FR3033100A1

FR3033100A1 - GUIDING DEVICE FOR ROTOR OF ROTATING MACHINE

Info

Publication number: FR3033100A1
Application number: FR1551404A
Authority: FR
Inventors: David Margueritte; Henri Delianne; Pierre-Yves Bilteryst
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-08-26
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: CN107251371A; FR3033100B1; DE112016000815T5; WO2016132072A1

Abstract

Dispositif de guidage (1) pour rotor de machine tournante, comprenant : - un arbre axial rotatif ; - deux roues polaires comprenant un nombre impair de griffes définissant un nombre impair de pôles ; - un enroulement induit disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'un disque (2) présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot (3) destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur.Guiding device (1) for rotating machine rotor, comprising: - a rotary axial shaft; two pole wheels comprising an odd number of claws defining an odd number of poles; an induced winding arranged inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends are connected to a collector, said device being characterized in that it consists of a disc (2) having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and having at least one stud (3) for deflecting an end of the winding to an inlet of the collector.

Description

- 1 - DISPOSITIF DE GUIDAGE POUR ROTOR DE MACHINE TOURNANTE La présente invention concerne un dispositif de guidage pour rotor de machine tournante. L'invention concerne encore un rotor comprenant un tel dispositif de guidage. Le dispositif de la présente invention est notamment dédié aux machines tournantes, telles que machines électriques ou alternateurs, constituées d'un stator et d'un rotor, ledit rotor comprenant : - un arbre axial rotatif ; - deux roues polaires comprenant une série de griffes axiales disposées en périphérie desdites roues polaires séparées par un espace inter-griffes, un enroulement constitué par une bobine annulaire disposée à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, ou bagues collectrices, monté sur l'arbre axial. Plus précisément, les deux extrémités de l'enroulement (encore appelées fils de connexion bobine) sont reliées au collecteur par l'intermédiaire de crochets diamétralement opposés. Généralement, les roues polaires comprennent un nombre pair de griffes de sorte que les rotors ainsi constitués présentent un nombre pair de pôles. Par exemple, les rotors comprennent six ou huit pôles. Ainsi, pour chaque roue polaire, deux griffes ou deux espaces inter-griffes sont diamétralement opposés. Les extrémités de l'enroulement passent dans deux espaces inter-griffes diamétralement opposés et positionnés en regard des crochets du collecteurs également diamétralement opposés, avant d'être reliés, par exemple par soudage, auxdits crochets du collecteur. Cependant, les rotors avec un nombre pair de pôles présentent des inconvénients. Par exemple, un rotor ayant huit pôles, présente une inertie plus importante qu'un rotor à sept pôles ayant pour conséquence l'augmentation du 3033100 - 2 - diamètre du rotor, de plus, l'industrialisation d'un tel rotor est difficile car le nombre d'encoches du stator associé est important, rendant mal aisée l'introduction d'un bobinage dans lesdites encoches. Un rotor ayant six pôles présente l'inconvénient majeur d'être moins 5 performant qu'un rotor de même diamètre ayant sept pôles. Il a donc été pensé un compromis entre des deux types de rotors et il a été proposé des rotors ayant sept pôles. Or avec un nombre impair de pôles, et par conséquent un nombre impair de griffes et d'espaces inter-griffes pour chaque roue polaire, deux espaces inter- 10 griffes ne sont plus diamétralement opposés mais présentent un décalage angulaire inférieur à 180° de sorte que l'une au moins des extrémités du bobinage n'arrive pas en regard de l'un des crochets du collecteur. Un but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif permettant de corriger ce décalage angulaire.The present invention relates to a guiding device for a rotor of a rotating machine. The invention also relates to a rotor comprising such a guiding device. The device of the present invention is particularly dedicated to rotating machines, such as electrical machines or alternators, constituted by a stator and a rotor, said rotor comprising: - a rotary axial shaft; - two pole wheels comprising a series of axial claws disposed at the periphery of said pole wheels separated by an inter-claw gap, a coil consisting of an annular coil disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends are connected to a manifold, or slip rings, mounted on the axial shaft. More precisely, the two ends of the winding (also called coil connection wires) are connected to the collector by means of diametrically opposed hooks. Generally, the pole wheels comprise an even number of claws so that the rotors thus formed have an even number of poles. For example, the rotors comprise six or eight poles. Thus, for each pole wheel, two claws or two inter-claw spaces are diametrically opposed. The ends of the winding pass in two diametrically opposite inter-claw spaces and positioned opposite the hooks of the manifolds also diametrically opposite, before being connected, for example by welding, to said hooks of the collector. However, rotors with an even number of poles have disadvantages. For example, a rotor having eight poles has greater inertia than a seven-pole rotor resulting in the increase of the diameter of the rotor, moreover, the industrialization of such a rotor is difficult because the number of slots of the associated stator is important, making it difficult to introduce a winding into said slots. A rotor having six poles has the major disadvantage of being less efficient than a rotor of the same diameter having seven poles. It was therefore considered a compromise between the two types of rotors and it has been proposed rotors having seven poles. Now with an odd number of poles, and consequently an odd number of claws and inter-claw spaces for each pole wheel, two inter-claw spaces are no longer diametrically opposed but have an angular offset of less than 180 ° so that at least one end of the winding does not arrive opposite one of the hooks of the collector. An object of the present invention is to overcome this disadvantage by providing a device for correcting this angular offset.

15 Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif de guidage pour rotor de machine tournante comprenant : - un arbre axial rotatif ; - deux roues polaires comprenant chacune un nombre impair de griffes définissant un nombre impair de pôles ; - un enroulement induit disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, 20 ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'un disque présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur. Le dispositif de guidage selon l'invention procure ainsi plusieurs 25 avantages intéressants, notamment : - de permettre l'aiguillage des extrémités de l'enroulement présentant un décalage angulaire inférieur à 180° pour une meilleure connexion avec les entrées du collecteur qui, elles, sont diamétralement opposées ; - d'offrir une rigidité à l'ensemble du rotor. 3033100 - 3 - Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le dispositif de guidage selon l'invention comprend deux plots de déflection. Suivant une autre disposition caractéristique, le dispositif de guidage comprend une encoche disposée à proximité du ou des plot(s) de déflection.According to the invention, this object is achieved by means of a guiding device for rotating machine rotor comprising: a rotary axial shaft; - two pole wheels each comprising an odd number of claws defining an odd number of poles; an induced winding disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends are connected to a collector, said device being characterized in that it consists of a disc having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and having at least one stud for deflecting an end of the winding to an inlet of the collector. The guiding device according to the invention thus provides several advantageous advantages, in particular: to enable the ends of the winding having an angular offset of less than 180 ° to be shunted for a better connection with the inputs of the collector which, they are diametrically opposed; to offer rigidity to the entire rotor. According to an advantageous embodiment, the guiding device according to the invention comprises two deflection studs. According to another characteristic arrangement, the guiding device comprises a notch disposed near the deflection stud (s).

5 Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage selon l'invention est surmonté d'un élément de forme générale rectangulaire destiné au centrage d'un ventilateur, cet élément supérieur présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial. Selon un mode d'exécution préféré, l'élément supérieur de centrage du 10 ventilateur délimite des ouvertures pour le passage d'une résine de protection des connexions. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage selon l'invention est encore remarquable en ce que l'ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif présente des ergots d'indexation destinés à 15 coopérer avec des rainures que présente l'arbre axial au niveau des entrées du collecteur. Selon un mode de d'exécution avantageux, le dispositif de guidage selon l'invention est réalisé en matériau isolant, par exemple, il est réalisé en matière plastique tel que polyamide de type PA4.6 ou PA6.6.According to an advantageous embodiment, the guiding device according to the invention is surmounted by a generally rectangular shaped element for centering a fan, this upper element having a central opening for the passage of the axial shaft. According to a preferred embodiment, the upper centering element of the fan delimits openings for the passage of a protection resin connections. According to an advantageous embodiment, the guiding device according to the invention is still remarkable in that the central opening for the passage of the rotary axial shaft has indexing lugs intended to cooperate with grooves that the l axial shaft at the collector inputs. According to an advantageous embodiment, the guiding device according to the invention is made of insulating material, for example, it is made of plastic such as polyamide type PA4.6 or PA6.6.

20 L'invention concerne encore un rotor de machine tournante comprenant un dispositif de guidage comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, ce rotor comprenant un nombre impair de pôles, par exemple comprenant entre trois et treize pôles. Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage est disposé sur une 25 roue polaire du coté du collecteur, c'est à dire du coté opposé à la bobine. Selon un autre mode de réalisation dans lequel le rotor comprend un moyeu, le dispositif de guidage est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur, c'est à dire du coté opposé au moyeu de ladite roue polaire. 3033100 - 4 - L'invention concerne encore un alternateur comprenant un rotor comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description détaillée qui suit et des dessins annexés 5 dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'un rotor comprenant un dispositif de guidage selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe axiale du rotor selon la figure 2 avec un 10 ventilateur. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants quoique nullement limitatifs, de réalisation du dispositif de guidage selon l'invention. Dans le présent exposé et dans les revendications, le terme « déflecter » 15 signifie « modifier la direction ». Dans le présent exposé et dans les revendications, le mot « supérieur » est utilisé en référence au positionnement fonctionnel des éléments constitutifs du dispositif revendiqué tels qu'ils apparaissent sur les figures. La présente invention est destinée, de préférence, aux machines 20 tournantes, telles que machines électriques ou alternateurs, constituées d'un stator (non représenté) et d'un rotor R, ledit rotor comprenant : - un arbre axial rotatif A ; - deux roues polaires nord et sud, comprenant un nombre pair de griffes G axiales disposées en périphérie desdites roues polaires séparées par un 25 espace inter-griffes, - un enroulement constitué par une bobine annulaire (non représentée) disposée à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les 3033100 - 5 - extrémités e1, e2, sont reliées à un collecteur C, ou bagues collectrices, monté sur l'arbre axial. Plus précisément, les deux extrémités de l'enroulement (encore appelées fils de connexion bobine) sont reliées au collecteur par l'intermédiaire de crochets diamétralement opposés.The invention also relates to a rotating machine rotor comprising a guiding device comprising at least one of the above-mentioned characteristics, this rotor comprising an odd number of poles, for example comprising between three and thirteen poles. According to one embodiment, the guide device is disposed on a polar wheel on the side of the collector, that is to say on the opposite side to the coil. According to another embodiment in which the rotor comprises a hub, the guide device is disposed on a pole wheel on the side of the collector, that is to say on the opposite side to the hub of said pole wheel. The invention further relates to an alternator comprising a rotor comprising at least one of the above-mentioned features. The above and other objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description and accompanying drawings in which: FIG. 1 is a perspective view of the device according to the invention. FIG. 2 is a perspective view of a rotor comprising a guiding device according to the invention. Figure 3 is an axial sectional view of the rotor according to Figure 2 with a fan. Referring to said drawings to describe examples, although not limiting, of embodiment of the guide device according to the invention. In this specification and in the claims, the term "deflate" means "change direction". In the present specification and in the claims, the word "superior" is used in reference to the functional positioning of the constituent elements of the claimed device as they appear in the figures. The present invention is intended, preferably, for rotating machines, such as electrical machines or alternators, consisting of a stator (not shown) and a rotor R, said rotor comprising: a rotary axial shaft A; two north and south pole wheels, comprising an even number of axial claws G disposed at the periphery of said pole wheels separated by an inter-claw gap; a winding constituted by an annular coil (not shown) disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends e1, e2 are connected to a manifold C, or slip rings, mounted on the axial shaft. More precisely, the two ends of the winding (also called coil connection wires) are connected to the collector by means of diametrically opposed hooks.

5 Un rotor R est généralement associé à un ventilateur V. Pour un tel rotor présentant un nombre impair de pôles, deux griffes ou deux espaces inter-griffes opposés présentent un écart angulaire a : a = 180° - (360°/ (Np x 2)) avec Np, le nombre de pôles. Selon l'exemple représenté mais nullement limitatif, le rotor comporte sept 10 pôles, donc Np = 7, de sorte que l'écart angulaire a vaut : a = 180° - (360 ° / (7 x 2)) a = 154° Le dispositif de guidage 1 selon l'invention est constitué d'un disque 2 présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et 15 comportant au moins un plot 3 destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur C. De manière avantageuse, le dispositif de guidage selon l'invention comprend deux plots de déflection 3 diamétralement opposés. Ces plots permettent de guider les fils e1, e2, de connexion bobine depuis les espaces 20 inter-griffes présentant un écart angulaire a, vers les entrées du collecteur C qui elles, sont disposées à 180°. Pour un meilleur maintien des fils de connexion bobine, les plots 3 sont dimensionnés de sorte à permettre l'enroulement desdits fils autour des plots avant leur connexion au collecteur.A rotor R is generally associated with a fan V. For such a rotor having an odd number of poles, two claws or two opposite inter-claw spaces have an angular spacing a: a = 180 ° - (360 ° / (Np x 2)) with Np, the number of poles. According to the example shown but not limiting, the rotor has seven poles, so Np = 7, so that the angular difference a is: a = 180 ° - (360 ° / (7 x 2)) a = 154 ° The guiding device 1 according to the invention consists of a disc 2 having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and comprising at least one stud 3 intended to deflect an end of the winding towards an inlet of the manifold C. Advantageously, the guiding device according to the invention comprises two diametrically opposite deflection studs 3. These pads make it possible to guide the coil connection wires e1, e2 from the inter-scratch spaces having an angular spacing a, to the collector inputs C which they are arranged at 180 °. For a better maintenance of the coil connection son, the pads 3 are dimensioned so as to allow the winding of said son around the pads before their connection to the collector.

25 Avantageusement, le dispositif de guidage 1 comprend une encoche 4 disposée à proximité du ou des plot(s) de déflection 3, apte à recevoir les fils de connexion bobine el et e2, pour assurer un meilleur maintien de ces derniers. 3033100 - 6 - Ces encoches ont encore pour avantage intéressant de maintenir les fils de connexion bobine éloignés des roues polaires, et du ventilateur V afin d'éviter tout contact avec ces derniers, et, par conséquent, d'éventuels courts circuits. De manière avantageuse, le dispositif de guidage 1 selon l'invention est 5 surmonté d'un élément 5 de forme générale rectangulaire destiné au centrage du ventilateur V, cet élément supérieur présentant une ouverture centrale 6 pour le passage de l'arbre axial A. Avantageusement, l'élément supérieur 5 de centrage du ventilateur V délimite des ouvertures 7 pour le passage d'une résine de protection des 10 connexions. Ces ouvertures 7 sont disposés à proximités des plots 3 de sorte que ces derniers soient également recouverts de résine pour un meilleur maintient et une meilleure protection ces fils de connexion bobine e1, e2. De préférence et avantageusement, le dispositif de guidage 1 selon l'invention est encore remarquable en ce que l'ouverture centrale 6 pour le 15 passage de l'arbre axial rotatif A présente des ergots 8 d'indexation destinés à coopérer avec des rainures que présente l'arbre axial au niveau des entrées du collecteur. Les ergots 8 et les plots 3 sont disposés coaxialement. Le dispositif de guidage 1 est réalisé en tout matériau isolant. Par exemple, il est réalisé en matière plastique tel que polyamide de type PA4.6 ou 20 PA6.6. L'invention concerne encore un rotor de machine tournante comprenant un dispositif de guidage 1 comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, ce rotor comprenant un nombre impair de pôles. Par exemple, le rotor comprend un nombre de pôles compris entre trois et 25 treize. Le dispositif de guidage 1 est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur C, c'est à dire du coté opposé à la bobine. 3033100 - 7 - Lorsque le rotor R comprend un moyeu (non représenté), le dispositif de guidage 1 est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur C, c'est à dire du coté opposé au moyeu de ladite roue polaire. L'invention concerne encore un alternateur comprenant un rotor 5 comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées.Advantageously, the guiding device 1 comprises a notch 4 disposed near or deflection stud (s) 3, adapted to receive the coil connection son el and e2, to ensure better maintenance of the latter. These slots still have the advantageous advantage of keeping the coil connection wires away from the pole wheels, and the fan V to prevent contact with them, and, consequently, possible short circuits. Advantageously, the guiding device 1 according to the invention is surmounted by an element 5 of generally rectangular shape for centering the fan V, this upper element having a central opening 6 for the passage of the axial shaft A. Advantageously, the upper centering element 5 of the fan V defines openings 7 for the passage of a protection resin connections. These openings 7 are arranged close to the pads 3 so that the latter are also covered with resin for better maintenance and better protection these coil connection son e1, e2. Preferably and advantageously, the guiding device 1 according to the invention is still remarkable in that the central opening 6 for the passage of the rotary axial shaft A has indexing lugs 8 intended to cooperate with grooves that presents the axial shaft at the manifold entries. The lugs 8 and the pads 3 are arranged coaxially. The guiding device 1 is made of any insulating material. For example, it is made of plastic material such as polyamide PA4.6 or PA6.6. The invention also relates to a rotating machine rotor comprising a guiding device 1 comprising at least one of the above-mentioned characteristics, this rotor comprising an odd number of poles. For example, the rotor comprises a number of poles of between three and thirteen. The guide device 1 is disposed on a polar wheel on the side of the collector C, that is to say on the opposite side to the coil. When the rotor R comprises a hub (not shown), the guide device 1 is disposed on a pole wheel on the side of the collector C, that is to say on the opposite side to the hub of said pole wheel. The invention further relates to an alternator comprising a rotor 5 comprising at least one of the above-mentioned features.

Claims

REVENDICATIONS1. Guiding device (1) for rotating machine rotor (R), comprising: - a rotary axial shaft (A); - two pole wheels each comprising an odd number of claws (G) defining an odd number of poles; - an induced winding (B) disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends (el, e2) are connected to a collector (C), said device being characterized in that it is constituted a disc (2) having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and having at least one stud (3) for deflecting an end of the winding to an inlet of the collector. 3. 4. 5. 6. Device according to claim 1, characterized in that it comprises two deflection studs (3). Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises a notch (4) disposed near or deflection stud (s) (3). Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is surmounted by a member (5) of generally rectangular shape for centering a fan (V), this upper element having a central opening ( 6) for the passage of the axial shaft (A). Device according to claim 4, characterized in that the upper element (5) for centering the fan (V) delimits openings (7) for the passage of a resin for protecting the connections. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the central opening (6) for the passage of the rotary axial shaft (A) has indexing lugs (8) for cooperating with grooves that the axial shaft at the manifold entries (C). 3033100 - 9 - 7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is made of insulating material, for example, it is made of plastic such as polyamide type PA4.6 or PA6.6. Rotor (R) of rotating machine comprising a guiding device according to any one of claims 1 to 7, this rotor being characterized in that it comprises an odd number of poles, for example comprising between three and thirteen poles. . 9. Rotor (R) according to claim 8, characterized in that the guide device (1) is disposed on the side of the manifold, ie on the opposite side to the coil. 10. Rotor (R) according to claim 8 and comprising a hub, characterized in that the guiding device (1) is disposed on a polar wheel on the side of the collector ie on the opposite side to the hub of said wheel polar. 11. Alternator characterized in that it comprises a rotor (R) according to any one of claims 8 to 10.