FR2809240A1 - Homo-polar electrical machine and fabrication method, uses stampings from a flat metallic sheet, shaped teeth to support conductors - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une machine électrique de structure homopolaire. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une telle machine. The invention relates to an electric machine of homopolar structure. The invention also relates to a method of manufacturing such a machine.
Les machines électriques tournantes comprennent des conducteurs, qui peuvent être disposés de deux façons - dans une première structure de machine, les conducteurs sont orientés axialement, générant ainsi un champ magnétique radial dans l'entrefer. Cette premiere structure de machine est la plus répandue, et conduit à une machine de forme cylindrique. Rotating electrical machines comprise conductors, which can be arranged in two ways - in a first machine structure, the conductors are oriented axially, thereby generating a radial magnetic field in the gap. This first machine structure is the most widespread, and leads to a cylindrical machine.
- dans seconde structure de machine, les conducteurs sont disposés axialement, et créent donc un champ magnétique axial dans l'entrefer. On obtient alors une machine discoïdale. in the second machine structure, the conductors are arranged axially, and thus create an axial magnetic field in the gap. We then obtain a discoidal machine.
La première structure de machine présente une variante, dans laquelle l'axe de la bobine formée par les conducteurs est sensiblement confondu avec l'axe la machine. Ce type de machine, dit homopolaire , présente l'avantage supprimer les têtes de bobines, dont le seul rôle est de ramener les courants d'un pôle vers l'autre. The first machine structure has a variant, wherein the axis of the coil formed by the conductors is substantially coincident with the machine axis. This type of machine, said homopolar, has the advantage of eliminating the coil heads, whose only role is to reduce the currents from one pole to the other.
Dans antérieur, on ne connaît cette structure homopolaire que pour inducteurs des machines synchrones, voire dans quelques machines a réluctance variable. Le bobinage est alors un cylindre, ou un anneau, qui peut être fixe mobile. Dans l'art antérieur, ce bobinage est toujours parcouru un courant continu. In prior, this homopolar structure is known only for inductors of synchronous machines, or even in some machines with variable reluctance. The winding is then a cylinder, or a ring, which can be mobile fixed. In the prior art, this winding is always traversed a direct current.
On va tout d'abord décrire deux machines homopolaires de l'art antérieur, référence aux figures 1 à 4. Dans ces deux versions, il s'agit d'une machine synchrone cylindrique homopolaire dont le stator est externe et le rotor interne. Les figures 1 à 3 se rapportent à une première structure de machine homopolaire 100 de l'art antérieur, représentée ici dans le où elle présente quatre pôles. La figure 1 est une représentation partielle perspective d'une telle machine. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe cette machine respectivement selon la coupe A-A et selon la coupe B-B de figure 1. Two homopolar machines of the prior art will first be described, referring to FIGS. 1 to 4. In these two versions, it is a synchronous homopolar synchronous machine whose stator is external and the internal rotor. Figures 1 to 3 relate to a first homopolar machine structure 100 of the prior art, shown here in the where it has four poles. Figure 1 is a partial perspective representation of such a machine. Figures 2 and 3 are sectional views of the machine respectively according to section A-A and section B-B of Figure 1.
La machine 100 présente un axe H, dit axe homopolâire. The machine 100 has an axis H, said homopolar axis.
Cette machine 100 comprend un stator 101 classique, de structure cylindrique, à quatre pôles, avec des conducteurs axiaux. This machine 100 comprises a conventional stator 101, of cylindrical structure, with four poles, with axial conductors.
La machine 00 comprend également un rotor 102 constitué de deux demi- rotors 102a, 02b. Chaque demi-rotor 102a, 102b est un cylindre comportant deux méplats parallèles 103a, 103'a, 103b, 103'b. deux cylindres identiques, coaxiaux et liés par l'une de leurs extrémites, sont décalés angulairement de 90 dans le cas de la version tétrapolaire représentée sur la figure 1. The machine 00 also comprises a rotor 102 consisting of two half-rotors 102a, 02b. Each half-rotor 102a, 102b is a cylinder comprising two parallel flats 103a, 103'a, 103b, 103'b. two identical cylinders, coaxial and linked by one of their extremities, are angularly offset by 90 in the case of the four-pole version shown in FIG.
La machine 100 comprend une bobine inductrice 104, annulaire et d'axe sensiblement confondu avec l'axe H de la machine 100, ladite bobine 104 étant placée au niveau de la liaison entre les deux demi-rotors 102a, 102b. Cette bobine 104 est parcouru par un courant continu I. The machine 100 comprises an inductive coil 104, annular and axis substantially coincident with the axis H of the machine 100, said coil 104 being placed at the connection between the two half-rotors 102a, 102b. This coil 104 is traversed by a direct current I.
Le flux (D généré par ladite bobine 104 est axial sur une partie du rotor 102 et sort dudit rotor 102 préférentiellement par les zones où l'entrefer est réduit, soit en évitant les méplats 103a, 103'a, 103b, 103'b. The flow (D generated by said coil 104 is axial over a portion of the rotor 102 and leaves said rotor 102 preferably by the areas where the air gap is reduced, or by avoiding the flats 103a, 103'a, 103b, 103'b.
Les figures 1, 2 et 3 représentent les lignes du flux généré la bobine 104. Avec le sens de circulation du courant I indiqué sur la figure , le flux (D sort en évitant les méplats 103a, 103'a du demi-rotor 102a, qui présente de ce fait deux pôles nord N. Le flux effectue alors un quart de tour pour rejoindre le demi-rotor 102b, où il entre par méplats 103b, 103'b. Le demi-rotor 102b présente de ce fait deux pôles sud Cette configuration présente deux inconvénients. FIGS. 1, 2 and 3 represent the lines of the flux generated by the coil 104. With the flow direction of the current I indicated in the figure, the flow (D leaves avoiding the flats 103a, 103'a of the half-rotor 102a, which thus has two north poles N. The flow then makes a quarter turn to reach the half-rotor 102b, where it enters by flats 103b, 103'b, the half-rotor 102b thus having two south poles This configuration has two disadvantages.
D'une part, il n'y a de pôles nord que sur un demi-rôtor et de poles sud que sur l'autre demi-rotor. Par conséquent, environ la moitié de la surface de l'entrefer est perdue, tandis que dans une machine classique, la totalité cette surface serait utilisee. <B>Il</B> en résulte une mauvaise utilisation de l'espace, rend cette machine intéressante, sauf dans les applications de grande vitesse, cryogéniques... où la bobine inductrice peut être fixée au stator. On the one hand, there are north poles only on a half-roror and south poles than on the other half-rotor. As a result, about half of the air gap surface is lost, while in a conventional machine, all of this surface would be used. <B> It </ B> results in improper use of space, makes this machine interesting, except in high speed, cryogenic applications ... where the inductor coil can be attached to the stator.
D'autre lorsque la machine tourne, on peut dire schématiquement que les lignes flux représentées sur la figure 1 se mettent en rotation synchrone avec le rotor. Le flux ne va plus traverser le stator dans un plan perpendiculaire à l'axe H, mais sensiblement parallèlement, d'où des pertes importantes, par courants induits et par hystérésis tournante. On the other hand, when the machine is running, it can be said schematically that the flow lines shown in FIG. 1 rotate synchronously with the rotor. The flux will no longer cross the stator in a plane perpendicular to the axis H, but substantially parallel, resulting in significant losses, induced currents and rotating hysteresis.
Cette disposition est naturellement limitée à un inducteur de machine synchrone, à moins que le rotor ne soit réalisé en ferrite ou en poudre de fer agglomérée, car ces matériaux sont anisotropes vis à vis flux. Une telle structure pourrait ainsi être utilisée pour une partie soumise a un flux alternatif, mais ceci conduirait à une machine coûteuse ainsi que peu puissante, du fait de la faible induction maximale de ces matériaux. This arrangement is naturally limited to a synchronous machine inductor, unless the rotor is made of ferrite or agglomerated iron powder, because these materials are anisotropic with respect to flow. Such a structure could thus be used for a part subjected to an alternating flow, but this would lead to an expensive machine as well as little power, because of the low maximum induction of these materials.
On va à présent décrire une deuxième structure de machine homopolaire 200 de l'art antérieur, dite machine à griffes, en référence à la figure Cette machine 200 présente un axe H, dit axe homopolaire, comprend un stator 201 classique, de structure cylindrique. La machine 200 comprend également un rotor 202, réalisé à partir cylindre plein dont chacune des deux parties extrêmes a été découpée afin présenter des griffes 203 et des échancrures. We will now describe a second homopolar machine structure 200 of the prior art, said claw machine, with reference to FIG. This machine 200 has an axis H, called homopolar axis, comprises a conventional stator 201, of cylindrical structure. The machine 200 also comprises a rotor 202, made from solid cylinder, each of the two end portions has been cut to present claws 203 and notches.
Un bobinage est enroulé autour du rotor 202, sur la partie centrale pleine dudit rotor Les griffes 203 sont ensuite rabattues autour de bobinage circulaire , d'axe sensiblement confondu avec l'axe H de la machine 200. A winding is wound around the rotor 202, on the solid central part of said rotor. The claws 203 are then folded around a circular winding, of axis substantially coinciding with the axis H of the machine 200.
Le flux créé par le bobinage 204 sort radialement du rotor 202 par une griffe 203, traverse l'entrefer puis le stator dans un plan perpendiculaire à l'axe H de la machine, puis retourne dans le rotor 202 radialement, par une griffe 203 adjacente. Le rotor 202 présente donc une alternance de griffes 203 nord N / sud S lorsqu'on se déplace autour dudit rotor 202. The flux created by the winding 204 leaves the rotor 202 radially from a claw 203, passes through the air gap then the stator in a plane perpendicular to the axis H of the machine, then returns to the rotor 202 radially, by an adjacent claw 203. . The rotor 202 therefore has alternating claws 203 north N / south S when moving around said rotor 202.
. Ainsi, la circulation du flux dans le stator 202 est plane, il n'y a plus vrillage comme dans la première structure de machine homopolaire de antérieur décrite précédemment en référence aux figures 1 à 3. On élimine ainsi les pertes par hystérésis tournante. . Thus, the circulation of the flow in the stator 202 is flat, there is no twisting as in the first homopolar machine structure of earlier described above with reference to Figures 1 to 3. This eliminates the losses by rotating hysteresis.
De plus, dans cette machine 200, les griffes sont ramenées tout le long de l'entrefer, ce qui permet d'utiliser la totalité de l'entrefer, comme dans une machine cylindrique classique. In addition, in this machine 200, the claws are brought all along the air gap, which allows to use the entire air gap, as in a conventional cylindrical machine.
Cette machine 200 présente également un avantage au niveau de sa fabrication, puisque le bobinage 204 peut être réalisé par tournage, les griffes 203 étant rabattues ensuite. Le circuit magnétique du rotor 202 est réalisé par découpe et emboutissage, à partir d'un tube plein. This machine 200 also has an advantage in its manufacture, since the coil 204 can be made by turning, the claws 203 are then folded. The magnetic circuit of the rotor 202 is made by cutting and stamping, from a solid tube.
II est très difficile de réaliser ce rotor de façon à y faire passer un flux alternatif. En effet, afin limiter les courants induits créés par le courant alternatif, le rotor doit être realisé en ferrite ou en tôle feuilletée, ce qui rend la machine difficile à fabriquer, chère, ou encore trop peu puissante. Ainsi, différentes machines homopolaires connues de antérieur présentent une structure qui ne peut s'appliquer qu'aux inducteurs machines synchrones. It is very difficult to make this rotor so as to pass an alternating flow. Indeed, in order to limit the induced currents created by the alternating current, the rotor must be made of ferrite or laminated sheet, which makes the machine difficult to manufacture, expensive, or too weak. Thus, different homopolar machines known from the prior art have a structure that can only be applied to synchronous machine inductors.
De plus, structures n'autorisent le passage de flux alternatifs si le rotor est réalisé en ferrite ou en poudre de fer agglomérée, qui sont matériaux anisotropes vis à vis du flux. Or, d'une part, ces matériaux sont coûteux, et, d'autre ils présentent une induction maximale faible, conduisant donc à des machines electriques peu puissantes. In addition, structures do not allow the passage of alternative flows if the rotor is made of ferrite or agglomerated iron powder, which are anisotropic materials with respect to the flow. However, on the one hand, these materials are expensive, and, on the other hand, they have a low maximum induction, thus leading to weak electrical machines.
Certaines de ces structures conduisent en outre à d'importantes pertes par hystérésis tournante dans la machine. Some of these structures also lead to significant losses by rotating hysteresis in the machine.
Le but l'invention est de créer une machine électrique homopolaire qui résolve problèmes de l'art antérieur. The object of the invention is to create a homopolar electric machine which solves problems of the prior art.
Un objectif de l'invention est de créer une machine électrique homopolaire de structure améliorée, qui permette notamment d'envisager des machines synchrones à induit (stator) homopolaire et des machines asynchrones à inducteur (stator) homopolaire, ces machines minimisant les pertes par hystérésis tournante. An object of the invention is to create a homopolar electrical machine of improved structure, which allows in particular to consider homopolar synchronous machines (stator) and asynchronous machines with homopolar inductor (stator), these machines minimizing hysteresis losses rotating.
Un autre objectif de l'invention est de créer une telle machine qui puisse en outre être étendue dans le domaine des flux alternatifs. Another object of the invention is to create such a machine which can further be extended in the field of alternative flows.
L'invention a également pour objectif de fournir une machine facilement réalisable en grande série, dans des conditions économiques intéressantes, car le circuit magnétique peut être réalisé à partir d'une seule pièce. The invention also aims to provide a machine easily achievable in large series, under advantageous economic conditions, because the magnetic circuit can be made from a single piece.
A cet effet, la machine électrique selon l'invention comporte un stator et un rotor, tels - stator ou le rotor comprend au moins une tôle ayant la forme générale d'une couronne présentant des dents sur sa paroi interne ; - et/ou le rotor ou le stator comprend au moins une tôle ayant la forme générale d'un disque présentant des dents sur sa périphérie ; les dents étant destinées à maintenir un conducteur, les extrémités libres desdites dents d'une même tôle étant situées sensiblement dans un même plan. Selon un premier mode de réalisation, la tôle est voilée. For this purpose, the electric machine according to the invention comprises a stator and a rotor, such - stator where the rotor comprises at least one sheet having the general shape of a ring having teeth on its inner wall; and / or the rotor or the stator comprises at least one sheet having the general shape of a disc having teeth on its periphery; the teeth being intended to hold a conductor, the free ends of said teeth of the same sheet being located substantially in the same plane. According to a first embodiment, the sheet is veiled.
Selon un deuxième mode réalisation, la tôle est plane, les dents sont situées alternativement d'un côté de l'autre du plan moyen de ladite tôle, et les extrémités libres desdites dents sont situées sensiblement dans le plan moyen de ladite tôle. According to a second embodiment, the sheet is flat, the teeth are located alternately on one side of the other of the mean plane of said sheet, and the free ends of said teeth are located substantially in the mean plane of said sheet.
De préférence, le stator et/ou le rotor selon l'invention comprend plusieurs tôles sensiblement identiques empilées axialement, de sorte que les dents de chacune desdites tôles se superposent. Preferably, the stator and / or the rotor according to the invention comprises several substantially identical sheets stacked axially, so that the teeth of each of said sheets are superposed.
De préférence également, l'extrémité libre de chaque dent d'une tôle a un profil tel que l'entrefer de ladite machine électrique est sensiblement inversement proportionnel au cosinus de l'angle électrique au point considéré de ladite dent. La machine électrique selon l'invention comprend au moins un conducteur formant au moins une spire forme générale annulaire, ledit conducteur étant inséré entre les dents d'une tole ou entre les dents d'un empilement de tôles et passant alternativement ' l'avant d'une dent puis à l'arrière d'une dent adjacente de ladite tôle dudit empilement de tôles. La ou les spires formées par le conducteur peuvent avoir la forme d'un anneau voilé. Also preferably, the free end of each tooth of a sheet has a profile such that the gap of said electric machine is substantially inversely proportional to the cosine of the electric angle at the point considered of said tooth. The electrical machine according to the invention comprises at least one conductor forming at least one generally annular turn, said conductor being inserted between the teeth of a sheet or between the teeth of a stack of sheets and passing alternately the front of a tooth then at the rear of an adjacent tooth of said sheet of said stack of sheets. The turns or turns formed by the driver can have the shape of a veiled ring.
De préférence, le stator et/ou le rotor comprennent plusieurs tôles ou plusieurs empilements de tôles disposés axialement et disjoints les uns des autres, le nombre desdites tôles ou desdits empilements de tôles étant un multiple du nombre de phases du courant alimentant ladite machine électrique, ou généré par ladite machine électrique. Selon l'invention, le stator et/ou le rotor de la machine électrique peuvent être enrobés dans un polymère. Preferably, the stator and / or the rotor comprise a plurality of laminations or several stacks of laminations arranged axially and disjointed from each other, the number of said laminations or said stacks of laminations being a multiple of the number of phases of the current supplying said electric machine, or generated by said electric machine. According to the invention, the stator and / or the rotor of the electric machine can be embedded in a polymer.
Le procédé de fabrication d'une machine électrique selon l'invention comprend, selon première variante, les étapes suivantes a) on découpe des tôles sensiblement identiques dans plaque métallique plane ; b) on déforme chacune desdites tôles par exemple par emboutissage ; c) on empile suivant leur axe les tôles déformées, en faisant se correspondre les parties déformées des tôles successives. The method of manufacturing an electric machine according to the invention comprises, according to the first variant, the following steps: a) cutting substantially identical sheets in flat metal plate; b) deforming each of said sheets for example by stamping; c) the deformed sheets are stacked along their axis, matching the deformed parts of the successive sheets.
Selon une deuxième variante, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes a) on découpe des tôles sensiblement identiques dans plaque métallique plane ; b) on empile les tôles suivant leur axe ; c) on déforme l'empilement de tôles par exemple par emboutissage. According to a second variant, the manufacturing method comprises the following steps: a) cutting substantially identical sheets in flat metal plate; b) the sheets are stacked along their axis; c) the stack of sheets is deformed, for example by stamping.
Le procédé de fabrication d'une machine électrique selon l'invention peut comporter, en outre, les étapes suivantes d) une fois les tôles déformées, on sépare lesdites tôles unes des autres, le cas échéant ; e) on crée une couche d'isolant sur au moins une partie d'une face de chacune desdites tôles ; f) on empile lesdites tôles en faisant se correspondre les parties déformées des tôles successives ; de sorte qu'une couche d'isolant soit intercalée entre chacune desdites tôles. Dans le cas de la deuxième variante de réalisation, de préférence, on intercale une feuille isolante entre chacune des tôles avant d'empiler lesdites tôles, la feuille isolante couvrant au moins une partie d'une face de chacune desdites tôles. De préférence également, le procédé comprend une étape supplémentaire, intervenant juste après l'étape c), ladite étape supplémentaire consistant à usiner la surface formée par les extrémités libres des dents de l'empilement de tôles, façon à obtenir une surface régulière. The method of manufacturing an electric machine according to the invention may further comprise the following steps: d) once the sheets have been deformed, said sheets are separated from each other, if necessary; e) an insulation layer is created on at least a portion of a face of each of said sheets; f) said sheets are stacked by making the deformed portions of the successive sheets correspond; so that an insulating layer is interposed between each of said sheets. In the case of the second embodiment, preferably, an insulating sheet is inserted between each of the sheets before stacking said sheets, the insulating sheet covering at least a portion of a face of each of said sheets. Also preferably, the method comprises an additional step, occurring just after step c), said additional step of machining the surface formed by the free ends of the teeth of the stack of sheets, so as to obtain a regular surface.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront lors de description suivante qui va être faite en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels - la figure 5 est une vue d'une machine électrique selon l'invention parallèlement à son axe ; - la figure 6 est une vue partielle en perspective d'un stator selon l'invention, selon un premier mode de réalisation ; - la figure 7 est une vue partielle en perspective d'un stator selon l'invention, selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 8 est une vue d'une machine électrique parallèlement à son axe, selon une première application de l'invention ; - la figure 9 est une vue en perspective d'une machine électrique, selon une deuxième application de l'invention ; - la figure 10 est une vue de la galette 12a de la figure 9, parallèlement à son - la figure 11 est une vue de la galette 12b de la figure 9, parallèlement à son axe ; - la figure 12 est une vue de la galette 12c de la figure 9, parallèlement à son axe ; - la figure 13 est une vue de détail du stator et du rotor la machine électrique selon l'invention ; - la figure 14 est une vue en élévation d'une dent d'une tôle selon l'invention. On va tout.d'abord décrire la structure de la machine électrique selon l'invention. Une telle machine électrique comprend un stator et un rotor. De façon connue, le stator peut être placé autour du rotor, ou à l'intérieur de celui-ci, afin de réaliser une machine inversée. Dans la suite de la description, on se placera dans le cas ' le stator est situé autour du rotor, et dans le cas d'une machine synchrone asynchrone, sans que cela limite la portée de l'invention. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description which will be made with reference to the accompanying drawings, among which - Figure 5 is a view of an electric machine according to the invention parallel to its axis; FIG. 6 is a partial perspective view of a stator according to the invention, according to a first embodiment; FIG. 7 is a partial perspective view of a stator according to the invention, according to a second embodiment; - Figure 8 is a view of an electric machine parallel to its axis, according to a first application of the invention; FIG. 9 is a perspective view of an electric machine, according to a second application of the invention; - Figure 10 is a view of the slab 12a of Figure 9, parallel to its - Figure 11 is a view of the slab 12b of Figure 9, parallel to its axis; - Figure 12 is a view of the slab 12c of Figure 9, parallel to its axis; FIG. 13 is a detailed view of the stator and the rotor of the electric machine according to the invention; - Figure 14 is an elevational view of a tooth of a sheet according to the invention. First of all we will describe the structure of the electric machine according to the invention. Such an electric machine comprises a stator and a rotor. In known manner, the stator may be placed around the rotor, or inside it, in order to produce an inverted machine. In the following description, it will be placed in the case 'the stator is located around the rotor, and in the case of an asynchronous synchronous machine, without limiting the scope of the invention.
On se reportera aux figures 5 à 7, qui illustrent la structure de stator selon l'invention dans le cas d'une machine à 8 pôles avec un rotor classique à aimants permanents. Cependant, le stator selon l'invention permet de réaliser des polarités quelconques. Reference will be made to FIGS. 5 to 7, which illustrate the stator structure according to the invention in the case of an 8-pole machine with a conventional rotor with permanent magnets. However, the stator according to the invention makes it possible to carry out any polarities.
Le stator comprend au moins une tôle 2, et de préférence un empilement de tôles 2, que représenté sur les figures 5 à 7. The stator comprises at least one sheet 2, and preferably a stack of sheets 2, which is represented in FIGS. 5 to 7.
Chaque tôle 2 a la forme générale d'une couronne d'axe 6 d'épaisseur e. Cette couronne présente deux faces, qui peuvent être sensiblement planes, dites respectivement face avant et face arrière , ainsi qu'une paroi interne, définie comme étant la surface cylindrique intérieure de la couronne. Each sheet 2 has the general shape of a ring of axis 6 of thickness e. This ring has two faces, which may be substantially flat, respectively called front face and rear face, and an inner wall, defined as being the inner cylindrical surface of the ring.
Le plan perpendiculaire à l'axe 6 de la tôle 2 et passant sensiblement à mi épaisseur de ladite tôle 2 sera par la suite appelé plan moyen de la tôle 2. Sur la paroi interne de cette couronne se trouvent des dents, qui peuvent par exemple être sensiblement planes et situées dans le même plan que la couronne. Ces dents ont la forme générale d'un parallélépipede et sont dirigées vers l'axe 6 de ladite couronne. The plane perpendicular to the axis 6 of the sheet 2 and passing substantially mid thickness of said sheet 2 will subsequently be called the middle plane of the sheet 2. On the inner wall of this ring are teeth, which may for example be substantially flat and located in the same plane as the crown. These teeth have the general shape of a parallelepipede and are directed towards the axis 6 of said ring.
Chaque dent est liée par une première face à la paroi interne de la tôle 2, la face opposée de ladite dent, que l'on nommera par la suite extrémité libre de la dent étant dirigée sensiblement vers l'axe 6 de la tôle 2. Each tooth is connected by a first face to the inner wall of the sheet 2, the opposite face of said tooth, which will be named later free end of the tooth being directed substantially towards the axis 6 of the sheet 2.
Les tôles 2 identiques sont empilées suivant leur axe 6, de sorte que les dents de chacune desdites tôles 2 se superposent. Dans cas d'une machine de 3kW, l'épaisseur e desdites toles 2 peut varier entre 01 mm (cas d'un fonctionnement à 400 Hz) et 1 mm exemple (cas d'un fonctionnement à 50 Hz). L'empilement de tôles 2 peut avoir une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 cm. Bien entendu, ces valeurs ne sont données qu'à titre indicatif. The identical sheets 2 are stacked along their axis 6, so that the teeth of each of said sheets 2 are superimposed. In case of a machine of 3kW, the thickness e of said sheets 2 can vary between 01 mm (case of operation at 400 Hz) and 1 mm example (case of operation at 50 Hz). The stack of sheets 2 may have a thickness of between 0.5 and 1 cm. Of course, these values are only indicative.
L'empilement de tôles 2 présente deux faces sensiblement planes 2a, 2b, dites respectivement face avant et face arrière , ainsi qu' paroi interne 3, définie comme étant la surface cylindrique intérieure de la couronne. The stack of sheets 2 has two substantially planar faces 2a, 2b, respectively called front face and back face, and the inner wall 3, defined as being the inner cylindrical surface of the crown.
On définit également un plan moyen de l'empilement de tôles 2, perpendiculaire à l'axe 6, et passant sensiblement à mi épaisseur dudit empilement de tôles 2. On qualifiera d' avant tout élément situé dans le demi plan délimité par ledit plan moyen et contenant la-face 2a de l'empilement de tôles 2, et d' arrière tout élément situé dans le demi plan délimité par ledit plan moyen et contenant la face de l'empilement de tôles 2. An average plane of the stack of sheets 2, perpendicular to the axis 6, is also defined, and passes substantially mid-thickness of said stack of sheets 2. It will be described before any element located in the half-plane delimited by said average plane and containing the face 2a of the stack of sheets 2, and rear any element located in the half plane defined by said mean plane and containing the face of the stack of sheets 2.
Sur la paroi interne 3 de cette couronne se trouvent des dents 4, formées par l'empilement des dents de chacune des tôles 2. On the inner wall 3 of this ring are teeth 4, formed by stacking the teeth of each of the sheets 2.
Chaque dent 4, qui présente une forme générale de parallélépipède, est liée par une première face à la paroi interne 3 de l'empilement de tôles 2, la face opposée 5 de ladite dent 4, que l'on nommera par la suite extrémité libre de la dent étant dirigée sensiblement vers l'axe 6 de l'empilement de tôles 2. Chaque dent 4 présente également deux faces opposées 4a, 4b, correspondant aux faces 2a, 2b de l'empilement de tôles 2. Each tooth 4, which has a generally parallelepipedal shape, is connected by a first face to the inner wall 3 of the stack of sheets 2, the opposite face 5 of said tooth 4, which will be called thereafter free end the tooth being directed substantially towards the axis 6 of the sheet stack 2. Each tooth 4 also has two opposite faces 4a, 4b, corresponding to the faces 2a, 2b of the stack of sheets 2.
Les dents 4 forment ainsi des encoches 7 dans lesquelles vient se placer un conducteur 8 formant bobinage de la machine électrique. Le nombre de dents 4 est donc pair et dépend du nombre de pôles de la machine électrique. The teeth 4 thus form notches 7 in which is placed a conductor 8 forming a winding of the electric machine. The number of teeth 4 is therefore even and depends on the number of poles of the electric machine.
La machine électrique comprend au moins un conducteur 8, de forme générale circulaire, disposé dans les encoches 7 formées par les dents 4. Comme représenté sur la figure 5, le conducteur 8 passe alternativement d'un premier côté d'une dent 4 puis du côté opposé d'une dent 4 adjacente. The electrical machine comprises at least one conductor 8, of generally circular shape, arranged in the notches 7 formed by the teeth 4. As shown in FIG. 5, the conductor 8 passes alternately from a first side of a tooth 4 and then from the opposite side of an adjacent tooth 4.
Afin que le flux généré le conducteur 8 soit situé dans un plan au niveau de l'entrefer, la structure l'empilement de tôles 2 est telle que les extrémités libres 5 des dents 4 tôle 2 sont situées dans un même plan. Ainsi, il n'y a aucune perte par hysterésis tournante, ni pertes par courants de Foucault supplémentaires. So that the flow generated the conductor 8 is located in a plane at the air gap, the structure of the sheet stack 2 is such that the free ends 5 of the teeth 4 sheet 2 are located in the same plane. Thus, there is no spin hysteresis loss or additional eddy current losses.
La figure 6 illustre premier mode de réalisation de l'invention. Figure 6 illustrates first embodiment of the invention.
Selon ce premier mode de réalisation, les dents 4 sont décalées par rapport au plan moyen de l'empilement de tôles, les extrémités libres 5 des dents 4 étant alternativement situées d'un-côté et de l'autre dudit plan moyen. According to this first embodiment, the teeth 4 are offset relative to the mean plane of the stack of sheets, the free ends 5 of the teeth 4 being alternately located on one side and the other of said middle plane.
De plus, l'empilement tôles 2 est voilé, de façon à ramener les extrémités libres 5 des dents 4 de l'empilement de tôles 2 dans un même plan. Les dents 4 restent planes, mais elles ne sont pas coplanaires. Le conducteur 8 est lui- même plan. In addition, the stack of sheets 2 is veiled, so as to bring the free ends 5 of the teeth 4 of the stack of sheets 2 in the same plane. The teeth 4 remain flat, but they are not coplanar. The driver 8 is itself plane.
Selon un deuxième mode réalisation, représenté sur la figure 7, l'empilement de tôles 2 reste plan. Comme dans le premier mode de réalisation, les dents 4 sont décalées par rapport plan moyen de l'empilement de tôles 2, deux dents 4 adjacentes étant alternativement situées d'un côté et de l'autre dudit plan moyen. According to a second embodiment, shown in FIG. 7, the stack of sheets 2 remains plane. As in the first embodiment, the teeth 4 are offset relative to the average plane of the stack of sheets 2, two adjacent teeth 4 being alternately located on one side and the other of said mean plane.
Cependant, les extrémites libres 5 des dents 4 sont ramenées dans un même plan. Ce plan est par exemple sensiblement confondu avec le plan moyen dudit empilement de tôles 2. However, the free extremities 5 of the teeth 4 are brought into the same plane. This plane is for example substantially coincident with the average plane of said stack of sheets 2.
Dans ce mode de réalisation, les dents 4 ne sont plus planes, mais recourbées, le conducteur 8 étant plan. II est également proposé (mais non représenté) une structure stator 1 dans laquelle l'empilement de tôles 2 et les dents 4 sont situées dans même plan, le conducteur 8 étant voilé afin de s'insérer entre lesdites dents 4. On retrouve alors la configuration de la machine monophasée à une seule encoche par bobine et par phase, où chaque dent correspond à un pôle. In this embodiment, the teeth 4 are no longer flat, but curved, the conductor 8 being flat. It is also proposed (but not shown) a stator structure 1 in which the stack of sheets 2 and the teeth 4 are located in the same plane, the conductor 8 being veiled to fit between said teeth 4. single-phase machine configuration with a single notch per coil and per phase, where each tooth corresponds to one pole.
Dans tous les modes de réalisation, le conducteur 8 comprend au moins une spire de forme générale annulaire. Le diamètre du conducteur 8 ainsi que le nombre de spires dépendent de la tension et du courant. On peut également envisager que le conducteur 8 soit un tube creux. In all embodiments, the conductor 8 comprises at least one turn of generally annular shape. The diameter of the conductor 8 as well as the number of turns depends on the voltage and the current. It can also be envisaged that the conductor 8 is a hollow tube.
Le conducteur 8 peut être monobrin ou former plusieurs spires (fil bobinés en parallèle, fils torsadés, fil de Litz, fil Roebel...) disposées de façon quelconque dans les encoches, sur une hauteur quelconque inférieure ' la hauteur des dents 4. The conductor 8 may be single-stranded or may form several turns (wire wound in parallel, twisted wires, Litz wire, Roebel wire, etc.) arranged in any way in the notches, to any height below the height of the teeth 4.
Ces spires peuvent être planes ou voilées, suivant la structure de l'empilement de tôles de façon à pouvoir être insérées entre les dents 4. These turns may be flat or veiled, depending on the structure of the stack of sheets so as to be inserted between the teeth 4.
L'insertion du conducteur 8 entre les dents 4 peut se faire de deux façons - si le conducteur 8 est souple, on peut le déformer et l'inserer relativement facilement dans l'empilement de tôles 2 ; - si le conducteur 8 est rigide, il est d'abord mis en forme, par exemple à l'aide d'une machine-outil, puis on déforme les dents 4 de l'empilement de tôles 2 afin pouvoir facilement insérer ledit conducteur 8, une fois le conducteur 8 mis en place, on redonne aux dents 4 la forme et la position souhaitée. The insertion of the conductor 8 between the teeth 4 can be done in two ways - if the conductor 8 is flexible, it can deform and insert relatively easily into the stack of sheets 2; if the conductor 8 is rigid, it is first shaped, for example by means of a machine tool, then the teeth 4 of the stack of sheets 2 are deformed in order to easily insert said conductor 8 once the driver 8 has been put in place, the teeth 4 are given the shape and the desired position.
La structure cylindrique du bobinage autorise un refroidissement liquide, en circuit ouvert ou fermé (échanges de liquide en phase vapeur). The cylindrical structure of the winding allows liquid cooling in open or closed circuit (liquid vapor phase exchanges).
L'invention prévoit également une structure de stator 1 mixte, combinant les différents modes de réalisation (tout en gardant les extrémités libres 5 des dents 4 même empilement de tôles 2 dans un même plan), le conducteur 8 pouvant même être plan ou voilé. The invention also provides a mixed stator structure 1, combining the various embodiments (while keeping the free ends 5 teeth 4 same stack of sheets 2 in the same plane), the conductor 8 can even be flat or veiled.
De façon similaire, cette disposition peut être appliquée à un rotor, en utilisant même principe d'alternance des passages du conducteur 8 entre des dents. deux parties de la machine peuvent également être réalisées de cette façon. Dans la suite de la description, on appellera galette l'ensemble comprenant un empilement de tôles 2 et un conducteur 8 bobiné entre les dents 4 dudit empilement de tôles 2. Similarly, this arrangement can be applied to a rotor, using the same alternating principle of the passages of the conductor 8 between teeth. two parts of the machine can also be made in this way. In the remainder of the description, the combination comprising a stack of sheets 2 and a conductor 8 wound between the teeth 4 of said stack of sheets 2 will be called a slab.
On va à present décrire différentes applications de machines utilisant une des structures stator qui vient d'être décrite. We will now describe different applications of machines using one of the stator structures that has just been described.
Le stator tel qu'il vient d'être décrit peut être placé comme illustré sur la figure afin de réaliser un alternateur monophasé. L'intérêt de cette structure réside dans la réalisation de machines plates, de grand diamètre, présentant nombre important de pôles. The stator as just described can be placed as illustrated in the figure to achieve a single-phase alternator. The interest of this structure lies in the production of flat machines, of large diameter, having a large number of poles.
En mode moteur, une telle machine ne démarre pas, même si une fois lancée elle produit un couple, en raison de sa structure monophasée. In motor mode, such a machine does not start, even if once launched it produces a torque, because of its single-phase structure.
Une première solution consiste donc à utiliser des spires de Fragger 10, qui déphasent le flux émis par le stator 1, afin de recréer des conditions de fonctionnement à peu près diphasées. Ceci est illustré sur la figure 8. Une spire de Fragger 10 est positionnée autour de chacune des dents 4 de l'empilement de tôles 2, au niveau d'un angle de l'extrémité libre 5 de ladite dent 4. II est également possible de ne positionner de spire de Fragger qu'autour d'une dent sur deux. A first solution consists in using Fragger turns 10, which phase shift the flux emitted by the stator 1, in order to recreate operating conditions that are approximately two-phase. This is illustrated in FIG. 8. A Fragger turn 10 is positioned around each of the teeth 4 of the stack of sheets 2, at an angle of the free end 5 of said tooth 4. It is also possible to position Fragger's turn only around one tooth out of two.
Dans cette configuration, la machine démarre très bien sous faible couple, et présente toutes les caractéristiques des machines monophasées à spire Fragger traditionnelles. Cette structure est intéressante pour réaliser machines plates de grand diamètre, ce qui n'est pas accessible aux versions actuelles, où la bobine n'est pas statorique et où seulement deux pôles peuvent être réalisés. In this configuration, the machine starts very well under low torque, and has all the features of traditional single phase Fragger turn machines. This structure is interesting for making flat machines large diameter, which is not accessible to current versions, where the coil is not stator and where only two poles can be made.
structure de stator selon l'invention permet de réaliser un moteur polyphasé, alimenté par le secteur ou par une alimentation électronique. Plusieurs galettes (comprenant un empilement de tôles 2 et un conducteur 8) telles que précédemment décrites sont positionnées autour du rotor. Elles sont alors decalées d'un angle électrique adéquat (90 en diphasé 360 /nombre de phases en polyphasé à plus de deux phases). II est également possible de positionner les galettes en phase, le décalage se faisant alors sur le rotor. stator structure according to the invention allows a polyphase motor powered by the sector or by an electronic power supply. Several slabs (comprising a stack of sheets 2 and a conductor 8) as previously described are positioned around the rotor. They are then shifted by a suitable electrical angle (90 in two-phase 360 / number of phases in polyphase to more than two phases). It is also possible to position the wafers in phase, the offset then being on the rotor.
figures 9 à 12 représentent une telle réalisation, dans cas d'une machine triphasée à 8 pôles. Figures 9 to 12 show such an embodiment, in the case of a three-phase 8-pole machine.
. Trois galettes coaxiales, formant stator, sont positionnées autour du rotor 11 et sont déphasées les unes par rapport aux autres. . Three coaxial pancakes, forming a stator, are positioned around the rotor 11 and are out of phase with each other.
Le principe de fonctionnement est le suivant : chaque galette voit une tension induite déphasée temporellement en raison des déphasages angulaires desdites galettes ou du rotor. Si ces déphasages sont dans le rapport correct (90 en diphasé et 360 /nombre de phases en polyphasé à plus de deux phases), alors les tensions induites dans le stator formeront un système polyphasé équilibré, apte à une alimentation électronique secteur de même nombre de phases. The operating principle is as follows: each wafer sees an induced voltage phase-shifted temporally due to the angular phase shifts of said wafers or the rotor. If these phase shifts are in the correct ratio (90 in two-phase and 360 / number of phases in polyphase to more than two phases), then the voltages induced in the stator will form a polyphase balanced system, suitable for an electronic power supply sector of the same number of phases.
Dans le cas de la machine représentée sur les figures 9 a 12, une première galette 12a est positionnée autour du rotor 11, au niveau d'une première extrémité dudit rotor 11, et sert de référence pour le positionnement des deux autres galettes. Une deuxième galette 12b, placée en position médiane sur le rotor 11, présente par rapport à la première galette 12a un décalage angulaire mecanique de a = 30 , soit 120 électrique. Une troisième galette 12c, placée niveau de la deuxième extrémité du rotor 11, présente un décalage angulaire mécanique P = 60 par rapport à la première galette 12a, soit un déphasage électrique de 240 . La structure telle que décrite dans la présente invention permet notamment de réaliser les différents types machines polyphasées suivants (le rotor pouvant être interne ou externe) - stator polyphasé à galettes avec un rotor synchrone à aimants, bobiné, ou homopolaire (classique selon l'invention) ; - stator polyphasé à galettes avec un rotor asynchrone à cage ou bobiné ; - stator polyphasé à galettes avec un rotor asynchrone à cage ou bobiné classique ou homopolaire selon l'invention (dans ce cas il faut placer au moins deux galettes rotorique par galette statorique) ; - stator polyphasé à galettes avec un rotor passif encoché pour un fonctionnement à réluctance variable, des dents pouvant être aménagées dans le stator et le rotor afin d'obtenir une réduction de la vitesse et une augmentation du couple, conformément au fonctionnement classique des moteurs à réluctance. In the case of the machine shown in Figures 9 to 12, a first wafer 12a is positioned around the rotor 11, at a first end of said rotor 11, and serves as a reference for positioning the other two wafers. A second wafer 12b, placed in the middle position on the rotor 11, has, with respect to the first wafer 12a, a mechanical angular offset of a = 30, ie 120 electrical. A third wafer 12c, placed at the level of the second end of the rotor 11, has a mechanical angular offset P = 60 relative to the first wafer 12a, an electrical phase shift of 240. The structure as described in the present invention makes it possible, in particular, to produce the following types of polyphase machines (the rotor may be internal or external) - polyphase stator with wafers with a synchronous rotor with magnets, wound, or homopolar (conventional according to the invention ); polyphase stator with an asynchronous cage or wound rotor; polyphase stator with wafers with an asynchronous rotor cage or wound conventional or homopolar according to the invention (in this case it is necessary to place at least two rotor wafers per stator slab); - polyphase stator with a notched passive rotor for variable reluctance operation, teeth that can be arranged in the stator and the rotor to obtain a reduction in speed and an increase in torque, in accordance with the conventional operation of the motors. reluctance.
Dans le cas d'une machine polyphasée réalisée par empilement axial de galettes monophasées, il indispensable de laisser un espace entre les galettes, afin d'éviter les courts-circuits magnétiques. Les parties de la surface cylindrique du rotor 11 situées entre deux galettes successives ne sont donc pas soumises au champ magnétique créé par les conducteur 8. In the case of a polyphase machine produced by axial stacking of single-phase wafers, it is essential to leave a space between the wafers, in order to avoid magnetic short circuits. The parts of the cylindrical surface of the rotor 11 located between two successive slabs are therefore not subjected to the magnetic field created by the conductor 8.
Afin de compenser cette perte, on peut intercaler entre chaque tôle 2 de l'empilement de tôles 2 une cale 13, au niveau des dents 4, comme représenté sur la figure 13. Ces cales sont de préférence ferromagnétiques et peuvent comporter un isolant. In order to compensate for this loss, it is possible to insert between each sheet 2 of the stack of sheets 2 a shim 13 at the teeth 4, as shown in FIG. 13. These shims are preferably ferromagnetic and may comprise an insulator.
Lorsque toutes les tôles sont empilées, les couronnes des tôles 2 sont jointives sauf au niveau dents 4, du fait de la présence de ces cales. L'épaisseur de l'empilement tôles 2 est donc plus importante au niveau des dents 4. Ainsi, il en résulte une meilleure utilisation de l'entrefer, le rotor 11 voyant une surface statorique presque totalement uniforme. Cette concentration tridimensionnelle du flux améliore le rendement du moteur. On peut obtenir la même forme de stator avec la ferrite ou de la poudre de fer agglomérée. De préférence, les dents 4 de l'empilement de tôles 2 ont la forme générale d'un parallélépipède, mais l'extrémité libre 5 desdites dents 4 peut presenter un profil de type sensiblement sinusoïdal. When all the sheets are stacked, the crowns of the sheets 2 are joined except at the teeth level 4, because of the presence of these wedges. The thickness of the stack of sheets 2 is therefore greater at the level of the teeth 4. Thus, this results in a better use of the gap, the rotor 11 seeing a stator surface almost completely uniform. This three-dimensional concentration of the flow improves the efficiency of the engine. The same form of stator can be obtained with ferrite or agglomerated iron powder. Preferably, the teeth 4 of the stack of sheets 2 have the general shape of a parallelepiped, but the free end 5 of said teeth 4 may have a substantially sinusoidal type profile.
effet, l'invention prévoit de calibrer l'entrefer qui apparaît sous chacun des poles de façon à donner à la force électromotrice induite une forme adaptée à la source d'alimentation. Dans le cas d'une force électromotrice induite sinusoïdale, la valeur de l'entrefer est une fonction voisine de E = E. I cos(8), où l'angle électrique 8 est défini à partir du centre du pôle et Eo est l'entrefer en ce meure centre (voir figure 14). Cette configuration permet de réduire l'entrefer en version asynchrone, car les pertes par pulsation de dents, dues flux zigzag, disparaissent, en raison du non-encochage des pôles. Indeed, the invention provides for calibrating the air gap that appears under each of the poles so as to give the induced electromotive force a shape adapted to the power source. In the case of a sinusoidal induced electromotive force, the value of the gap is a function close to E = E. I cos (8), where the electrical angle θ is defined from the center of the pole and Eo is the gap at this center (see Figure 14). This configuration makes it possible to reduce the gap in the asynchronous version, because the pulsation losses of teeth due to zigzag flux disappear because of the non-notching of the poles.
Les pertes par pulsation de dents, dues au flux zigzag, peuvent être réduites encore davantage si les dents 4 de l'empilement de tôles 2 sont légèrement vrillées par rapport à un axe radial passant en leur centre. The tooth pulsation losses, due to the zigzag flow, can be further reduced if the teeth 4 of the stack of sheets 2 are slightly twisted with respect to a radial axis passing in their center.
Cependant, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ni aux machines qui ont été énumérées, puisque l'invention permet de remplacer totalement le stator ou le rotor complet d'une machine cylindrique. However, the invention is not limited to the embodiments which have been described nor to the machines which have been listed, since the invention makes it possible to completely replace the stator or the complete rotor of a cylindrical machine.
Le rotor peut être de nature homopolaire, notamment avec le meure type de structure : dans ce cas, le rotor comprend au moins une tôle ayant la forme générale d'un disque, présentant, sur sa périphérie, des dents destinées à maintenir un bobinage, les extrémités libres des dents d'une même tôle étant sensiblement coplanaires. Comme pour le stator, la tôle peut être voilée et les dents planes ou la tôle peut être plane et les dents recourbées. De préférence, rotor comprend un empilement axial de tôles identiques. The rotor may be homopolar in nature, in particular with the meure type of structure: in this case, the rotor comprises at least one sheet having the general shape of a disc, having, on its periphery, teeth intended to maintain a winding, the free ends of the teeth of the same sheet being substantially coplanar. As for the stator, the sheet can be veiled and the flat teeth or the sheet can be flat and the teeth bent. Preferably, the rotor comprises an axial stack of identical sheets.
rotor peut également être à cage, de type classique, bobiné ou en court- circuit. Si le rotor est bobiné, le conducteur peut être fixe, ce qui élimine tout contact tournant. Un rotor passif donne un fonctionnement du type à réluctance variable (pas à pas). Comme cela a été précisé plus haut, il est possible de réaliser une machine inversée, en plaçant le stator à l'intérieur, et en adaptant la structure qui vient d'être décrite. rotor can also be cage, conventional type, wound or short circuit. If the rotor is wound, the conductor can be fixed, eliminating any rotating contact. A passive rotor provides variable reluctance type (step-by-step) operation. As mentioned above, it is possible to make an inverted machine, placing the stator inside, and adapting the structure just described.
Cette structure de machine électrique est d'un très grand intéret pour les moteurs plats, ainsi que pour la réalisation de machines lentes multipolaires de bonne qualite. Cette structure permet entre autres d'éliminer un étage de réduction mécanique ou encore d'utiliser une alimentation à haute fréquence (400 Hz par exemple) d'où un gain de puissance qui compense largement la perte dimensionnelle théorique. This structure of electric machine is of great interest for flat motors, as well as for the realization of slow multipolar machines of good quality. This structure makes it possible, among other things, to eliminate a mechanical reduction stage or else to use a high-frequency power supply (400 Hz for example), hence a gain in power that more than compensates for the theoretical dimensional loss.
Un tel moteur peut être de type synchrone, asynchrone, à réluctance variable, ou mixte. Such a motor can be synchronous, asynchronous, variable reluctance, or mixed type.
. Ce type de, structure peut également s'appliquer à une machine à courant continu. . This type of structure can also be applied to a DC machine.
L'ensemble composé du stator 1 et du rotor peut être placé dans un carter standard, par exemple en aluminium. The assembly consisting of the stator 1 and the rotor can be placed in a standard housing, for example aluminum.
II est également possible de réaliser un enrobage du stator et/ou rotor dans un polymère, notamment lorsque les tôles 2 sont voilées. Ce polymere peut être par exemple polyamide. Cet enrobage permet de rigidifier l'ensemble (et notamment d'éviter la vibration des dents 4 lors du fonctionnement de la machine), mais également d'assurer une isolation électrique. Un autre avantage de l'enrobage par un polymère réside dans la faible densité de ce matériau, qui permet d'obtenir une machine plus légère. It is also possible to perform a coating of the stator and / or rotor in a polymer, especially when the sheets 2 are veiled. This polymer can be for example polyamide. This coating makes it possible to stiffen the assembly (and in particular to avoid the vibration of the teeth 4 during operation of the machine), but also to provide electrical insulation. Another advantage of the coating with a polymer lies in the low density of this material, which makes it possible to obtain a lighter machine.
On va maintenant décrire le procédé de fabrication du stator 1 de machine électrique selon l'invention. Bien entendu, la fabrication d'un rotor structure similaire s'effectue de façon analogue. The method of manufacturing the stator 1 of an electric machine according to the invention will now be described. Of course, the manufacture of a similar structure rotor is carried out analogously.
Les tôles 2 sont tout d'abord découpées dans une plaque plane. Selon une première variante, chacune des tôles 2 est alors déformee par emboutissage, ou tout autre moyen équivalent, lesdites tôles 2 étant ensuite empilées selon leur axe 6, de sorte que les parties déformées des toles 2 successives se correspondent. The sheets 2 are first cut in a flat plate. According to a first variant, each of the sheets 2 is then deformed by stamping, or any other equivalent means, said sheets 2 being then stacked along their axis 6, so that the deformed parts of the successive sheets 2 correspond.
Selon une deuxième variante, les tôles 2 sont d'abord empilées selon leur axe 6, puis l'ensemble est déformé par emboutissage, ou tout autre moyen équivalent. Dans cette deuxième variante, les cales 13 sont positionnees au niveau des dents entre deux tôles 2 successives, avant déformation. cales 13 peuvent comporter une partie isolante. In a second variant, the sheets 2 are first stacked along their axis 6, then the assembly is deformed by stamping, or any other equivalent means. In this second variant, the shims 13 are positioned at the teeth between two successive sheets 2, before deformation. shims 13 may comprise an insulating part.
Pour un fonctionnement de la machine électrique, le centrage des toles 2 doit être regulier (au centième près, par exemple). A cet effet, une fois les tôles 2 deformées et empilées, la surface formée par les extrémités libres des dents 4 usinée de façon à ce qu'on obtienne une surface régulière. For operation of the electric machine, the centering of the sheets 2 must be regular (to the nearest hundredth, for example). For this purpose, once the sheets 2 deformed and stacked, the surface formed by the free ends of the teeth 4 machined so that we obtain a regular surface.
Dans le d'un stator 1, l'intérieur peut être usiné à l'aide d'une fraiseuse, ou par tournage ou brochage. In the case of a stator 1, the inside can be machined using a milling machine, or by turning or broaching.
Une fois les tôles 2 déformées, selon la première ou la deuxième variante, on peut créer, sur chacune des tôles 2, une couche d'isolant sur au moins une partie d'une des deux faces desdites tôles 2. Once the sheets 2 deformed, according to the first or second variant, can be created on each of the sheets 2, an insulating layer on at least a portion of one of the two faces of said sheets 2.
En effet, l'étape précédente d'usinage a créé des ponts entre les tôles 2, pouvant provoquer des micro courts-circuits et ainsi causer des pertes. Indeed, the previous machining step has created bridges between the sheets 2, which can cause micro-shorts and thus cause losses.
Cette couche d'isolant peut être créée par l'application d'un vernis ou la formation d'une couche d'oxyde, par exemple par oxydation au four. Pour cela, il est nécessaire, à l'issue de la déformation de l'empilement de tôles 2 selon la deuxième variante, que les tôles 2 soient séparées les unes des autres. II est également possible d'utiliser des tôles préisolées. This layer of insulation can be created by the application of a varnish or the formation of an oxide layer, for example by oxidation in the oven. For this, it is necessary, after the deformation of the stack of sheets 2 according to the second variant, that the sheets 2 are separated from each other. It is also possible to use pre-insulated sheets.
On empile alors les tôles 2, en faisant se correspondre les parties déformées des tôles 2 successives. Une couche d'isolant doit être intercalée entre chacune des tôles 2, cet isolant peut être déposé sur les deux faces des cales 13 (voir figure 13). The sheets 2 are then stacked, making the deformed parts of the successive sheets 2 correspond. An insulating layer must be interposed between each of the sheets 2, this insulator can be deposited on both sides of the shims 13 (see Figure 13).
Si on utilise la deuxième variante pour déformer les tôles une autre manière de supprimer les micro courts-circuits consiste à intercaler une feuille isolante entre deux tôles 2 successives, et ce avant de déformer l'ensemble de tôles 2. En effet, la présence de cette feuille permet d'éviter le frottement des tôles 2 les unes sur autres, et donc de remédier à une destruction partielle de l'isolant entre tôles lors de l'emboutissage. Cette feuille peut avoir surface limitée aux dents. If the second variant is used to deform the sheets, another way of eliminating the micro-shorts consists in inserting an insulating sheet between two successive sheets 2, and this before deforming the set of sheets 2. Indeed, the presence of this sheet avoids the friction of the sheets 2 on each other, and therefore to remedy a partial destruction of the insulation between sheets during stamping. This leaf may have a surface limited to the teeth.
Quelle soit la manière employée pour limiter les micro courts-circuits, la surface de l'isolant peut être restreinte à une face des dents, et ne pas couvrir l'ensemble d'une face d'une-tôle 2. Whatever the way used to limit micro short circuits, the surface of the insulation may be restricted to one side of the teeth, and not cover the entire face of a sheet 2.
Un avantage supplémentaire de l'invention réside donc dans la facilité de réalisation la structure décrite ci-dessus. An additional advantage of the invention therefore lies in the ease of realization of the structure described above.
Par ailleurs l'invention permet de faciliter la gestion des stocks de pièces détachées en réduisant la diversité des parties actives.Moreover, the invention makes it possible to facilitate the management of the stocks of spare parts by reducing the diversity of the active parts.
Claims (20)
Priority Applications (1)
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| FR0006298A FR2809240A1 (en) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | Homo-polar electrical machine and fabrication method, uses stampings from a flat metallic sheet, shaped teeth to support conductors |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005005602A1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-24 | Siemens Ag | Electric machine with grooves |
| FR2969409A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-22 | Francecol Technology | ROTATING ELECTRIC MACHINE HOMOPOLAR STRUCTURE DITE DOUBLE. |
| WO2012085434A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Federal Mogul Sintertech | Magnetic coil and method for making such a coil. |
| WO2016016591A2 (en) | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Francecol Technology | Rotary electrical machine with homopolar structure |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE462595A (en) * | ||||
| GB504800A (en) * | 1937-11-01 | 1939-05-01 | George William Rawlings | Improvements in or relating to laminated magnetic elements |
| US2528023A (en) * | 1944-02-02 | 1950-10-31 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Stator for electric machines |
| DE1788017A1 (en) * | 1966-03-17 | 1972-01-20 | Krupp Gmbh | Method for producing a claw pole body, in particular for a motor vehicle alternator |
| GB2014373A (en) * | 1978-02-08 | 1979-08-22 | Hitachi Ltd A | A-C commutator motor |
| JPS5625358A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Toshiba Corp | Revolving-armature type synchronous machine |
| WO1993007671A1 (en) * | 1991-10-09 | 1993-04-15 | General Electric Company | Skewing of pole laminations of a switched reluctance machine to reduce acoustic noise |
| DE19549180A1 (en) * | 1995-12-30 | 1997-07-03 | Bosch Gmbh Robert | Stator for electrical machine |
-
2000
- 2000-05-17 FR FR0006298A patent/FR2809240A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE462595A (en) * | ||||
| GB504800A (en) * | 1937-11-01 | 1939-05-01 | George William Rawlings | Improvements in or relating to laminated magnetic elements |
| US2528023A (en) * | 1944-02-02 | 1950-10-31 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Stator for electric machines |
| DE1788017A1 (en) * | 1966-03-17 | 1972-01-20 | Krupp Gmbh | Method for producing a claw pole body, in particular for a motor vehicle alternator |
| GB2014373A (en) * | 1978-02-08 | 1979-08-22 | Hitachi Ltd A | A-C commutator motor |
| JPS5625358A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Toshiba Corp | Revolving-armature type synchronous machine |
| WO1993007671A1 (en) * | 1991-10-09 | 1993-04-15 | General Electric Company | Skewing of pole laminations of a switched reluctance machine to reduce acoustic noise |
| DE19549180A1 (en) * | 1995-12-30 | 1997-07-03 | Bosch Gmbh Robert | Stator for electrical machine |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 078 (E - 058) 22 May 1981 (1981-05-22) * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005005602A1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-24 | Siemens Ag | Electric machine with grooves |
| WO2012085438A3 (en) * | 2010-12-21 | 2013-12-27 | Sintertech | Rotating electrical machine with so‑called double homopolar structure |
| FR2969409A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-22 | Francecol Technology | ROTATING ELECTRIC MACHINE HOMOPOLAR STRUCTURE DITE DOUBLE. |
| WO2012085438A2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Federal Mogul Sintertech | Rotating electrical machine with so‑called double homopolar structure |
| JP2014509168A (en) * | 2010-12-21 | 2014-04-10 | サンテルテク | Rotating electric machine with double unipolar structure |
| CN103703660A (en) * | 2010-12-21 | 2014-04-02 | 新特太奇公司 | Rotating electrical machine with so-called double homopolar structure |
| WO2012085434A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Federal Mogul Sintertech | Magnetic coil and method for making such a coil. |
| EP2656481A1 (en) * | 2010-12-22 | 2013-10-30 | Sintertech | Homopolar machine having a variable gap space that can vary according to the electric angle, opposite a tooth |
| FR2969857A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-29 | Francecol Technology | IMPROVEMENTS ON HOMOPOLAR ENGINES. |
| FR2969858A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-29 | Fed Mogul Sintertech | MAGNETIC COIL AND METHOD FOR REALIZING SUCH COIL. |
| WO2016016591A2 (en) | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Francecol Technology | Rotary electrical machine with homopolar structure |
| WO2016016591A3 (en) * | 2014-07-31 | 2016-08-25 | Francecol Technology | Cross-flow, homopolar electrical machine |
| US10224792B2 (en) | 2014-07-31 | 2019-03-05 | Francecol Technology | Rotary electrical machine with homopolar structure |
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