FR2859049A1 - Moteur asynchrone et rotor pour celui-ci - Google Patents
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Abstract
Un rotor pour un moteur asynchrone comprend un noyau (5), une paire d'anneaux d'extrémité (6) et une pluralité d'éléments conducteurs (7) en aluminium.Le noyau inclut une pluralité de trous de logement (10) qui sont alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique du noyau (5) et qui s'étendent d'une surface d'extrémité du noyau (5) à l'autre. Les anneaux d'extrémité (6) sont formés en un alliage d'aluminium et ont une pluralité de trous de support correspondant aux trous de logement (10). Chacun des éléments conducteurs (7) est reçu dans un trou correspondant des trous de logement et des trous de support associés.Le rotor pour un moteur asynchrone et un moteur asynchrone sont relativement légers et relativement petits dans la direction axiale pour utilisation, par exemple, dans un turbocompresseur d'un véhicule.
Description
MOTEUR ASYNCHRONE ET ROTOR POUR CELUI-CI
La présente invention concerne des rotors de moteur asynchrone et des rotors pour ceux-ci et, plus particulièrement, des moteurs asynchrones ayant un rotor à cage.
Conventionnellement, les rotors à cage sont employés dans des moteurs asynchrones, comme décrit dans, par exemple la publication du modèle d'utilité japonais n 5-50981. Un rotor à cage inclut un noyau de fer sensiblement cylindrique, une pluralité d'éléments conducteurs en aluminium et une paire d'anneaux d'extrémité en aluminium. Le noyau est formé en stratifiant une pluralité de strates d'épaisseur en forme de disque, dont chacune est constituée d'une tôle d'acier au silicium. Une pluralité de trous débouchants axiaux est formée dans une partie périphérique du noyau. Chacune des barres conductrices en aluminium est ajustée dans l'un des trous débouchants correspondants. Les anneaux d'extrémité lient les extrémités correspondantes des barres conductrices en aluminium ensemble, formant ainsi une forme de cage.
Si le moteur asynchrone incluant le rotor à cage est utilisé pour, par exemple un turbocompresseur comme dans la publication de brevet japonais n 1-122351, le moteur asynchrone doit tolérer la rotation à grande vitesse, qui peut atteindre 100 000 tr/min. Plus précisément, dans ce cas, une force centrifuge relativement grande agit sur le rotor à cage. Par conséquent, une force de traction relativement grande agit sur chacun des anneaux d'extrémité dans une direction radiale vers l'extérieur. Il est ainsi nécessaire que les anneaux d'extrémité aient une rigidité relativement élevée.
Cependant, conventionnellement, l'anneau d'extrémité du rotor à cage est formé d'un matériau de moulage en aluminium (matériau en aluminium moulé sous pression). Par conséquent, les anneaux d'extrémité n'ont pas le niveau requis de rigidité pour tolérer la rotation à grande vitesse. Les anneaux d'extrémité sont ainsi endommagés ou déformés, gênant la rotation du moteur asynchrone.
Pour résoudre ce problème, le modèle d'utilité mentionné ci-dessus inclut une paire de plaques d'extrémité formées en acier inoxydable, qui présente une rigidité suffisamment plus élevée que celle du matériau de moulage en aluminium. Les plaques d'extrémité sont fixées aux extrémités opposées du noyau de fer, de sorte que les extrémités des barres conductrices en aluminium sont disposées dans la plaque d'extrémité correspondante. Dans cet état, l'aluminium est moulé dans les plaques d'extrémité pour former les anneaux d'extrémité, qui sont entourés par les R:113revets122800\22815.doc - 6 août 2004 - 1/17 plaques d'extrémité. Les plaques d'extrémité soutiennent ainsi les anneaux d'extrémité, empêchant les anneaux d'extrémité d'être endommagés ou déformés.
En outre, afin de disposer les barres conductrices en aluminium à des positions radiales vers l'extérieur dans le noyau, les anneaux d'extrémité reliant les extrémités des barres conductrices en aluminium doivent être agrandis dans une direction radiale vers l'extérieur. Puisque les anneaux d'extrémité sont entourés par les plaques d'extrémité, la partie radiale vers l'extérieur de chaque plaque d'extrémité par rapport à l'anneau d'extrémité associé a ainsi une dimension radiale relativement petite. Par conséquent, pour augmenter la rigidité des mêmes parties des plaques d'extrémité, les plaques d'extrémité sont agrandies dans la direction axiale, comme décrit dans la publication du modèle d'utilité mentionnée ci-dessus.
En outre, comme décrit dans cette publication, une partie de la surface périphérique extérieure de chaque extrémité des barres conductrices est placée en contact avec la plaque d'extrémité associée, de sorte que la dimension radiale de chaque plaque d'extrémité est suffisamment grande et qu'on permette aux barres conductrices d'être placées aux positions radiales vers l'extérieur dans le noyau de fer. Dans cette structure, la zone de contact entre la surface périphérique extérieure de chaque barre conductrice et l'anneau d'extrémité associé est relativement petite. Cela augmente la résistance électrique entre les barres conductrices et l'anneau d'extrémité. Pour résoudre ce problème, les anneaux d'extrémité sont reliés aux surfaces d'extrémité des barres conductrices. Les anneaux d'extrémité deviennent ainsi relativement grands dans la direction axiale, rendant en outre nécessaires d'agrandir les plaques d'extrémité dans la direction axiale.
Puisque les anneaux d'extrémité axialement grands sont relativement lourds, le poids total du rotor est augmenté. Par conséquent, si le rotor est soutenu par un arbre rotatif en porte-à-faux, particulièrement, comme dans le turbocompresseur mentionné ci-dessus, la vibration du rotor est favorisée par le rotor. La rotation du rotor devient ainsi instable, produisant du bruit.
De plus, si la dimension axiale des plaques d'extrémité est agrandie, le rotor, dans son ensemble, devient également relativement grand dans la direction axiale. Le moteur asynchrone devient également relativement grand dans l'ensemble. Par conséquent, il est souhaitable de supprimer l'agrandissement du rotor, en termes de poids et de dimension axiale, ce qui conduit à divers problèmes.
R:\Brevets\22800\228I5.doc - 6 août 2004 - 2117 Par conséquent, un objectif de la présente invention est de proposer un rotor pour un moteur asynchrone et un moteur asynchrone qui sont relativement légers et relativement petits dans la direction axiale.
Pour atteindre les objectifs précédents et d'autres, et conformément au but de la 5 présente invention, l'invention propose un rotor pour un moteur asynchrone, le rotor étant caractérisé par: un noyau ayant des extrémités opposées et une pluralité de trous de logement alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique du noyau, les trous de logement s'étendant de la surface d'une extrémité du noyau à l'autre; une paire d'anneaux d'extrémité formés en un alliage d'aluminium, chacun ayant une pluralité de trous de support correspondant aux trous de logement, les trous de support étant alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique de chacun des anneaux d'extrémité, chaque anneau d'extrémité étant disposé à une des extrémités correspondante des extrémités opposées du noyau, de sorte que les trous de support sont opposés aux trous de logement; et une pluralité d'éléments conducteurs en aluminium, chacun des éléments conducteurs étant reçu dans l'un des trous correspondant des trous de logement et des trous de support associés, chaque élément conducteur étant supporté par chaque anneau d'extrémité à une partie de support située dans le trou de support correspondant.
Selon un mode de réalisation, chacun des anneaux d'extrémité est formé en un matériau en plaque d'alliage d'aluminium.
Selon un autre mode de réalisation, le matériau en plaque d'alliage d'aluminium a une rigidité plus élevée que celle des éléments conducteurs en aluminium.
Selon un autre mode de réalisation, chacun des trous de support des anneaux d'extrémité est fermé à une position radiale vers l'extérieur dans chacun des anneaux 30 d'extrémité.
Selon un autre mode de réalisation, partie saillante venant en prise faisant saillie radialement vers l'intérieur est formée à une surface de côté intérieure de chaque trou de support des anneaux d'extrémité pour devenir en prise avec la partie de support de l'élément conducteur correspondant.
L'invention propose également un rotor pour un moteur asynchrone, le rotor étant caractérisé par: un noyau ayant des extrémités opposées et une pluralité de trous de logement alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique R:\Brevets122800\22815.doc - 6 août 2004 - 3/17 du noyau, les trous de logement s'étendant de la surface d'une extrémité du noyau à l'autre; une paire d'anneaux d'extrémité formés en un matériau laminé d'alliage d'aluminium, chacun des anneaux d'extrémité ayant une pluralité de trous de support correspondant aux trous de logement, les trous de support étant alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique de chaque anneau d'extrémité, chaque anneau d'extrémité étant disposé à une extrémité correspondante des extrémités opposées du noyau, de sorte que les trous de support sont opposés aux trous de logement; et - une pluralité d'éléments conducteurs en aluminium, chacun des éléments conducteurs étant reçu par moulage dans un trou correspondant des trous de logement et des trous de support associés, chaque élément conducteur étant relié aux anneaux d'extrémité par soudage.
Chacun des trous de support des anneaux d'extrémité est, selon un mode de réalisation, décalé dans une direction radiale vers l'intérieur, par rapport au trou de logement correspondant du noyau.
D'autres aspects et avantages de l'invention deviendront évidents à partir de la description suivante, en se référant aux dessins annexés, illustrant à titre d'exemple les principes de l'invention.
L'invention, ensemble avec ses objets et avantages, peut être mieux comprise en référence à la description suivante des modes de réalisation actuellement préférés ensemble avec les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 (a) est une vue en coupe transversale représentant une partie principale d'un rotor d'un moteur asynchrone selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 1 (b) est une vue en coupe transversale agrandie représentant une partie du rotor de la figure 1 (a) ; la figure 2 est une vue en coupe transversale représentant un noyau selon le mode de réalisation illustré de la présente invention; la figure 3 est une vue de dessus représentant un anneau d'extrémité selon le mode de réalisation illustré de la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant une partie principale d'un rotor d'un moteur asynchrone d'une modification de la présente invention; la figure 5 est une vue de dessus représentant un anneau d'extrémité d'une autre modification de la présente invention; la figure 6 est une vue en coupe transversale représentant un noyau d'une autre modification de la présente invention; R \Brevets\22800\22815.doc -6 août 2004 - 4/17 la figure 7 est une vue en coupe transversale représentant une partie principale d'un rotor d'un moteur asynchrone d'une autre modification de la présente invention; la figure 8 est une vue de dessus représentant un anneau d'extrémité et un 5 anneau de fixation d'une autre modification de la présente invention; la figure 9 est une vue en coupe transversale représentant un rotor d'un moteur asynchrone d'une autre modification de la présente invention; et la figure 10 est une vue en coupe transversale représentant un rotor d'un moteur asynchrone d'une modification de la présente invention.
Un mode de réalisation de la présente invention est décrit dans ce qui suit en référence aux dessins annexés.
La figure 1 (a) représente un moteur asynchrone 1 selon un mode de réalisation illustré de la présente invention. Le moteur asynchrone 1 inclut un stator annulaire 2 et un rotor à cage 3. Le stator 2 produit un champ magnétique tournant lorsqu'il est alimenté par une source d'énergie externe. Le rotor à cage 3 est supporté en rotation dans l'espace défini par le stator 2. Le champ magnétique permet au rotor 3 de tourner. Le rotor à cage 3 inclut un arbre rotatif 4, un noyau 5, une paire d'anneaux d'extrémité 6 et une pluralité d'éléments conducteurs en aluminium 7.
Le noyau 5 est formé en stratifiant une pluralité de strates d'épaisseur 8 sensiblement en forme de disque, dont chacune est formée d'une tôle d'acier au silicium. Le noyau 5 a ainsi sensiblement une forme de colonne. Comme représenté sur la figure 2, un trou d'arbre 9 s'étend à travers la partie centrale de chacune des strates d'épaisseur 8. La forme de la section transversale du trou d'arbre 9 est circulaire et on passe l'arbre rotatif 4 à travers le trou d'arbre 9. Une pluralité (dans ce mode de réalisation, seize) de trous de logement 10, chacun ayant une forme de section transversale sensiblement circulaire, sont formés dans une partie périphérique de chaque strate d'épaisseur 8. Les trous de logement 10 sont alignés de manière circonférentielle le long d'un cercle défini autour du centre de chaque strate d'épaisseur 8 (le trou d'arbre 9) et sont espacés des trous adjacents à intervalles égaux. En outre, une fente 11 est définie dans chacun des trous d'arbre 10, de sorte que les trous d'arbre 10 s'ouvrent radialement vers l'extérieur dans les strates d'épaisseur 8. Le noyau 5 est formé en stratifiant les strates d'épaisseur 8, de sorte que les fentes 11 s'étendent parallèlement à l'axe du noyau 5. Le noyau 5 est alors achevé en fixant les strates d'épaisseur 8 ensemble. Dans la forme complète, le trou d'arbre 9 et les trous de logement 10 s'étendent axialement à travers le noyau 5, d'une surface d'extrémité du noyau 5 à l'autre. Ensuite, l'arbre rotatif 4, qui a une forme semblable à une colonne, est inséré par pression (ou inséré par contraction) dans le trou d'arbre 9 du noyau 5. Le noyau 5 est ainsi fixé à l'arbre rotatif 4.
R:1 Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 5/17 Les anneaux d'extrémité 6 ont des formes identiques. Les anneaux d'extrémité 6 sont disposés aux extrémités axiales opposées du noyau 5. Chacun des anneaux d'extrémité 6 a sensiblement une forme de disque. Le diamètre des anneaux d'extrémité 6 est égal à celui des strates d'épaisseur 8 formant le noyau 5. La dimension axiale des anneaux d'extrémité 6 est plus grande que celle des strates d'épaisseur 8 conformément à une différence prédéterminée. Chaque anneau d'extrémité 6 est formé en emboutissant ou coupant une plaque en alliage d'aluminium, qui a une rigidité suffisamment plus grande que (deux fois ou plus grande que) celle du matériau des éléments conducteurs 7.
En référence à la figure 3, un trou d'arbre 12 ayant une forme de section transversale circulaire s'étend à travers la partie centrale de chacun des anneaux d'extrémité 6. On passe l'arbre rotatif 4 à travers les trous d'arbre 12. Le diamètre des trous d'arbre 12 est égal à celui du trou d'arbre 9 du noyau 5. Une pluralité (dans ce mode de réalisation, seize) de trous de support 13, chacun ayant une forme de section transversale circulaire, est formée dans une partie périphérique de chaque anneau d'extrémité 6. Les trous de support 13 sont alignés de manière circonférentielle le long d'un cercle autour du centre de chaque anneau d'extrémité 6 (le trou d'arbre 12) et sont espacés des trous de support adjacents 13 à intervalles égaux. Le diamètre des trous de support 13 est égal à celui des trous de logement 10 du noyau 5, à part une partie de chaque trou de support 13 incluant une partie saillante venant en prise 14, qui sera décrite plus tard. Les trous de support 13 ne s'ouvrent pas radialement vers l'extérieur dans les anneaux d'extrémité 6. Les trous de support 13 supportent les éléments conducteurs en aluminium 7. Dans chacun des trous de support 13, la partie saillante venant en prise 14, qui sert de partie saillante venant en prise faisant saillie radialement vers l'intérieur, est formée d'une façon annulaire, ou de manière circonférentielle le long d'une partie de chaque trou de support 13, relativement près du noyau 5. Les parties saillantes venant en prise 14 ont une forme de section transversale arquée. Chaque anneau d'extrémité 6 est en butée contre la surface d'extrémité associée du noyau 5, de sorte que les trous de support 13 sont opposés aux trous de logement 10 du noyau 5. L'arbre rotatif 4 est alors inséré par pression (inséré par contraction) dans les trous d'arbre 12 des anneaux d'extrémité 6. Les anneaux d'extrémité 6, ensemble avec le noyau 5, sont ainsi fixés à l'arbre rotatif 4.
Avec le noyau 5 et les anneaux d'extrémité 6 fixés à l'arbre rotatif 4, le matériau de moulage en aluminium est moulé dans les trous de logement 10 et les trous de support 13 (incluant les fentes 11), jusqu'à ce que les trous 10, 13 soient remplis, pour former les éléments conducteurs en aluminium 7. Plus précisément, seize éléments conducteurs 7, qui correspondent au nombre des trous de logement 10 R:\Brevets\22800\22815. doc - 6 août 2004 - 6/17 (les trous de support 13), sont formés par moulage. Les éléments conducteurs 7 s'étendent parallèlement à l'axe du noyau 5 et chacun inclut une partie de support 15. Les éléments conducteurs 7 sont ainsi soutenus par les anneaux d'extrémité 6 aux parties de support 15, qui sont situées dans les trous de support correspondants 13.
Le matériau de moulage en aluminium dépassant des fentes 11 est coupé et enlevé. En outre, par moulage, la partie saillante venant en prise 14 de chaque trou de support 13 forme une gorge de prise 16 dans la partie de support 15 de l'élément conducteur correspondant 7. La forme de la section transversale des gorges de prise 16 est identique à celle des parties saillantes venant en prise 14. En outre, les gorges de prise 16 sont formées de manière circonférentielle dans les éléments conducteurs 7 pour former une forme annulaire. Les parties saillantes venant en prise 14 sont ainsi en prise avec les gorges de prise correspondantes 16. Par conséquent, les éléments conducteurs 7 sont supportés par les anneaux d'extrémité 6 aux parties de support 15 le long de la direction axiale. De cette manière, les barres conductrices en aluminium 7 et les anneaux d'extrémité 6 sont reliés ensemble en une forme semblable à une cage, formant ainsi le rotor à cage 3.
Le rotor à cage 3 est soutenu en rotation dans l'espace défini par le stator 2. Le moteur asynchrone 1 du mode de réalisation illustré est ainsi achevé. Le moteur asynchrone 1 est utilisé dans, par exemple, un turbocompresseur pour un véhicule.
Le moteur asynchrone 1 aide au fonctionnement en suralimentation au moyen des gaz d'échappement et génère de l'énergie au moyen de l'énergie produite par les gaz d'échappement. Dans ce cas, l'arbre rotatif 4 est supporté par un palier 17 en porte-à-faux et le moteur asynchrone 1 est soumis à une rotation à grande vitesse excédant 100 000 tr/min.
On va maintenant expliquer les effets fonctionnels caractéristiques du rotor 3 utilisé dans le moteur asynchrone 1 du mode de réalisation illustré.
(1) Pour former le rotor 3 du moteur asynchrone 1, les anneaux d'extrémité 6, qui sont formés en alliage d'aluminium, sont disposés aux extrémités opposées du noyau 5, de sorte que les trous de logement 10 du noyau 5 sont opposés aux trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6. Les éléments conducteurs en aluminium 7 sont ensuite formés dans les trous de support 13 et les trous de logement 10 par moulage. Les éléments conducteurs 7 sont supportés par les anneaux d'extrémité 6 aux parties de support 15, qui sont situées dans les trous de logement correspondants 13. Le rotor 3 du moteur asynchrone 1 est ainsi achevé.
Comme décrit ci-dessus, les anneaux d'extrémité 6 du rotor 3 sont formés en alliage d'aluminium. Les anneaux d'extrémité 6 ont ainsi une rigidité relativement élevée, en comparaison avec un anneau d'extrémité conventionnel formé par moulage en aluminium. Cela rend inutile d'utiliser une plaque d'extrémité formée en R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 7/17 acier inoxydable pour renforcer les anneaux d'extrémité 6. Autrement dit, il n'y a aucun besoin d'ajouter un élément qui est relativement lourd et grand axialement. En outre, puisque la dimension axiale des anneaux d'extrémité 6 est relativement petite, la zone d'appui entre chacun des éléments conducteurs 7 et chacun des anneaux d'extrémité 6, qui sont formés du même matériau, devient relativement grande. La résistance électrique entre chaque anneau d'extrémité 6 et chaque élément conducteur 7 devient ainsi relativement faible, aboutissant à l'amélioration des caractéristiques électriques. De cette manière, on empêche les anneaux d'extrémité 6 de devenir plus grands axialement et relativement lourds. Le rotor 3 devient dans l'ensemble ainsi relativement léger et plus petit axialement, supprimant l'agrandissement du moteur asynchrone 1 en termes de poids et de dimension axiale.
(2) Dans le mode de réalisation illustré, l'arbre rotatif 4, qui est fixé au rotor 3, est supporté par le palier 17 en porte-à-faux. Cette structure peut conduire l'arbre rotatif 4 du rotor 3 à devenir axialement décalé, ou incliné en tournant.
Cependant, puisque le rotor 3 est relativement léger et plus petit axialement, comme décrit ci-dessus, la vibration du rotor 3 est minimisée. Autrement dit, la présente invention est particulièrement avantageuse dans un moteur asynchrone 1 du mode de réalisation illustré, dans lequel l'arbre rotatif 4 est supporté par le palier 17 en porte-à-faux.
(3) Puisque chacun des anneaux d'extrémité 6 du mode de réalisation illustré est formé d'une plaque en alliage d'aluminium, les anneaux d'extrémité 6 ont une rigidité relativement élevée.
(4) La plaque en alliage d'aluminium, qui forme chaque anneau d'extrémité 6, a une rigidité plus élevée que celle des éléments conducteurs en aluminium 7. Par conséquent, une partie radiale vers l'extérieur de l'anneau d'extrémité 6, par rapport aux trous de support 13, a une rigidité relativement élevée. Cette partie de chaque anneau d'extrémité 6 devient ainsi relativement petite en termes de dimensions radiale et axiale. Autrement dit, chaque anneau d'extrémité 6 devient dans l'ensemble relativement petit en dimensions radiale et axiale, réduisant le poids total des anneaux d'extrémité 6.
(5) Dans le mode de réalisation illustré, les trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6 ne s'ouvrent pas radialement vers l'extérieur. Par conséquent, la rigidité de la partie de chaque anneau d'extrémité 6 aux alentours des trous de support 13 est augmentée.
(6) Dans chacun des trous de support 13 du mode de réalisation illustré, la partie saillante venant en prise 14 fait saillie radialement vers l'intérieur et est en prise avec la partie de support 15 de l'élément conducteur correspondant 7. Comme décrit ci-dessus, quand le rotor 3 est supporté en porte-à-faux, l'arbre rotatif 4 du R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 8117 rotor 3 peut devenir axialement décalé. Si c'est le cas, le chemin de rotation de chaque anneau d'extrémité 6, qui est fixé à l'extrémité correspondante du noyau 5, devient également axialement décalé. Dans cet état, une force agit sur les anneaux d'extrémité 6 dans une direction les séparant du noyau 5 et des éléments conducteurs en aluminium 7. Cependant, dans le mode de réalisation illustré, la partie de support 15 de chaque élément conducteur 7 est en prise avec la partie saillante venant en prise 14 du trou de support correspondant 13 de l'anneau d'extrémité 6. Par conséquent, bien que les anneaux d'extrémité 6 soient poussés à être séparés du noyau 5 et des éléments conducteurs 7, on empêche les anneaux d'extrémité 6 de devenir décalés par rapport au noyau 5 et aux éléments conducteurs 7 ou de tomber du noyau 5 et des éléments conducteurs 7. En outre, la zone d'appui entre chacun des anneaux d'extrémité 6 et des éléments conducteurs 7 est augmentée par la venue en prise entre les parties de support 15 des éléments conducteurs 7 et des parties saillantes venant en prise 14 des trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6. Cette structure minimise la résistance électrique entre les anneaux d'extrémité 6 et les éléments conducteurs 7. En outre, les parties saillantes venant en prise 14 augmentent la dimension radiale de la partie radiale vers l'extérieur de chaque anneau d'extrémité 6 par rapport aux éléments conducteurs 7. La rigidité des anneaux d'extrémité 6 est ainsi améliorée.
(7) Dans le mode de réalisation illustré, la partie saillante venant en prise 14 de chacun des trous de support 13 est située à une position relativement proche du noyau 5. La dimension axiale de chaque élément conducteur 7 devient ainsi suffisamment grande à la partie de la partie de support 15, qui est en prise avec la partie saillante venant en prise correspondante 14, à l'extrémité correspondante du trou de support 13. Cela améliore la rigidité des parties de support 15, empêchant ainsi les parties de support 15 d'être endommagées.
(8) Dans le mode de réalisation illustré, la partie saillante venant en prise 14 de chaque trou de support 13 a une forme de section transversale arquée. Cela disperse la force réactive agissant sur la partie saillante venant en prise 14, empêchant la partie saillante venant en prise 14 d'être endommagée.
(9) Les éléments conducteurs en aluminium 7 du mode de réalisation illustré sont alignés parallèlement à l'axe du noyau 5. Si les éléments conducteurs 7 sont inclinés, ou en biais, par rapport à l'axe du noyau 5, la zone de section transversale axiale des éléments conducteurs 7 devient relativement petite. Les éléments conducteurs 7 sont ainsi facilement endommagés quand une charge est appliquée aux éléments conducteurs 7 dans une direction axiale. Au contraire, si les éléments conducteurs 7 sont alignés parallèlement à l'axe du noyau 5, la zone de section transversale axiale des éléments conducteurs 7 devient relativement grande.
R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 9/17 Par conséquent, bien que la charge soit appliquée aux éléments conducteurs 7 dans la direction axiale, les éléments conducteurs 7 sont à peine endommagés.
Il devrait être évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut être réalisée suivant plusieurs autres formes spécifiques sans s'écarter de l'esprit ni de la portée de l'invention. Il doit être compris en particulier que l'invention peut être réalisée dans les formes suivantes.
Dans le mode de réalisation illustré, les parties saillantes venant en prise 14, qui sont formées dans les trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6 pour être en prise avec les éléments conducteurs correspondants 7, ont une forme annulaire.
Cependant, la forme des parties saillantes venant en prise 14 ne doit pas nécessairement être annulaire. Par exemple, chaque partie saillante venant en prise 14 peut être prévue seulement à une position radiale vers l'extérieur du trou de support correspondant 13 de l'anneau d'extrémité 6. Également dans cette structure, la dimension radiale des anneaux d'extrémité 6 est relativement grande à la partie radiale vers l'extérieur par rapport aux éléments conducteurs 7, comme dans le mode de réalisation illustré. La rigidité des anneaux d'extrémité 6 est ainsi améliorée.
En outre, bien que les parties saillantes venant en prise 14 du mode de réalisation illustré ont une forme de section transversale arquée, la forme de la section transversale des parties saillantes venant en prise 14 peut être rectangulaires.
De plus, les parties saillantes venant en prise 14 sont situées à des positions relativement proches du noyau 5 dans les trous de support 13. Cependant, les positions des parties saillantes venant en prise 14 peuvent être modifiées si nécessaire. Également, en référence aux figures 4 et 5, les parties saillantes venant en prise 14 peuvent être omises. Plus précisément, une pluralité de trous de support 13a, dont chacun a un diamètre intérieur uniforme, sont formés dans chacun des anneaux d'extrémité 6 dans une direction axiale. Chacun des éléments conducteurs 7 a une partie de support 15a ayant un diamètre égal au diamètre intérieurdes trous de support 13a. Dans ce cas, les éléments conducteurs 7 sont d'abord formés complètement. On passe alors les éléments conducteurs 7 à travers les trous de support 13a et les trous de logement 10, de sorte que la partie de support 15a de chaque élément conducteur 7 est supportée par le trou de support correspondant 13a.
Dans le mode de réalisation illustré, les trous de logement 10 du noyau 5 (les strates d'épaisseur 8) ont une forme de section transversale sensiblement circulaire. Cependant, comme représenté sur la figure 6, une pluralité de trous de logement 10a, chacun ayant sensiblement une forme de section transversale pentagonale, peut être prévue dans le noyau 5.
Dans le mode de réalisation illustré, les seize éléments conducteurs 7 s'étendent à travers les seize trous de logement 10 du noyau 5 et les seize trous de R:\Brevets\ 22800\22815.doc - 6 août 2004 - 10/17 support 13 de chacun des anneaux d'extrémité 6. Cependant, la quantité des éléments conducteurs 7 ou des trous de logement 10 ou des trous de support 13 n'est pas limitée à celle du mode de réalisation illustré. En outre, les positions des trous de logement 10 et des trous de support 13 peuvent être changées si nécessaire.
Bien que les anneaux d'extrémité 6 du mode de réalisation illustré soient fixés directement sur l'arbre rotatif 4, un anneau de fixation 18 peut être prévu entre chacun des anneaux d'extrémité 6a et l'arbre rotatif 4, comme représenté sur les figures 7 et 8. Plus précisément, les anneaux de fixation 18, dont chacun a une forme annulaire, sont formés d'un matériau ayant une rigidité supérieure ou égale à celle du noyau 5 (les strates d'épaisseur 8), par exemple, le fer. Un trou d'arbre 18a ayant une forme de section transversale circulaire est défini au milieu de chacun des anneaux de fixation 18 pour recevoir l'arbre rotatif 4. Chacun des anneaux d'extrémité 6a est solidement ajusté à une surface périphérique extérieure 18b de l'anneau de fixation correspondant 18. Un trou de fixation 12a ayant une forme de section transversale circulaire est défini au milieu de chaque anneau d'extrémité 6a pour recevoir l'anneau de fixation correspondant 18. Autrement dit, les anneaux de fixation 18 sont ajustés et fixés à l'arbre rotatif 4 et les anneaux d'extrémité 6a sont ajustés et fixés aux anneaux de fixation correspondants 18.
La rigidité des anneaux de fixation 18 est égale ou supérieure à celle du noyau 5 (les strates d'épaisseur 8). Ainsi, en comparaison avec le mode de réalisation illustré dans lequel chaque anneau d'extrémité 6 est directement ajusté à l'arbre rotatif 4 sans employer les anneaux de fixation 18, la force de fixation entre les anneaux d'extrémité 6a et l'arbre rotatif 4 est relativement grande. En outre, la zone de fixation entre l'arbre rotatif 4 et chacun des anneaux d'extrémité 6a, qui est ajusté à l'anneau de fixation 18, est relativement grande en comparaison avec le mode de réalisation illustré. La force de fixation entre chaque anneau d'extrémité 6a et l'arbre rotatif 4 devient ainsi relativement grande. Par conséquent, on empêche les anneaux d'extrémité 6a de devenir décalés par rapport au noyau 5 et aux éléments conducteurs 7 ou de tomber du noyau 5 et des éléments conducteurs 7. En outre, si on passe l'arbre rotatif 4 à travers le noyau 5 avec au moins les anneaux de fixation 18 attachés au noyau 5, la déformation du noyau 5, qui peut être causée par l'arbre rotatif 4, est supprimée par la rigidité des anneaux de fixation 18. On empêche ainsi le noyau 5 de se déformer.
En référence à la figure 9, une partie saillante formant butoir 18c peut faire saillie radialement vers l'extérieur de la surface périphérique extérieure 18b de chaque anneau de fixation 18. La partie formant butoir 18c limite le mouvement de chaque anneau d'extrémité 6a dans la direction opposée au noyau 5. La partie saillante formant butoir 18c est formée le long de la circonférence entière ou à une R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - I I/17 partie circonférentielle de chaque anneau d'extrémité 6a. Une partie à épaulement 12b est formée dans la paroi du trou de fixation 12a de chaque anneau d'extrémité 6a pour recevoir la partie saillante formant butoir correspondante 18c. Les parties à épaulement 12b sont en prise avec les parties saillantes formant butoir 18c pour arrêter les parties saillantes formant butoir 18c de se déplacer dans une direction axiale. De cette manière, bien que les anneaux d'extrémité 6a soient poussés à être séparés du noyau 5 et des éléments conducteurs 7, les anneaux d'extrémité 6a restent en prise avec les parties saillantes formant butoir 18c des anneaux de fixation 18. Le mouvement des anneaux d'extrémité 6a dans la direction opposée au noyau 5 est ainsi limité. On empêche ainsi en outre, de façon fiable, les anneaux d'extrémité 6a de devenir décalés par rapport au noyau 5 et aux éléments conducteurs 7 ou de tomber du noyau 5 et des éléments conducteurs 7.
Dans la modification de la figure 10, chacun des anneaux d'extrémité 6 est formé d'un matériau laminé en alliage d'aluminium. Les trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6 sont situés dans une direction décalée radialement vers l'intérieur par rapport aux trous de logement correspondants 10 du noyau 5. Chacun des anneaux d'extrémité 6 inclut une pluralité de gorges 19, dont chacune est définie à la périphérie extérieure du trou de support correspondant 13. Les gorges 19 s'ouvrent aux surfaces de côté extérieures des anneaux d'extrémité correspondants 6.
Les gorges 19 sont reliées avec les trous de support correspondants 13. Les éléments conducteurs en aluminium 7 sont formés par moulage dans les trous de support 13 des anneaux d'extrémité 6, dans les gorges 19 et dans les trous de logement 10 du noyau 5. Les anneaux d'extrémité 6 sont ainsi soudés au noyau 5 au moyen des éléments conducteurs 7 aux parties se trouvant à la frontière entre les anneaux d'extrémité 6 et le noyau 5.
Puisque les anneaux d'extrémité 6 de cette modification sont formés d'un matériau laminé en alliage d'aluminium, la dimension axiale des anneaux d'extrémité 6 devient relativement petite, tandis que la rigidité des anneaux d'extrémité 6 est maintenue à un niveau relativement élevé. En raison de la dimension axiale relativement petite des anneaux d'extrémité 6, la quantité faisant saillie de chaque élément conducteur 7 depuis les surfaces d'extrémité du noyau 5 devient relativement faible. Cela supprime la rupture des éléments conducteurs 7. En outre, puisque les anneaux d'extrémité 6 sont liés avec le noyau 5 par soudage, la résistance électrique entre les anneaux d'extrémité 6 et le noyau 5 devient relativement faible. Il est ainsi possible d'obtenir un rotor relativement petit avec une rigidité augmentée et des caractéristiques améliorées.
Également, dans cette modification, chaque trou de support 13 des anneaux d'extrémité 6 est situé décalé dans la direction intérieure radiale par rapport au trou R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 12/17 de logement correspondant 10 du noyau 5. Il est ainsi possible de réaliser des gorges 19 ayant un diamètre relativement grand. Cette structure augmente le diamètre extérieur des parties d'extrémité des éléments conducteurs 7 correspondant aux gorges 19, en comparaison avec le diamètre extérieur des parties intermédiaires des éléments conducteurs 7. On empêche ainsi les anneaux d'extrémité 6 de tomber du noyau 5. Également, la zone d'appui entre chaque élément conducteur 7 et l'anneau d'extrémité correspondant 6 devient relativement grande, réduisant ainsi la résistance électrique entre les éléments conducteurs 7 et les anneaux d'extrémité 6. Chaque trou de support 13 n'a pas de sections de dégagement. Par conséquent, les anneaux d'extrémité 6 peuvent être facilement formés par une presse.
Dans le mode de réalisation illustré, chacune des strates d'épaisseur 8 est formée d'une tôle d'acier au silicium. Cependant, chaque strate d'épaisseur 8 peut être formée d'une tôle d'acier d'un matériau différent, autre que le silicium.
Bien que le noyau 5 du mode de réalisation illustré est un type stratifié consistant en une pluralité de strates d'épaisseur 8, le noyau 5 peut être d'un type monobloc. Si c'est le cas, l'arbre rotatif 4 peut être formé de façon monobloc avec le noyau 5.
Le moteur asynchrone 1 du mode de réalisation illustré inclut l'arbre rotatif 4 soutenu par le palier 17 en porte-à-faux. Cependant, la présente invention n'est pas 20 limitée à cette structure.
Dans le mode de réalisation illustré, le moteur asynchrone 1 est destiné à une utilisation dans un turbocompresseur d'un véhicule. Cependant, le moteur asynchrone 1 peut être employé dans des dispositifs différents, autres qu'un turbocompresseur.
Les exemples et modes de réalisation de la présente invention doivent être considérés comme illustratifs et non restrictifs, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ici, mais peut être modifiée dans la portée et l'équivalence des revendications annexées.
R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 13/17
Claims (15)
1. Un rotor (3) pour un moteur asynchrone, le rotor étant caractérisé par: - un noyau (5) ayant des extrémités opposées et une pluralité de trous de logement (10) alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique du noyau, les trous de logement s'étendant de la surface d'une extrémité du noyau (5) à l'autre; - une paire d'anneaux d'extrémité (6) formés en un alliage d'aluminium, chacun ayant une pluralité de trous de support correspondant aux trous de logement (10), les trous de support étant alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique de chacun des anneaux d'extrémité (6), chaque anneau d'extrémité étant disposé à une des extrémités correspondante des extrémités opposées du noyau (5), de sorte que les trous de support sont opposés aux trous de logement (10) ; et - une pluralité d'éléments conducteurs (7) en aluminium, chacun des éléments conducteurs étant reçu dans l'un des trous correspondant des trous de logement et des trous de support associés, chaque élément conducteur étant supporté par chaque anneau d'extrémité à une partie de support située dans le trou de support correspondant.
2. Le rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des anneaux d'extrémité (6) est formé en un matériau en plaque d'alliage d'aluminium.
3. Le rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau en plaque d'alliage d'aluminium a une rigidité plus élevée que celle des éléments conducteurs (7) en aluminium.
4. Le rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des trous de support des anneaux d'extrémité (6) est fermé à une position radiale vers l'extérieur dans chacun des anneaux d'extrémité.
5. Le rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie saillante venant en prise faisant saillie radialement vers l'intérieur est formée à une surface de côté intérieure de chaque trou de support des anneaux d'extrémité (6) pour devenir en prise avec la partie de support de l'élément conducteur correspondant.
R:\Brevets\ 22800\22815.doc - 6 août 2004 - 14/17
6. Le rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie saillante venant en prise, de chacun des trous de support, est située relativement près du noyau (5).
7. Le rotor selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la partie saillante venant en prise, de chaque trou de support, a une section transversale de forme arquée.
8. Le rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que: - le rotor est pourvu d'un arbre rotatif (4) ; et - une paire d'anneaux de fixation, ayant une rigidité supérieure ou égale à celle du noyau (5), est ajustée sur l'arbre rotatif (4), et chaque anneau d'extrémité est ajusté sur un anneau correspondant des anneaux de fixation.
9. Le rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des anneaux de fixation inclut une partie saillante formant butoir (18c), la partie saillante formant butoir faisant saillie radialement vers l'extérieur pour restreindre le mouvement de l'anneau d'extrémité associé dans une direction opposée à celle du noyau (5).
10. Le rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments conducteurs (7) en aluminium sont alignés parallèlement à l'axe du noyau (5).
11. Un moteur asynchrone caractérisé par le rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, et un stator (2) pour générer un champ magnétique tournant pour permettre au rotor de tourner.
12. Le moteur asynchrone selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'arbre rotatif (4) fixé au rotor est supporté par un palier en porte-àfaux.
13. Un rotor (3) pour un moteur asynchrone, le rotor étant caractérisé par: un noyau (5) ayant des extrémités opposées et une pluralité de trous de logement (10) alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique du noyau, les trous de logement s'étendant de la surface d'une extrémité du noyau (5) à l'autre; R:\Brevets\22800\22815.doc - 6 août 2004 - 15/17 - une paire d'anneaux d'extrémité (6) formés en un matériau Iaminé d'alliage d'aluminium, chacun des anneaux d'extrémité ayant une pluralité de trous de support correspondant aux trous de logement (10), les trous de support étant alignés de manière circonférentielle dans une partie périphérique de chaque anneau d'extrémité, chaque anneau d'extrémité étant disposé à une extrémité correspondante des extrémités opposées du noyau (5), de sorte que les trous de support sont opposés aux trous de logement (10) ; et - une pluralité d'éléments conducteurs (7) en aluminium, chacun des éléments conducteurs étant reçu par moulage dans un trou correspondant des trous de logement (10) et des trous de support associés, chaque élément conducteur étant relié aux anneaux d'extrémité (6) par soudage.
14. Le rotor selon la revendication 13, caractérisé en ce que chacun des trous de support des anneaux d'extrémité (6) est décalé dans une direction radiale vers l'intérieur, par rapport au trou de logement correspondant du noyau (5).
15. Le rotor selon les revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que: une pluralité de gorges est formée dans chacun des anneaux d'extrémité (6), de sorte que chacune des gorges est située autour de la périphérie extérieure d'un trou correspondant des trous de support, et est reliée au trou de support, chaque gorge s'ouvrant à une surface de côté extérieure de chaque anneau d'extrémité ; et les éléments conducteurs (7) en aluminium sont formés dans les gorges par moulage.
R:\Brevets\22800122815.doc - 6 août 2004 - 16/17
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100430 |