FR2801142A1 - Rotor and stator laminations for rotating electrical machine, forms winding slots by embedding straight sided radial teeth into rotor or stator frame - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des machines tournantes 'lectriques, telles que les moteurs ou les alternateurs, et plus particulièrement mais exclusivement les machines dans lesquelles les enroulements d'induit ou d'inducteur sont logés avec un pas dentaire supérieur à un dans les encoches d'un circuit d'encoches. The present invention relates to the field of rotary electrical machines, such as motors or alternators, and more particularly but exclusively to machines in which the armature or inductor windings are housed with a tooth pitch greater than one in the notches a circuit of notches.
Le pas dentaire est le nombre de dents séparant pour une même bobine le faisceau de fils de départ logé dans une encoche de son faisceau de retour logé dans une autre encoche. The tooth pitch is the number of teeth separating for the same coil the bundle of starting son housed in a notch of its return beam housed in another notch.
L'invention concerne en particulier le stator d'une machine telle que définie plus haut. The invention relates in particular to the stator of a machine as defined above.
Il est connu depuis longtemps de réaliser le stator par empilage de tôles statoriques pourvues chacune d'un circuit d'encoches définissant des encoches dans lesquelles sont engagés les fils des enroulements de l'inducteur dans le cas d'un moteur et l'induit dans le cas d'un alternateur. It has long been known to make the stator by stacking stator plates each provided with a notch circuit defining notches in which are engaged the son of the windings of the inductor in the case of a motor and the induces in the case of an alternator.
Lors du bobinage du stator, les fils doivent passer par les fentes relativement étroites ménagées entre les extrémités des dents pour se loger dans les encoches, ce qui limite la grosseur du fil utilisé. When winding the stator, the wires must pass through the relatively narrow slots formed between the ends of the teeth to fit in the notches, which limits the size of the wire used.
Les fils se croisent dans les encoches et le coefficient de remplissage de chaque encoche n'est pas aussi élevé que souhaitable, étant au mieux de l'ordre de 50 % de matière utile lorsque le bobinage est automatisé. The threads intersect in the notches and the filling coefficient of each notch is not as high as desirable, being at best about 50% of useful material when the winding is automated.
De plus, dans ce dernier cas, il est nécessaire de donner une surlongueur aux fils des enroulements pour permettre à la bobineuse d'engager de façon automatique fils dans les fentes précitées. In addition, in the latter case, it is necessary to give an excess length to the son of the windings to allow the winder to automatically engage son in the aforementioned slots.
Les têtes de chignon ainsi formées constituent une source non négligeable pertes par effet Joule. The chignon heads thus formed constitute a significant source of losses by Joule effect.
Par ailleurs, lorsque l'on cherche à réaliser une machine étanche telle qu'une 'pompe à vide ou une pompe immergée, une enveloppe étanche est disposée entre le stator et le rotor. Furthermore, when one seeks to realize a sealed machine such as a vacuum pump or a submerged pump, a sealed envelope is disposed between the stator and the rotor.
Cette enveloppe est relativement épaisse. This envelope is relatively thick.
L'inconvénient d'une telle enveloppe est d'augmenter l'entrefer entre le stator et le rotor, ce qui affecte le rendement de la machine. The disadvantage of such an envelope is to increase the air gap between the stator and the rotor, which affects the efficiency of the machine.
Enfin, les rotors à cage d'écureuil sont réalisés par injection sous pression d'aluminium liquide dans les encoches d'un paquet de tôles rotoriques. En raison de la pression d'injection, l'aluminium tend à s'infiltrer entre les tôles, ce qui n'est pas souhaitable. Finally, the squirrel cage rotors are made by injection molding liquid aluminum into the notches of a package of rotor plates. Because of the injection pressure, aluminum tends to seep between the sheets, which is undesirable.
On connaît par la demande EP-A-0 823<B>771</B> un moteur à reluctance comportant un stator bobiné avec un pas dentaire raccourci à une dent, c'est-à-dire que chaque dent constitue le noyau d'un enroulement de l'inducteur. EP-A-0 823 <B> 771 </ B> discloses a reluctance motor comprising a wound stator with a tooth pitch shortened to a tooth, that is to say that each tooth constitutes the core of the tooth. a winding of the inductor.
La présente invention vise à réaliser une machine tournante électrique ayant un rendement relativement élevé, tout en étant de construction simple. The present invention aims at producing an electric rotary machine having a relatively high efficiency, while being of simple construction.
L'invention a pour premier objet une tôle de machine tournante électrique, rotorique ou statorique, ayant dans ce dernier cas un pas dentaire supérieur ` un, comportant une partie de culasse munie d'un côté d'éléments de circuit d'encoches tels que des dents, ménageant des encoches pour le passage du ou des conducteurs électriques d'induit ou d'inducteur, caractérisée par le fait que les éléments de circuit d'encoches sont constitués par une ou plusieurs pièces rapportées sur ladite partie de culasse. The invention firstly relates to an electric rotating machine sheet, rotor or stator, having in the latter case a tooth pitch greater than one, comprising a breech portion provided on one side with notch circuit elements such as teeth, providing notches for the passage of the electrical conductor or inductor conductors, characterized in that the slot circuit elements are constituted by one or more inserts on said yoke portion.
Le nombre d'encoches peut être relativement élevé, par exemple supérieur ou égal à 12, 36 ou 48. The number of notches can be relatively high, for example greater than or equal to 12, 36 or 48.
Avantageusement, le fond des encoches est constitué par la partie de culasse précitée. Advantageously, the bottom of the notches is constituted by the aforementioned bolt portion.
Grâce à l'invention, on évite d'avoir à faire passer les fils des enroulements de l'inducteur de l'induit par des fentes de faible largeur, ce qui permet d'éviter de croiser les fils et permet d'obtenir un coefficient de remplissage des encoches relativement 'levé, par exemple supérieur à 80 ou 90 % de matière utile. Thanks to the invention, it avoids having to pass the son of the inductor windings of the armature slots of small width, which avoids crossing the son and provides a coefficient the filling of the notches relatively lifted, for example greater than 80 or 90% of useful material.
enroulements peuvent être imprégnés de résine ou de vernis et les fils figés dans configuration donnée avant la mise en place dans les encoches, alors que dans l'état de la technique rappelé plus haut, l'imprégnation doit nécessairement avoir lieu après que les fils aient été introduits dans les encoches. windings can be impregnated with resin or varnish and the son fixed in configuration given before the establishment in the notches, whereas in the state of the art recalled above, the impregnation must necessarily take place after the son have were introduced into the notches.
On peut également utiliser des fils plus gros que dans l'état de la technique, puisque leur diamètre n'est pas limité par la largeur de la fente par laquelle ils sont introduits dans l'encoche. It is also possible to use larger wires than in the state of the art, since their diameter is not limited by the width of the slot through which they are introduced into the notch.
peut réduire ainsi les pertes par effet Joule ou augmenter l'intensité du courant tout obtenant des pertes par effet Joule équivalentes. can thus reduce Joule losses or increase the intensity of the current while obtaining equivalent Joule losses.
Un autre avantage de l'invention est de permettre de diminuer la taille des têtes de chignon, c'est-à-dire la longueur des fils des enroulements à l'extérieur des encoches circuit d'encoches, puisque le bobinage s'effectue sans qu'il soit nécessaire d'avoir surlongueur afin de faire passer les fils par des fentes étroites réalisées entre les dents. Another advantage of the invention is that it makes it possible to reduce the size of the chignon heads, that is to say the length of the wires of the windings outside the notch circuit notches, since the winding takes place without that it is necessary to have extra length in order to pass the son by narrow slots made between the teeth.
essais ont permis de constater que le rendement d'une machine tournante selon l'invention pouvait être amélioré de plus de 3 %, à volume égal. tests have found that the efficiency of a rotary machine according to the invention could be improved by more than 3%, at equal volume.
L'invention permet encore de ne plus utiliser les bobineuses automatiques actuelles complexes et coûteuses. The invention makes it possible to no longer use the current automatic winders which are complex and expensive.
Dans le cas où l'invention est appliquée à une tôle rotorique, peut réaliser un rotor à cage d'écureuil en réalisant cette dernière à part, donc sans rencontrer les problèmes d'infiltration d'aluminium mentionnés plus haut. In the case where the invention is applied to a rotor sheet, can achieve a squirrel cage rotor by making the latter apart, so without meeting the aluminum infiltration problems mentioned above.
éléments de circuit d'encoches peuvent être constitués des dents individuelles. notch circuit elements may consist of individual teeth.
En variante, les éléments de circuit d'encoches forment une bande. Alternatively, the slot circuit elements form a band.
De préférence, les éléments de circuit d'encoches ont même orientation des grains. Preferably, the slot circuit elements have the same grain orientation.
Les éléments de circuit d'encoches peuvent être assemblés avec la partie de culasse par complémentarité de formes, par exemple par une liaison type queue d'aronde. The slot circuit elements may be assembled with the yoke portion by complementarity of shapes, for example by a dovetail type connection.
En variante, les éléments de circuit d'encoches sont assemblés avec la partie de culasse par un montage en force, ou par tout autre moyen de fixation approprié. Alternatively, the slot circuit elements are assembled with the yoke portion by force mounting, or any other suitable fastening means.
Les éléments de circuit d'encoches peuvent être réunis à leur extrémité opposée à partie de culasse par un organe de support non magnétique, lequel peut être rapporté surmoulé sur les éléments de circuit d'encoches. The slot circuit elements may be joined at their opposite end to the bolt portion by a non-magnetic support member, which may be fitted over-molded to the slot circuit elements.
La partie de culasse comporte avantageusement une bande de tole cintrée. The yoke portion advantageously comprises a curved sheet metal strip.
En variante, la partie de culasse peut être constituée par des secteurs assemblés. Alternatively, the yoke portion may be constituted by assembled sectors.
Ces secteurs ont de préférence des grains de même orientation. These sectors preferably have grains of the same orientation.
Dans une réalisation particulière, deux secteurs adjacents sont réunis par complémentarité de formes, par exemple une liaison de type queue d'aronde. In a particular embodiment, two adjacent sectors are joined by complementarity of shapes, for example a connection of the dovetail type.
Grâce à l'invention, les éléments de circuit d'encoches peuvent être réalisés dans un matériau différent de celui utilisé pour réaliser la partie de culasse. Thanks to the invention, the slot circuit elements can be made of a material different from that used to make the breech part.
On peut ainsi utiliser, pour réaliser les éléments de circuit d'encoches, une feuille d'un métal présentant des caractéristiques autres du point de vue magnétique celles de la feuille de métal utilisée pour réaliser la partie de culasse, statorique rotorique. Thus, for producing the slot circuit elements, it is possible to use a sheet of a metal having characteristics other than from a magnetic point of view, those of the sheet of metal used for producing the rotor stator part.
Le fait d'utiliser pour réaliser la partie de culasse une pluralité de secteurs assemblés permet en outre de réaliser un gain de matière, car ces éléments sont de petite taille et peuvent être aisément découpés côte à côte, alors qu'une tôle statorique conforme l'art antérieur est réalisée d'un seul tenant avec une perte de matière plus importante compte tenu de sa forme annulaire. The fact of using to make the breech part a plurality of assembled sectors also makes it possible to save material, because these elements are of small size and can be easily cut side by side, whereas a stator plate conforms to prior art is made in one piece with a loss of material more important given its annular shape.
Avantageusement, l'orientation des grains dans chaque secteur sensiblement la même en tout point, l'étendue angulaire d'un secteur autour de l'axe rotor étant de préférence inférieure ou égale à une trentaine de degrés, de préférence encore inférieure ou égale à une quinzaine de degrés. Advantageously, the orientation of the grains in each sector substantially the same at all points, the angular extent of a sector around the rotor axis being preferably less than or equal to about thirty degrees, more preferably less than or equal to fifteen degrees.
De préférence, l'orientation des grains dans un secteur est sensiblement constante par rapport à une orientation de référence. Preferably, the orientation of the grains in a sector is substantially constant with respect to a reference orientation.
La tôle peut comporter au moins autant de secteurs que d'encoches. The sheet may comprise at least as many sectors as notches.
A chaque secteur est de préférence associé un élément de circuit d'encoches qu'une dent. Each sector is preferably associated with a notch circuit element than a tooth.
Il est également avantageux de réaliser la partie de culasse en utilisant bande cintrée, car cette bande peut-être découpée rectiligne, ce qui permet d'une part un gain de matière et d'autre part de choisir l'orientation des grains de cette bande en choisissant l'orientation de l'outil de découpe par rapport à celle de la feuille de métal dans laquelle la bande est découpée. It is also advantageous to make the breech portion using curved strip, because this strip can be cut rectilinear, which allows on the one hand a saving of material and on the other hand to choose the grain orientation of this band choosing the orientation of the cutting tool relative to that of the metal sheet in which the strip is cut.
L'invention a encore pour objet un stator ayant un pas dentaire supérieur ` réalisé avec un empilage de tôles tel que défini plus haut. The invention also relates to a stator having a higher tooth pitch realized with a stack of sheets as defined above.
L'invention a encore pour objet un rotor, bobiné ou non, de pas dentaire supérieur à un ou non ou recevant une cage d'écureuil, réalisé avec un empilage de toles tel que défini plus haut. The subject of the invention is also a rotor, wound or not, with a tooth pitch greater than one or not and receiving a squirrel cage, produced with a stack of sheets as defined above.
L'invention a encore pour objet une machine tournante électrique dont le rotor et/ou le stator sont réalisés avec un empilage de tôles tel que défini plus haut, avec un dentaire supérieur â un dans le cas de l'utilisation d'un stator tel que défini plus haut. The invention also relates to an electric rotary machine whose rotor and / or stator are made with a stack of sheets as defined above, with a dental superior to one in the case of the use of a stator such as defined above.
Une telle machine peut constituer un moteur ou un alternateur. Such a machine may constitute a motor or an alternator.
L'invention a encore pour objet un stator de machine tournante électrique, comportant une culasse et du côté radialement intérieur de celle-ci un circuit d'encoches comportant des encoches pour le passage des enroulements de l'inducteur ou de l'induit, caractérisé le fait que le circuit d'encoches est constitué par une ou plusieurs pieces rapportées la culasse. The subject of the invention is also an electric rotating machine stator, comprising a yoke, and on the radially inner side thereof a notch circuit comprising notches for the passage of the windings of the inductor or the armature, characterized the fact that the notch circuit is constituted by one or more inserts on the cylinder head.
L'invention a encore pour objet un rotor de machine tournante électrique, comportant une culasse et d'un côté de celle-ci un circuit d'encoches comportant des encoches pour le passage d'un ou plusieurs conducteurs électriques, caractérisé par fait que le circuit d'encoches est constitué par une ou plusieurs pièces rapportées la culasse. The subject of the invention is also an electric rotating machine rotor, comprising a cylinder head and, on one side thereof, a notch circuit comprising notches for the passage of one or more electrical conductors, characterized in that the notch circuit is constituted by one or more inserts the cylinder head.
Avantageusement, la culasse constitue le fond desdites encoches. Dans une réalisation particulière, le circuit d'encoches est monobloc. Advantageously, the yoke constitutes the bottom of said notches. In a particular embodiment, the slot circuit is in one piece.
En variante, le circuit d'encoches est constitué par une pluralité d'éléments indépendants, tels que par exemple des barreaux de dents. In a variant, the notch circuit is constituted by a plurality of independent elements, such as, for example, tooth bars.
La culasse peut être constituée par des secteurs assemblés. The cylinder head may consist of assembled sectors.
En variante, la culasse comporte un paquet de bandes de tôle superposées et cintrées. In a variant, the cylinder head comprises a bundle of superimposed and bent sheet metal strips.
En variante encore, la culasse comporte une bande de tôle hélicoïdale à spires jointives. In another variant, the cylinder head comprises a helical sheet metal strip with contiguous turns.
Dans une réalisation particulière, le stator comporte entre le circuit d'encoches et la culasse une enveloppe étanche. In a particular embodiment, the stator comprises between the notch circuit and the cylinder head a sealed envelope.
Cette enveloppe étanche, de par son positionnement entre la culasse et le circuit d'encoches, n'augmente pas l'entrefer entre le rotor et le stator, contrairement à ce qui est le cas dans les machines étanches connues. This sealed envelope, because of its positioning between the cylinder head and the slot circuit, does not increase the air gap between the rotor and the stator, contrary to what is the case in known waterproof machines.
De plus, l'enveloppe étanche est soumise à des contraintes mécaniques plus faibles et peut être moins épaisse. In addition, the sealed envelope is subjected to lower mechanical stresses and may be less thick.
L'invention a encore pour objet un moteur électrique comportant un stator ou un rotor tel que défini plus haut. The invention further relates to an electric motor comprising a stator or a rotor as defined above.
L'invention a encore pour objet un alternateur comportant un stator ou un rotor tel que défini plus haut. The invention also relates to an alternator comprising a stator or a rotor as defined above.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un stator ou d'un rotor bobiné, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à a) réaliser un circuit d'encoches, puis i) réaliser tout ou partie du bobinage sur le circuit d'encoches et assembler l'ensemble avec une culasse, ou ii) réaliser des enroulements et positionner tout ou partie de ces enroulements dans les encoches du circuit d'encoches assembler l'ensemble sur une culasse, ou réaliser des enroulements et positionner tout ou partie de ces enroulements en des emplacements prédéterminés d'une culasse, puis monter des éléments constitutifs du circuit d'encoches sur la culasse pour créer des encoches enfermant lesdits enroulements. The invention also relates to a method of manufacturing a stator or a wound rotor, characterized in that it comprises the steps of a) making a notch circuit, then i) to achieve all or part winding the slot circuit and assemble the assembly with a cylinder head, or ii) perform windings and position all or part of these windings in the notches of the slot circuit assemble the assembly on a cylinder head, or achieve winding and position all or part of these windings at predetermined locations of a cylinder head, and then mounting the constituent elements of the slot circuit on the cylinder head to create notches enclosing said windings.
préférence, dans le cas b), après avoir réalisé les enroulements de l'induit ou de l'inducteur et en avoir positionné tout ou partie en des emplacements predéterminés de la culasse, on réalise des assemblages de dents afin de créer des barreaux de dents de longueur définie puis on assemble, entre les faisceaux de fils du bobinage, de l'intérieur vers l'extérieur dans le cas d'un stator extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur dans le cas d'un rotor intérieur, tout ou partie de ces barreaux de dents en force ou par encliquetage dans la culasse, en créant ainsi le circuit d'encoches. preferably, in the case b), after having made the windings of the armature or the inductor and having positioned all or part of it in predetermined locations of the breech, tooth assemblies are made in order to create bars of teeth of defined length and then assembling, between the winding wire bundles, from the inside to the outside in the case of an outer stator or from the outside to the inside in the case of an inner rotor, all or part of these bars of teeth in force or snap into the cylinder head, thus creating the notch circuit.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un rotor à cage d'écureuil, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à réaliser la cage d'écureuil, et i) mettre en place la cage d'écureuil ainsi réalisée sur la culasse, puis rapporter des éléments de circuit d'encoches, ou ii) mettre en place la cage d'écureuil ainsi réalisée sur le circuit d'encoches, puis assembler l'ensemble avec la culasse. The invention also relates to a method of manufacturing a squirrel cage rotor, characterized in that it comprises the steps of making the squirrel cage, and i) set up the cage of squirrel thus performed on the cylinder head, then report elements of the slot circuit, or ii) set up the squirrel cage thus made on the slot circuit, then assemble the assembly with the cylinder head.
Avantageusement, le circuit d'encoches comporte des barreaux de dents réalisés chacun par empilage de dents, ayant même orientation des grains. Advantageously, the notch circuit comprises bars of teeth each made by stacking teeth, having the same orientation of the grains.
Les dents peuvent être découpées tête-bêche en bande. The teeth can be cut back to back.
La culasse peut être réalisée par assemblage de secteurs, ces derniers étant réalisés par découpage d'une feuille de métal de manière à avoir la même orientation des grains au sein d'un même empilage de secteurs. The cylinder head can be made by assembling sectors, the latter being made by cutting a sheet of metal so as to have the same orientation of the grains within the same stack of sectors.
En variante, la culasse est réalisée par superposition de bandes rectilignes par cintrage de ces dernières. In a variant, the yoke is made by superposing straight strips by bending them.
En variante encore, la culasse est réalisée par découpage d'une bande de tôle et par cintrage de cette dernière pour constituer une hélice à spires jointives. In another variant, the yoke is made by cutting a sheet metal strip and bending the latter to form a helix with contiguous turns.
L'invention a encore pour objet un barreau de dents comportant assemblage de dents empilées, pour la mise en #uvre du procédé tel que défini plus haut. Avantageusement, les dents ont sensiblement la même orientation des grains. L'invention a encore pour objet une culasse pour la mise en #uvre du procedé tel que défini plus haut, comportant par exemple un assemblage de parties de culasse réalisées chacune par un assemblage de secteurs ou par cintrage d'une bande de tôle, ces parties de culasse pouvant former une bande hélicoïdale unique à spires jointives. The invention also relates to a bar of teeth having a stacked tooth assembly, for the implementation of the method as defined above. Advantageously, the teeth have substantially the same orientation of the grains. The invention also relates to a cylinder head for the implementation of the method as defined above, comprising for example an assembly of cylinder head parts each produced by a sector assembly or by bending a sheet metal strip, these parts of the cylinder head capable of forming a single helical band with contiguous turns.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs, et l'examen du dessin annexé sur lequel - les figures 1 et 2 illustrent l'état de la technique, - la figure 3 est une vue schématique et partielle d'un stator conforme a l'invention, - les figures 4A et 4B illustrent deux manières de réaliser les dents par découpage d'une bande, - les figures 5 à 7 représentent un stator conforme à une première variante de mise en #uvre de l'invention, les enroulements de l'inducteur ou de l'induit n'étant pas représentés, - la figure 8 représente une tôle statorique conforme à une deuxième variante de mise en #uvre de l'invention, - la figure 9 illustre une variante du positionnement des enroulements avant la mise en place des dents, et la figure 10 représente une variante de réalisation comportant une enveloppe étanche permettant d'isoler le rotor. Other features and advantages of the invention will emerge on reading the following detailed description of non-limiting exemplary embodiments, and examining the attached drawing in which - FIGS. 1 and 2 illustrate the state of the art. FIG. 3 is a schematic and partial view of a stator according to the invention; FIGS. 4A and 4B illustrate two ways of making the teeth by cutting a band, FIGS. a stator according to a first variant of implementation of the invention, the windings of the inductor or the armature not being represented; - FIG. 8 represents a stator plate according to a second variant of implementation FIG. 9 illustrates a variant of the positioning of the windings before the positioning of the teeth, and FIG. 10 represents an embodiment variant comprising a sealed envelope for isolating the rotor.
a représenté sur la figure 1 un stator 1 conforme à l'art antérieur, comportant partie périphérique ou partie de culasse 2 pourvue du côté radialement intérieur d'un circuit d'encoches dont les dents 3 ménagent entre elles des encoches 4 logeant les fils 5 des enroulements de l'inducteur ou de l'induit. 1 shows a stator 1 according to the prior art, comprising peripheral part or part of yoke 2 provided on the radially inner side of a notch circuit whose teeth 3 form between them notches 4 housing the wires 5 windings of the inductor or armature.
Lors de la fabrication du stator, fils 5 sont introduits par les fentes 6 réalisées entre les extrémités des dents 3. During the manufacture of the stator, son 5 are introduced through the slots 6 made between the ends of the teeth 3.
De par le mode de mise en place fils dans les encoches, le remplissage de ces dernières n'est pas aussi élevé que souhaitable. Due to the mode of placement son in the notches, the filling of the latter is not as high as desirable.
On a représenté sur la figure 2 une machine tournante connue qui comporte une enveloppe étanche 7 sur la face radialement intérieure du stator, de manière à isoler le rotor 8 de l'environnement extérieur. There is shown in Figure 2 a known rotating machine which comprises a sealed envelope 7 on the radially inner face of the stator, so as to isolate the rotor 8 from the outside environment.
Du fait de la présence de cette enveloppe étanche 7 relativement épaisse, l'entrefer entre le rotor 8 et le stator 1 est notablement augmenté, au détriment du rendement de la machine. Due to the presence of this relatively thick sealed envelope 7, the air gap between the rotor 8 and the stator 1 is significantly increased, to the detriment of the efficiency of the machine.
On a représenté sur la figure 3 un stator 10 conforme à l'invention, comportant une culasse radialement extérieure 20 et un circuit d'encoches 30 radialement intérieur. FIG. 3 shows a stator 10 according to the invention, comprising a radially outer yoke 20 and a radially inner slot circuit 30.
La culasse 20 et le circuit d'encoches 30 sont réalisés par empilage de tôles statoriques selon l'axe du moteur, afin de réduire les pertes par courants induits, de façon connue en soi. The yoke 20 and the notch circuit 30 are made by stacking stator laminations along the axis of the motor, in order to reduce the losses by induced currents, in a manner known per se.
Les tôles statoriques sont isolées électriquement par un vernis isolant ou un traitement de surface adapté, connu en soi. The stator plates are electrically insulated by an insulating varnish or a suitable surface treatment, known per se.
Chaque tôle statorique comporte partie périphérique annulaire 21 appelée encore partie de culasse et des dents 31, lesquelles sont réalisées par découpage d'une feuille de métal magnétique. Each stator plate has an annular peripheral portion 21, also called a yoke portion, and teeth 31, which are made by cutting a sheet of magnetic metal.
Les parties périphériques annulaires 21 sont dans l'exemple de réalisation décrit réalisées par découpage de bandes tôle dans une feuille de métal dont l'orientation des grains est connue. The annular peripheral portions 21 are in the embodiment described described by cutting sheet metal strips in a metal sheet whose grain orientation is known.
Ces bandes sont découpées rectilignes, l'orientation de l'outil de découpe par rapport à la feuille de métal déterminant l'orientation des grains de chaque bande. These strips are cut rectilinear, the orientation of the cutting tool relative to the metal sheet determining the grain orientation of each band.
Les bandes sont superposées puis cintrées, ayant été découpées à la bonne longueur afin de reconstituer un anneau. The strips are superimposed and then bent, having been cut to the right length to reconstruct a ring.
En variante, les parties périphériques annulaires 21 sont réalisées d'un seul tenant par découpage d'une bande de tôle grande longueur, laquelle est conformée ensuite en hélice ' spires jointives. As a variant, the annular peripheral portions 21 are made in one piece by cutting a long sheet of metal strip, which is then shaped in a helix of contiguous turns.
L'orientation des grains de chaque partie annulaire est aisément déterminée par l'orientation l'outil de découpe par rapport à la feuille de métal. The grain orientation of each annular portion is readily determined by the orientation of the cutting tool relative to the metal sheet.
Dans les deux cas ci-dessus, on tient compte le cas échéant des modifications de l'orientation des grains induites par le cintrage autour de l'axe du rotor. In the two cases above, if necessary, changes in grain orientation induced by the bending around the axis of the rotor are taken into account.
Les dents 31 ménagent entre elles des encoches 40 destinées à recevoir fils des enroulements du stator. The teeth 31 cut between them notches 40 for receiving son of the windings of the stator.
Deux encoches adjacentes 40 reçoivent ainsi respectivement des fils 50 et 60 appartenant à des enroulements différents. Two adjacent notches 40 thus receive respectively son 50 and 60 belonging to different windings.
Autrement dit, il ne s'agit pas d'un bobinage de pas dentaire égal à un, du type de celui décrit dans la demande EP-A-0 823 771 précitée, mais d'un bobinage de pas dentaire supérieur à un. In other words, it is not a dental pitch coil equal to one, of the type described in the aforementioned EP-A-0 823 771, but a dental pitch coil greater than one.
Les dents 31 de chaque tôle statorique sont réalisées dans l'exemple de la figure 3 par découpage dans une bande 34 d'une feuille de métal dont les grains ont une orientation connue, comme illustré sur la figure 4A. The teeth 31 of each stator plate are made in the example of Figure 3 by cutting in a strip 34 of a metal sheet whose grains have a known orientation, as shown in Figure 4A.
A l'issue du découpage, les dents 31 sont parallèles, deux dents adjacentes étant réunies à une extrémité par un pont de matière 32. At the end of the cutting, the teeth 31 are parallel, two adjacent teeth being joined at one end by a material bridge 32.
L'orientation des grains des dents 31 est choisie lors du découpage de la feuille de métal en orientant de manière appropriée l'outil de découpe relativement à la feuille. The grain orientation of the teeth 31 is selected when cutting the metal sheet by appropriately orienting the cutting tool relative to the sheet.
On peut obtenir de cette façon des dents 31 ayant même orientation des grains, cette orientation étant choisie de manière à canaliser au mieux le flux magnétique. En variante, comme illustré sur la figure 4B, les dents référencées 31' sont découpées sur une bande référencée 34', de manière à être parallèles mais orientées tête- bêche, ce qui permet de réduire les pertes de matière. In this way, teeth 31 having the same grain orientation can be obtained, this orientation being chosen so as to channel the magnetic flux as well as possible. Alternatively, as shown in Figure 4B, the referenced teeth 31 'are cut on a band referenced 34', so as to be parallel but oriented head-to-tail, which reduces the loss of material.
Pour former le circuit d'encoches 30 du stator 10 de la figure 3, les bandes 34 sont découpées à la bonne longueur, cintrées et assemblées, les dents 31 empilées se superposant. To form the notch circuit 30 of the stator 10 of FIG. 3, the strips 34 are cut to the right length, bent and assembled, the stacked teeth 31 superimposed.
Dans le cas où les dents sont découpées individuellement de la manière représentée sur la figure 4B, on réalise le circuit d'encoches en empilant les dents de manière à constituer des barreaux de dents de longueur définie puis en positionnant ces barreaux de dents sur un organe de maintien amovible, non représenté. On remarquera à l'examen de la figure 3 que le circuit d'encoches 30, avant la mise en place de la culasse 20, définit des encoches 40 ouvertes vers l'extérieur, sorte que les fils enroulements de l'inducteur ou de l'induit peuvent être aisément ' en place dans encoches 40, sans qu'il soit nécessaire comme dans la technique antérieure de les faire passer au travers de fentes relativement étroites. In the case where the teeth are cut individually as shown in Figure 4B, the notch circuit is formed by stacking the teeth to form bars of teeth of defined length and then positioning these bars of teeth on an organ removable holding member, not shown. It will be noted on examining Figure 3 that the notch circuit 30, before the introduction of the yoke 20, defines notches 40 open outwardly, so that the winding son of the inductor or the The armature may easily be in place in notches 40 without the need, as in the prior art, for passing them through relatively narrow slots.
On peut ainsi réaliser un stator 10 dans lequel le coefficient de remplissage des encoches est plus élevé que dans l'état de la technique, ce qui contribue à améliorer le rendement de la machine. It is thus possible to produce a stator 10 in which the filling coefficient of the notches is higher than in the state of the art, which contributes to improving the efficiency of the machine.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le circuit d'encoches 30 est monobloc rapporté sur la culasse 20 sans être assemblé par des liaisons par complémentarité formes avec cette dernière. In the embodiment of Figure 3, the notch circuit 30 is integrally mounted on the yoke 20 without being assembled by complementarity links formed with the latter.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les extrémités de deux dents adjacentes sont réunies par un pont de matière 32, ce qui diminue la pulsation flux vue du rotor, le bruit en fonctionnement et favorise le passage du flux magnétique dans les dents. In the embodiment of Figure 3, the ends of two adjacent teeth are joined by a material bridge 32, which decreases the flow seen pulsation of the rotor, the noise in operation and promotes the passage of magnetic flux in the teeth.
Le stator peut être constitué par un empilage de tôles statoriques comprenant chacune, comme représenté sur la figure 5, une partie de culasse 121 annulaire une pluralité de dents 131 constituées chacune par une pièce individuelle. The stator may be constituted by a stack of stator laminations each comprising, as shown in FIG. 5, an annular head portion 121, a plurality of teeth 131 each constituted by an individual piece.
Les parties de culasse 121 peuvent être constituées chacune par une bande cintrée ou faire partie intégrante d'une bande plus longue conformée en hélice ` spires jointives. The breech portions 121 may each be constituted by a curved band or be an integral part of a longer band shaped helically `contiguous turns.
Les dents 131 sont avantageusement réalisées par découpage d'une feuille de métal magnétique de manière â avoir la même orientation des grains, à l'instar dents 31 ou 31' des figures 4A ou 4B. The teeth 131 are advantageously made by cutting a sheet of magnetic metal so as to have the same orientation of the grains, like teeth 31 or 31 'of FIGS. 4A or 4B.
Dans cette variante de réalisation, chaque dent 131 est assemblée comme représenté, avec la partie de culasse 121 par une liaison par complémentarité de formes, par exemple une liaison du type queue d'aronde. In this embodiment, each tooth 131 is assembled as shown, with the yoke portion 121 by a form of complementarity connection, for example a connection of the dovetail type.
Plus particulièrement, dans l'exemple décrit, chaque dent 131 comporte un corps 137 de largeur constante, s'élargissant à une extrémité 136 du côté de la partie de culasse 121. More particularly, in the example described, each tooth 131 comprises a body 137 of constant width, widening at one end 136 on the side of the yoke portion 121.
Cette extrémité 136 est engagée dans une découpe 122 ayant une forme de queue d'aronde. La découpe 122 et l'extrémité 136 présentent des formes complémentaires. Le corps 137 est pourvu, du côté opposé à l'extrémite 136, d'une tête<B>138</B> formant avec le corps<B>137</B> deux épaulements 139. This end 136 is engaged in a cutout 122 having a shape of dovetail. Cutout 122 and end 136 have complementary shapes. The body 137 is provided, on the side opposite the end 136, of a head <B> 138 </ B> forming with the body <B> 137 </ B> two shoulders 139.
La découpe 122 est réalisée de manière à entourer non seulement l'extrémité 136 mais également une partie adjacente du corps 137, comme peut le voir sur la figure 5. The cutout 122 is made to surround not only the end 136 but also an adjacent portion of the body 137, as can be seen in FIG. 5.
Le bord 123 radialement intérieur de la partie de culasse 121 présente, entre deux découpes 122 adjacentes, un profil arrondi concave vers le rotor et constitue le fond de l'encoche formée entre les dents 131 engagées dans les découpes précitées. The radially inner edge 123 of the yoke portion 121 has, between two adjacent cuts 122, a concave rounded profile towards the rotor and constitutes the bottom of the notch formed between the teeth 131 engaged in the aforementioned cuts.
De mamere à maintenir la cohésion des dents 131 avant leur montage sur la partie de culasse 121 un organe de support 170 est surmoulé ou monté à coulissement sur les têtes 138 des dents 131 et sur une partie adjacente de leur corps 137, comme illustré sur la figure 5. In order to maintain the cohesion of the teeth 131 before they are mounted on the yoke portion 121, a support member 170 is overmolded or slidably mounted on the heads 138 of the teeth 131 and on an adjacent portion of their body 137, as illustrated in FIG. figure 5.
Cet organe de support est commun à toutes les tôles statoriques et peut être réalisé en matière plastique par exemple. This support member is common to all the stator plates and can be made of plastic for example.
On a représenté sur la figure 6 le circuit d'encoches 130 formé par l'empilement des dents 131 des tôles statoriques, maintenues ensemble par l'organe de support 170. FIG. 6 shows the notch circuit 130 formed by the stacking of the teeth 131 of the stator laminations, held together by the support member 170.
Chaque empilage de dents 131 constitue un barreau d'axe parallèle à celui du stator. Each stack of teeth 131 constitutes a bar of axis parallel to that of the stator.
Le circuit d'encoches 130 peut être monté à coulissement avec l'organe de support 170 dans la culasse 120 du stator, formée par l'empilage des parties de culasse 121 des tôles statoriques, pour conduire à l'ensemble représenté sur la figure 7. The notch circuit 130 may be slidably mounted with the support member 170 in the yoke 120 of the stator, formed by stacking the yoke portions 121 of the stator laminations, to lead to the assembly shown in FIG. .
Avant la mise en place du circuit d'encoches 130 dans la culasse 120, les enroulements sont disposés dans les encoches formées entre les dents, comme expliqué plus loin. Before the introduction of the notch circuit 130 in the cylinder head 120, the windings are arranged in the notches formed between the teeth, as explained below.
La partie de culasse d'une tôle statorique peut se présenter sous une forme monobloc annulaire comme c'est le cas des réalisations précédemment décrites en référence aux figures 3 et 5. The yoke portion of a stator plate may be in an annular monobloc form as is the case of the embodiments previously described with reference to FIGS. 3 and 5.
On peut egalement réaliser la partie de culasse 221 d'une tôle statorique sous la forme d'un assemblage de secteurs 224, comme illustré sur la figure 8. The yoke portion 221 of a stator plate may also be formed as a sector assembly 224, as illustrated in FIG.
Les secteurs 224 sont réalisés par découpage d'une feuille de métal magnétique, de manière à avoir la même orientation des grains, à l'instar des dents 31, 31' ou 131 décrites plus haut. The sectors 224 are made by cutting a sheet of magnetic metal, so as to have the same orientation of the grains, like the teeth 31, 31 'or 131 described above.
Les secteurs 224 sont avantageusement identiques et assemblés entre eux comme représente sur la figure 8, par des liaisons par complémentarite de formes, par exemple des liaisons 225 du type queue d'aronde. The sectors 224 are advantageously identical and assembled together as shown in FIG. 8, by complementarity-of-form links, for example links 225 of the dovetail type.
Plus particulièrement, chaque secteur 224 comporte sur un bord une mortaise en forme de queue d'aronde et sur le bord opposé un tenon de forme complémentaire, de sorte que les secteurs 224 peuvent être assemblés bout à bout autour l'axe du stator pour former la partie de culasse 221. More particularly, each sector 224 has on one edge a dovetail mortise and on the opposite edge a complementary shaped tenon, so that the sectors 224 can be assembled end to end around the axis of the stator to form the breech part 221.
Chaque secteur 224 comporte en outre, sur son bord radialement intérieur, une découpe destinée à recevoir l'extrémité d'une dent 231, de forme complémentaire. Each sector 224 further comprises, on its radially inner edge, a cutout intended to receive the end of a tooth 231 of complementary shape.
Deux secteurs 224 forment, lorsque assemblés, le fond 241 d'une encoche. Two sectors 224 form, when assembled, the bottom 241 of a notch.
En revenant à la figure 3, on comprend que pour réaliser le stator, on peut aisément mettre place les fils 50, 60 des enroulements de l'induit ou de l'inducteur dans les encoches 40 du circuit d'encoches 30 avant de rapporter cette dernière sur la culasse 20. Returning to FIG. 3, it will be understood that to make the stator, the wires 50, 60 of the windings of the armature or of the inductor can easily be placed in the notches 40 of the slot circuit 30 before reporting this last on the breech 20.
Les fils 50, 60 des enroulements peuvent être noyés dans une résine ou un vernis ayant polymérisé, soit préalablement à leur mise en place dans les encoches, soit postérieurement à celle-ci. The son 50, 60 of the windings may be embedded in a resin or varnish having polymerized, either prior to their introduction into the notches or subsequently thereto.
Dans cas où les enroulements sont noyés dans une résine avant mise en place dans les encoches, on utilise un support approprié pour former les enroulements. In cases where the windings are embedded in a resin before placement in the notches, a suitable support is used to form the windings.
On peut également, comme illustré sur la figure 9, positionner les enroulements d'inducteur ou d'induit sur la culasse formée par l'empilage des parties de culasse 221 des "les statoriques, avant de fixer sur la culasse les barreaux de dents constitués par les empilages de dents 231 pour constituer le circuit d'encoches. It is also possible, as illustrated in FIG. 9, to position the inductor or armature windings on the yoke formed by the stacking of the bolt portions 221 of the stators, before fixing on the cylinder head the bars of teeth formed. by the stack of teeth 231 to form the notch circuit.
Dans le cas de la figure 9, les barreaux de dents sont déplacés de l'intérieur vers l'extérieur puisque le stator est un stator extérieur. In the case of Figure 9, the tooth bars are moved from the inside to the outside since the stator is an outer stator.
Dans le cas d'un stator intérieur, les barreaux de dents seraient déplacés de l'extérieur vers l'intérieur. In the case of an inner stator, the bars of teeth would be moved from the outside to the inside.
Les fils des enroulements disposés contre le fond 241 des encoches peuvent être à ce moment déjà noyés ou non dans une résine ou un vernis. Pour maintenir les enroulements en place pendant que le circuit d'encoches est assemblé, on peut utiliser un organe de maintien amovible, non représenté. The son of the windings arranged against the bottom 241 of the notches may be at this time already embedded or not in a resin or varnish. To hold the windings in place while the slot circuit is assembled, a removable holding member, not shown, may be used.
Les barreaux de dents peuvent être rapportés sur la culasse en une seule opération. The bars of teeth can be reported on the cylinder head in a single operation.
En variante, les barreaux de dents sont mis en place successivement. In a variant, the bars of teeth are put in place successively.
Dans deux cas, les fils des enroulements de l'induit ou de l'inducteur ont pas à être introduits dans les encoches en les faisant passer au travers de fentes relativement étroites, ce qui permet de réaliser un stator dont les encoches ont coefficient de remplissage plutôt élevé, voisin de<B>100</B> % isolation comprise. In two cases, the winding wires of the armature or the inductor need not be introduced into the notches by passing them through relatively narrow slots, which makes it possible to produce a stator whose notches have a filling coefficient. rather high, close to <B> 100 </ B>% isolation included.
La longueur des fils hors des encoches est relativement faible, contribue à diminuer les pertes par effet Joule. The length of the wires out of the notches is relatively small, contributes to decrease the losses by Joule effect.
L'invention permet également de réaliser une machine de type étanche, comme illustré figure 10, par exemple une pompe à vide ou une pompe immergée. Sur cette figure, on a représenté un stator comportant une culasse et un circuit d'encoches identiques à ceux décrits en référence à la figure 3, et un rotor 8 tournant à l'intérieur du stator. The invention also makes it possible to produce a tight type machine, as illustrated in FIG. 10, for example a vacuum pump or a submerged pump. In this figure, there is shown a stator having a yoke and a notch circuit identical to those described with reference to Figure 3, and a rotor 8 rotating inside the stator.
enveloppe 300, de génératrice parallèle à l'axe de rotation du rotor et épousant le contour extérieur du circuit d'encoches 30, est insérée entre ce dernier et la culasse 20. casing 300, generatrix parallel to the axis of rotation of the rotor and matching the outer contour of the notch circuit 30, is inserted between the latter and the yoke 20.
Cette enveloppe 300 comporte des créneaux s'engageant dans les encoches. Les fils des enroulements de l'inducteur sont logés dans les encoches 40 à l'intérieur des créneaux de l'enveloppe 300. This envelope 300 comprises slots engaging in the notches. The son of the windings of the inductor are housed in the notches 40 inside the slots of the casing 300.
L'enveloppe 300 peut être réalisée en matière plastique, composite ou acier inoxydable et constitue une barrière étanche. The envelope 300 may be made of plastic, composite or stainless steel and constitutes a sealed barrier.
L'enveloppe 300 crée un entrefer fixe entre le circuit d'encoches 30 et la culasse 20, mais n'augmente pas l'entrefer tournant j entre la surface radialement intérieure du stator et le rotor 8. The casing 300 creates a fixed air gap between the notch circuit 30 and the yoke 20, but does not increase the rotating air gap j between the radially inner surface of the stator and the rotor 8.
La baisse de rendement due à la présence de l'enveloppe 300 entre le circuit d'encoches 30 et la culasse 20 est inférieure à la baisse de rendement due à la présence de l'enveloppe 7 de la figure 2. The decrease in efficiency due to the presence of the envelope 300 between the notch circuit 30 and the yoke 20 is less than the yield reduction due to the presence of the envelope 7 of FIG.
De plus, l'enveloppe 300 est soumise à des contraintes mécaniques plus faibles que l'enveloppe 7 et peut être moins épaisse. On parvient ainsi à réaliser une machine étanche avec un meilleur rendement que dans l'état de technique, pour un volume égal. In addition, the envelope 300 is subjected to lower mechanical stresses than the envelope 7 and may be less thick. It is thus possible to achieve a sealed machine with a better performance than in the state of technology, for an equal volume.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation viennent d'être décrits. Of course, the invention is not limited to the embodiments just described.
On peut notamment réaliser, conformément à l'invention, une tôle rotorique comportant une partie de culasse sur laquelle sont rapportés des éléments de circuit d'encoches, à l'instar des tôles statoriques qui viennent d'être décrites. In particular, it is possible to produce, in accordance with the invention, a rotor plate comprising a yoke part to which are added slot circuit elements, like the stator laminations which have just been described.
Les éléments de circuit d'encoches peuvent être fixés à la culasse par liaison par complémentarité de formes autre qu'une liaison du type queue d'aronde. The slot circuit elements may be attached to the yoke by complementarity-forming connection other than a dovetail type connection.
On peut notamment encliqueter les éléments de circuit d'encoches dans culasse. In particular, it is possible to engage the slot circuit elements in the cylinder head.
On peut encore monter en force les éléments de circuit d'encoches dans la culasse. It is still possible to force the notch circuit elements into the cylinder head.
Le rotor réalisé au moyen de telles tôles rotoriques peut être bobiné ou recevoir une cage d'écureuil. The rotor made by means of such rotor plates may be wound or receive a squirrel cage.
Dans cas d'un rotor bobiné, la mise en place des enroulements est facilitée, comme pour un stator. In case of a wound rotor, the introduction of the windings is facilitated, as for a stator.
Dans cas d'un rotor à cage d'écureuil, cette dernière peut être réalisée à part, puis mise en place, après sa fabrication, dans le paquet de tôles rotoriques. In the case of a squirrel cage rotor, the latter can be made separately and then put in place, after its manufacture, in the package of rotor plates.
Outre l'avantage lié au fait que l'on n'a plus à craindre d'infiltration d'aluminium entre les tôles, on peut isoler électriquement les barres de la cage d'écureuil du paquet de tôles rotoriques. In addition to the advantage that there is no longer any fear of aluminum infiltration between the sheets, it is possible to electrically isolate the bars of the squirrel cage from the package of rotor plates.
L'invention s'applique à tous stators bobinés à pas dentaire supérieur à imbriqués ou non. The invention applies to all stators coiled with tooth pitch greater than nested or not.
L'invention s'applique à toute machine tournante, synchrone ou asynchrone, de puissance inférieure à 20 kW, ayant 2, 4, 6, 8, 12 ou 16 pôles par exemple. The invention applies to any rotating machine, synchronous or asynchronous, of power less than 20 kW, having 2, 4, 6, 8, 12 or 16 poles for example.
Bien entendu, des feuilles d'isolant électrique peuvent être disposées dans encoches autour des enroulements, sans que l'on sorte du cadre de la présente invention.Of course, sheets of electrical insulation may be arranged in notches around the windings, without departing from the scope of the present invention.
De telles feuilles n'ont pas été représentées sur le dessin dans un soucis clarté. Such sheets have not been shown in the drawing for clarity.
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