 comprennent (figure 4) chacune une partie cylindrique 29 , 30 et une partie troncônique 31 , 32 tandis que les dents 24 , 25 sont constituées de languettes parallèles entre elles et axialement perpendiculaires à ces bases annulaires 27 , 28. Les dents 24, 25 comprennent dans leur épaisseur deux parties en superposition, une partie relativement large 33 servant de cale d'encoche et une partie à largeur relativement réduite 34 destinée à remplir et à fermer l'entrée 19 de l'encoche 20. In the example illustrated, in the toothed rings 22, 23, the annular bases 27, 28 each comprise (FIG. 4) a cylindrical part 29, 30 and a frusto-conical part 31, 32 while the teeth 24, 25 consist of tongues parallel to each other and axially perpendicular to these annular bases 27, 28. The teeth 24, 25 comprise in their thickness two parts in superposition, a relatively wide part 33 serving as a notch wedge and a relatively reduced width part 34 intended to fill and to close the entry 19 of the notch 20.
Quand les encoches de l'armature 17 ne sont pas parallèles à l'axe de rotation de cette armature 17, la flexibilité de la matière constituant les couronnes dentées 22 , 23 permet lors d'un montage de celle-ci dans l'armature 17, aux dents perpendiculaires 24 , 25 de ces couronnes de s'infléchir et de suivre l'orientation de ces encoches 20 sans compromettre la solidité de ces couronnes et sans empêcher celles-ci de remplir normalement leurs fonctions. When the notches of the armature 17 are not parallel to the axis of rotation of this armature 17, the flexibility of the material constituting the toothed rings 22, 23 allows during assembly of the latter in the armature 17 , to the perpendicular teeth 24, 25 of these crowns to bend and follow the orientation of these notches 20 without compromising the solidity of these crowns and without preventing the latter from performing their functions normally.
Dans une première variante de réalisation non représentée, dans les couronnes dentées 22, 23, les dents 24 , 25 sont réalisées avec une inclinaison sur les bases annulaires 27 , 28, identique à celle des encoches de l'armature 17 d'induit dans lesquelles ces dents sont montées. In a first embodiment not shown, in the toothed rings 22, 23, the teeth 24, 25 are produced with an inclination on the annular bases 27, 28, identical to that of the notches of the armature armature 17 in which these teeth are mounted.
Dans une deuxième variante de réalisation non représentée, les couronnes dentées 22, 23 sont formées in situ dans l'induit 13 par surmoulage d'une matière synthétique de manière qu'elles n'augmentent pas le diamètre de cet induit et n'entraînent pas en conséquence une modification dimensionnelle du moteur électrique 11. In a second embodiment not shown, the toothed rings 22, 23 are formed in situ in the armature 13 by overmolding of a synthetic material so that they do not increase the diameter of this armature and do not cause consequently a dimensional modification of the electric motor 11.
Les solutions apportées par l'invention permettent d'éviter des inconvénients d'un mode particulier d'égalisation de surface par pose par exemple d'une gaine thermorétractile, autour de l'induit bobiné 13. The solutions provided by the invention make it possible to avoid the drawbacks of a particular mode of surface equalization by fitting, for example, a heat-shrinkable sheath, around the wound armature 13.
En effet, cette gaine thermorétractile augmente le diamètre de l'induit bobiné, ce qui exige une modification en conséquence de l'entrefer du moteur électrique laquelle entraîne à son tour un changement des caractéristiques de fonctionnement de ce moteur et de son rendement. Indeed, this heat-shrinkable sheath increases the diameter of the wound armature, which requires a corresponding modification of the air gap of the electric motor which in turn causes a change in the operating characteristics of this motor and in its efficiency.
Par ailleurs, une gaine thermorétractile posée sur un induit atténue fortement les irrégularités de surface de celui-ci mais sans les effacer complètement et sans éliminer tout risque d'émettre de bruit gênant par l'induit qui tourne à des vitesses élevées. Furthermore, a heat-shrinkable sheath placed on an armature greatly attenuates the surface irregularities of the latter but without completely erasing them and without eliminating any risk of emitting annoying noise by the armature which rotates at high speeds.
Les couronnes dentées 22 , 23 réalisées selon l'invention sont également applicables aux moteurs à induit bobiné connus. Les solutions apportées par l'invention sont simples à réaliser, ce qui permet d'obtenir des moteurs électriques à induit bobiné économique et silencieux même quand ils tournent à des vitesses élevées. The toothed rings 22, 23 produced according to the invention are also applicable to known wound armature motors. The solutions provided by the invention are simple to carry out, which makes it possible to obtain electric motors with armature armature economical and silent even when they rotate at high speeds.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |