FR3069722A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
Il est prévu une machine électrique tournante capable non seulement de limiter la réduction de rendement et la complexité de commande d'un onduleur et la perte cuivre due à la fréquence de résonance, mais aussi d'augmenter le flux du courant d'induction. La machine électrique tournante (1) présente un stator (10) et un rotor (20). Le stator (10) comprend des bobines de stator (12) ; des noyaux (15) réalisés chacun au moins en partie en matériau magnétique, et enveloppés chacun par les bobines de stator (12); et un cadre (16), en matériau non magnétique, supportant les noyaux (15). Le rotor (20) comprend : des bobines de rotor (22); et un noyau de rotor (21) formé avec des fentes (24) qui logent les bobines de rotor (22).There is provided a rotating electrical machine capable of not only limiting the efficiency reduction and control complexity of an inverter and the copper loss due to the resonant frequency, but also increasing the flow of the induction current. The rotary electric machine (1) has a stator (10) and a rotor (20). The stator (10) comprises stator coils (12); cores (15) each made at least partly of magnetic material, and each wrapped by the stator coils (12); and a frame (16) of non-magnetic material supporting the cores (15). The rotor (20) comprises: rotor coils (22); and a rotor core (21) formed with slots (24) which house the rotor coils (22).
Description
MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTEROTATING ELECTRIC MACHINE
Domaine Technique [0001]Technical Field [0001]
La présente invention concerne une machine électrique tournante.The present invention relates to a rotary electrical machine.
Arrière-plan technologique [0002]Technological background [0002]
Les moteurs à induction sont connus comme machines électriques tournantes qui sont utilisées pour alimenter les voitures électriques hybrides et les voitures électriques [0003]Induction motors are known as rotating electrical machines which are used to power hybrid electric cars and electric cars. [0003]
Le document de brevet JP2017-038511A décrit un moteur à induction connu. Dans ce moteur à induction connu, afin d'en réduire considérablement le poids, les noyaux faits, par exemple, de fer, ne sont pas utilisés. Par ailleurs, un rotor et un stator sont en matériau non magnétique.Patent document JP2017-038511A describes a known induction motor. In this known induction motor, in order to reduce its weight considerably, the cores made, for example, of iron, are not used. Furthermore, a rotor and a stator are made of non-magnetic material.
Résumé de l'invention [Problème Technique] [0004]Summary of the invention [Technical Problem] [0004]
Une réduction considérable du poids des moteurs à induction est attendue en réalisant un rotor et un stator en matériau non magnétique comme décrit dans le document JP2017-038511 A. Toutefois, d'un autre côté, une réduction significative du couplage magnétique entre les enroulements de rotor et les enroulements de stator diminue le courant d'induction à travers les bobines de rotor des enroulements de rotor lorsque les courants alternatifs phasés transitent par les bobines de stator des enroulements de stator. [0005]A considerable reduction in the weight of induction motors is expected by producing a rotor and a stator in non-magnetic material as described in document JP2017-038511 A. However, on the other hand, a significant reduction in the magnetic coupling between the windings of rotor and stator windings decreases the induction current through the rotor coils of the rotor windings when the phased alternating currents flow through the stator coils of the stator windings. [0005]
Dans le moteur à induction décrit dans le document JP2017-038511 A, afin d'augmenter davantage le flux de courant d'induction traversant les enroulements de rotor, on provoque un couplage par résonance magnétique en faisant passer des courants de phase alternatifs à travers les enroulements du stator à hautes fréquences et en disposant des condensateurs dans les enroulements de rotor et également dans les enroulements de stator pour former des circuits résonants ayant des fréquences de résonance aussi élevées que les hautes fréquences.In the induction motor described in document JP2017-038511 A, in order to further increase the flow of induction current passing through the rotor windings, coupling by magnetic resonance is carried out by passing alternating phase currents through the high frequency stator windings and having capacitors in the rotor windings and also in the stator windings to form resonant circuits having resonant frequencies as high as high frequencies.
[0006][0006]
Cependant, le système de moteur résonant décrit dans le document JP2017-038511A pose un problème de réduction de rendement et de complexité de commande d'un onduleur et d'augmentation de perte cuivre dérivée des fréquences de résonance parce que les courants de phase à hautes fréquences traversent les enroulements de stator.However, the resonant motor system described in the document JP2017-038511A poses a problem of reduction in efficiency and complexity of control of an inverter and increase in copper loss derived from the resonant frequencies because the phase currents at high frequencies pass through the stator windings.
[0007][0007]
Un autre problème est que le flux du courant d'induction diminue à mesure que l'écart augmente entre la fréquence du courant et la fréquence de résonance, de sorte que la plage de fonctionnement est étroite car, pendant le couplage par résonance magnétique, les bobines et les condensateurs fonctionnent dans un état de résonance dans lequel l'impédance des bobines et des condensateurs devient faible, bien que le passage d'un flux de courant important soit autorisé.Another problem is that the flux of the induction current decreases as the difference increases between the frequency of the current and the resonant frequency, so that the operating range is narrow because, during the coupling by magnetic resonance, the coils and capacitors operate in a resonant state in which the impedance of the coils and capacitors becomes low, although the passage of a large current flow is allowed.
[0008][0008]
Au vu de ce qui précède, un objet de la présente invention est de proposer une machine électrique tournante capable non seulement de limiter la réduction de rendement et la complexité de commande d'un onduleur et la perte cuivre due à la fréquence de résonance, mais aussi d'augmenter le flux du courant d'induction.In view of the above, an object of the present invention is to provide a rotary electrical machine capable not only of limiting the reduction in efficiency and the complexity of controlling an inverter and the copper loss due to the resonant frequency, but also to increase the flow of the induction current.
[Solution au Problème] [0009][Solution to the Problem] [0009]
Il est proposé selon l’invention une machine électrique tournante comprenant : un stator et un rotor. Dans la machine électrique tournante, le stator comprend: des bobines de stator; des noyaux, chacun étant réalisé au moins partiellement en matériau magnétique, enveloppés par les bobines de stator; et un cadre, en matériau non magnétique, supportant les noyaux; et le rotor comprend: des bobines de rotor; et un noyau de rotor formé avec des fentes qui logent les bobines de rotor.According to the invention, a rotary electrical machine is proposed comprising: a stator and a rotor. In the rotary electrical machine, the stator comprises: stator coils; cores, each being made at least partially of magnetic material, enveloped by the stator coils; and a frame, of non-magnetic material, supporting the cores; and the rotor comprises: rotor coils; and a rotor core formed with slots which accommodate the rotor coils.
[0010][0010]
Selon une particularité, il est prévu un premier condensateur qui est connecté à chacune des bobines de stator pour former un premier circuit résonant ; et un deuxième condensateur qui est connecté à chacune des bobines de rotor pour former un deuxième circuit résonant. Ces premiers condensateurs (pour l’alimentation du stator), peuvent être typiquement agencés au sein du stator.According to one feature, a first capacitor is provided which is connected to each of the stator coils to form a first resonant circuit; and a second capacitor which is connected to each of the rotor coils to form a second resonant circuit. These first capacitors (for supplying the stator) can typically be arranged within the stator.
Selon une option, le premier circuit résonant et le deuxième circuit résonant ont approximativement la même fréquence de résonance.Optionally, the first resonant circuit and the second resonant circuit have approximately the same resonant frequency.
Il peut être prévu que les bobines de stator comprennent ou soient des bobines de stator à phases multiples comportant une bobine de stator de première phase pour la conduction de courant dans une première phase de deux ou plus courants de phase et une bobine de stator de deuxième phase pour une conduction de courant dans une deuxième phase des deux ou plus courants de phase ; tandis que les bobines de rotor peuvent être des bobines de rotor à phases multiples comportant une bobine de rotor de première phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et, une bobine de rotor de deuxième phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase.It can be provided that the stator coils include or are multi-phase stator coils comprising a first phase stator coil for current conduction in a first phase of two or more phase currents and a second stator coil phase for current conduction in a second phase of the two or more phase currents; while the rotor coils may be multi-phase rotor coils comprising a first phase rotor coil for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase of the two or more phase currents, and , a second phase rotor coil for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents.
Selon une option, l'un des premiers condensateurs est relié à la bobine de stator de première phase pour former l'un des premiers circuits résonants pour la conduction de courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et un autre des premiers condensateurs est relié à la bobine de stator de deuxième phase pour former un autre des premiers circuits de résonance pour la conduction de courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. L'un des deuxièmes condensateurs peut être connecté à la bobine de rotor de première phase pour former l'un des deuxièmes circuits résonants pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et un autre des deuxièmes condensateurs peut être connecté à la bobine de rotor de deuxième phase pour former un autre des deuxièmes circuits résonants pour la conduction du courant d'induction induite par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase.According to an option, one of the first capacitors is connected to the first phase stator coil to form one of the first resonant circuits for current conduction in the first phase of the two or more phase currents, and another of the first capacitors is connected to the second phase stator coil to form another of the first resonance circuits for current conduction in the second phase of the two or more phase currents. One of the second capacitors can be connected to the first phase rotor coil to form one of the second resonant circuits for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase of the two or more currents of phase, and another of the second capacitors can be connected to the second phase rotor coil to form another of the second resonant circuits for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more currents phase.
L’un des deuxièmes circuits résonants pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase est typiquement isolé électriquement d'un autre des deuxièmes circuits résonants pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase.One of the second resonant circuits for the conduction of the induction current induced by the current conduction in the first phase is typically electrically isolated from another of the second resonant circuits for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase.
[Effet avantageux de l'invention] [0011][Advantageous Effect of the Invention] [0011]
La présente invention limite la réduction de rendement et la complexité de commande d'un onduleur et la perte cuivre due à la fréquence de résonance, et augmente le flux du courant d'induction.The present invention limits the reduction in efficiency and the complexity of controlling an inverter and the copper loss due to the resonant frequency, and increases the flow of the induction current.
Brève description des dessins [0012]Brief description of the drawings [0012]
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une machine électrique tournante, à laquelle se rapporte la présente invention.Figure 1 is a cross-sectional view of a rotary electrical machine, to which the present invention relates.
La figure 2 illustre schématiquement le raccordement des bobines de stator et le raccordement des bobines de rotor.Figure 2 schematically illustrates the connection of the stator coils and the connection of the rotor coils.
La figure 3 illustre les courbes de couple en fonction de la fréquence de la machine électrique tournante.Figure 3 illustrates the torque curves as a function of the frequency of the rotating electric machine.
La figure 4 est la simulation de la densité de flux magnétique pendant la résonance magnétique.Figure 4 is the simulation of the magnetic flux density during magnetic resonance.
La figure 5 illustre schématiquement une modification d'une machine électrique tournante.FIG. 5 schematically illustrates a modification of a rotary electric machine.
La figure 6 est une vue schématique d'un changeur de capacité électrique.Figure 6 is a schematic view of an electrical capacity changer.
Détails et mode(s) de réalisation préféré(s) [0013]Details and preferred embodiment (s) [0013]
En se référant aux dessins annexés, une machine électrique tournante mettant en oeuvre la présente invention est décrite.Referring to the accompanying drawings, a rotary electrical machine embodying the present invention is described.
[0014][0014]
En référence à la Fig. 1, une machine électrique tournante 1 prend la forme d'un moteur à induction du type à résonance magnétique basse fréquence dans lequel la résonance magnétique se produit avec un rendement élevé pendant et après le passage du courant à basses fréquences. La machine électrique tournante 1 comprend un stator 10 et un rotor 20, qui est espacé du stator 10 par un entrefer. Le rotor 20, qui comporte un arbre tournant 5, est supporté par un carter de moteur, non illustré, pour tourner autour d'un axe de l'arbre tournant 5 par rapport au stator 10.With reference to FIG. 1, a rotating electric machine 1 takes the form of an induction motor of the low frequency magnetic resonance type in which magnetic resonance occurs with high efficiency during and after the passage of current at low frequencies. The rotary electrical machine 1 comprises a stator 10 and a rotor 20, which is spaced from the stator 10 by an air gap. The rotor 20, which comprises a rotating shaft 5, is supported by a motor casing, not shown, to rotate around an axis of the rotating shaft 5 relative to the stator 10.
[0015][0015]
L'expression direction radiale désigne l'une quelconque des directions dirigées vers l'extérieur et perpendiculaires à l'axe de l'arbre tournant 5. L'expression extérieur radial désigne le côté radialement éloigné de l'axe de l'arbre tournant 5. L'expression intérieur radial désigne le côté radialement proche de l'axe de l'arbre tournant 5.The expression radial direction designates any one of the directions directed outwards and perpendicular to the axis of the rotating shaft 5. The expression radial outer designates the side radially distant from the axis of the rotating shaft 5 The expression internal radial designates the side radially close to the axis of the rotating shaft 5.
[0016][0016]
L'expression direction circonférentielle désigne une direction le long de la circonférence d'un cercle autour de l'axe de l'arbre tournant 5. L'expression direction axiale désigne une direction le long de ou parallèle à l'axe de l'arbre tournant 5.The expression circumferential direction designates a direction along the circumference of a circle around the axis of the rotating shaft 5. The expression axial direction designates a direction along or parallel to the axis of the shaft turning 5.
[0017][0017]
Le stator 10 comprend des bobines de stator 12; des noyaux de stator 15, chacun étant réalisé au moins en partie en matériau magnétique, enveloppé par les bobines de stator 12; et un cadre 16, en matériau non magnétique, supportant les noyauxThe stator 10 comprises stator coils 12; stator cores 15, each being made at least partly of magnetic material, enveloped by the stator coils 12; and a frame 16, made of non-magnetic material, supporting the cores
15.15.
[0018][0018]
Les bobines de stator 12 sont divisibles en deux ou plusieurs groupes, chacun correspondant à l'une respective de deux phases ou plus de courants alternatifs multiphases. Dans le présent mode de réalisation, des courants alternatifs triphasés sont utilisés de sorte que les bobines de stator 12 sont divisées en trois groupes pour les phases en W, en V et en U des courants alternatifs triphasés. Un enroulement concentré ou un enroulement distribué peut être utilisé pour enrouler des bobines de stator 12, mais un enroulement concentré est préféré pour réduire une perte cuivre du stator.The stator coils 12 are divisible into two or more groups, each corresponding to a respective one of two or more phases of multiphase alternating currents. In the present embodiment, three-phase alternating currents are used so that the stator coils 12 are divided into three groups for the W, V and U phases of the three-phase alternating currents. A concentrated winding or a distributed winding can be used to wind stator coils 12, but a concentrated winding is preferred to reduce copper loss from the stator.
[0019][0019]
Une ligne conductrice de Litz, une ligne conductrice rectangulaire ou une ligne conductrice circulaire peut être utilisée pour enrouler les bobines de stator 12, mais une ligne conductrice de Litz est préférée pour les bobines de stator 12 pour limiter l'apparition d'une perte cuivre causée par le flux de fuite reliant le conducteur.A Litz conductor line, a rectangular conductor line or a circular conductor line can be used to wind the stator coils 12, but a Litz conductor line is preferred for the stator coils 12 to limit the occurrence of copper loss caused by the leakage flow connecting the conductor.
[0020][0020]
Chacun des noyaux de stator 15 est une structure électromagnétique stratifiée résultant de la stratification de plaques d'acier électromagnétiques, qui sont un matériau à haute perméabilité, dans une direction suivant ou parallèle à l'axe de rotation du stator 10.Each of the stator cores 15 is a laminated electromagnetic structure resulting from the lamination of electromagnetic steel plates, which are a material with high permeability, in a direction following or parallel to the axis of rotation of the stator 10.
[0021][0021]
Les noyaux de stator 15 sont conçus pour fonctionner en tant qu'interpole car ils sont constitués de matériau magnétique. Cela fait augmenter l'inductance de chacune des bobines de stator 12, ce qui facilite la résonance magnétique des bobines de stator 12 en réponse au passage de courants de phase à basse fréquence.The stator cores 15 are designed to function as an interpolate because they are made of magnetic material. This increases the inductance of each of the stator coils 12, which facilitates magnetic resonance of the stator coils 12 in response to the passage of low frequency phase currents.
[0022][0022]
Le cadre 16, qui est sur le côté circonférentiel externe du stator 10 par rapport aux noyaux de stator 15 est fait de résine de poly(sulfure de phénylène) (PPS), qui est un matériau non magnétique.The frame 16, which is on the outer circumferential side of the stator 10 relative to the stator cores 15 is made of poly (phenylene sulfide) resin (PPS), which is a non-magnetic material.
[0023][0023]
Le cadre 16 supporte les noyaux de stator 15 sur leurs côtés radialement extérieurs pour empêcher la chute des noyaux de stator 15 du stator 10. De plus, le cadre 16 relie les deux noyaux de stator 15 adjacents l'un à l'autre.The frame 16 supports the stator cores 15 on their radially outer sides to prevent the stator cores 15 from falling out of the stator 10. In addition, the frame 16 connects the two stator cores 15 adjacent to each other.
[0024][0024]
De plus, le stator 10 comporte un pont 19 en matériau non magnétique. Le pont 19, qui est sur le côté circonférentiel interne du stator 10 par rapport aux noyaux de stator 15 est fait de résine de poly(sulfure de phénylène) (PPS), qui est un matériau non magnétique.In addition, the stator 10 has a bridge 19 made of non-magnetic material. The bridge 19, which is on the inner circumferential side of the stator 10 relative to the stator cores 15 is made of poly (phenylene sulfide) resin (PPS), which is a non-magnetic material.
[0025][0025]
Le pont 19 supporte les noyaux de stator 15 sur leurs côtés radialement intérieurs pour empêcher la chute des noyaux de stator 15 du stator 10. De plus, le pont 19 relie les deux noyaux de stator 15 adjacents l'un à l'autre. Le pont 19 coopère avec le cadre 16 pour renforcer ou augmenter la raideur du stator 10.The bridge 19 supports the stator cores 15 on their radially inner sides to prevent the stator cores 15 from falling from the stator 10. In addition, the bridge 19 connects the two adjacent stator cores 15 to each other. The bridge 19 cooperates with the frame 16 to reinforce or increase the stiffness of the stator 10.
[0026][0026]
Un courant électrique traverse chacune des bobines de stator 12, qui sont configurées comme décrit, pour générer un champ magnétique. Le passage des courants alternatifs triphasés à travers les bobines de stator 12 du stator 10 génère un champ magnétique tournant, qui tourne dans la direction circonférentielle. Le flux magnétique généré au niveau du stator 10 établit une liaison avec le rotor 20 (flux transmis au rotor) pour créer un couple.An electric current flows through each of the stator coils 12, which are configured as described, to generate a magnetic field. The passage of three-phase alternating currents through the stator coils 12 of the stator 10 generates a rotating magnetic field, which rotates in the circumferential direction. The magnetic flux generated at the stator 10 establishes a connection with the rotor 20 (flux transmitted to the rotor) to create a torque.
[0027][0027]
Le rotor 20 comporte des bobines de rotor 22 et un noyau de rotor 21 qui est formé avec des fentes 24 logeant les bobines de rotor 22. De plus, le rotor 20 comprend des dents de rotor 23 réparties de manière égale dans la direction circonférentielle. Les bobines de rotor 22 sont enroulées autour du noyau de rotor 21 et des dents de rotor 23. [0028]The rotor 20 has rotor coils 22 and a rotor core 21 which is formed with slots 24 housing the rotor coils 22. In addition, the rotor 20 includes rotor teeth 23 distributed evenly in the circumferential direction. The rotor coils 22 are wound around the rotor core 21 and the rotor teeth 23. [0028]
Le noyau de rotor 21 est une structure électromagnétique stratifiée résultant de la stratification de plaques d'acier électromagnétiques. Les fentes 24 sont des rainures qui sont ici découpées radialement vers l'intérieur à partir de la circonférence du noyau de rotor et qui s'étendent le long de l'axe de rotation de l'arbre tournant 5.The rotor core 21 is a layered electromagnetic structure resulting from the layering of electromagnetic steel plates. The slots 24 are grooves which are here cut radially inwards from the circumference of the rotor core and which extend along the axis of rotation of the rotating shaft 5.
[0029][0029]
Les bobines de rotor 22 sont logées dans les fentes 24 et enroulées avec un enroulement distribué. Dans le détail, les bobines de rotor 22 sont enroulées avec un enroulement distribué de sorte que les conducteurs sont en avant et sont en arrière de part et d’autre de l'arbre tournant 5.The rotor coils 22 are housed in the slots 24 and wound with a distributed winding. In detail, the rotor coils 22 are wound with a distributed winding so that the conductors are in front and are behind on either side of the rotating shaft 5.
[0030][0030]
En référence à la Fig. 2, le stator 10 utilise une connexion en étoile triphasée (Y) dans laquelle sont connectés trois enroulements comprenant chacun au moins une bobine de stator 12. Dans chacun des enroulements, un premier condensateur 17 est connecté en série à une bobine de stator 12. La bobine de stator 12 et le premier condensateur 17, qui est connecté à la bobine de stator 12, forment un premier circuit résonant 18. Le premier circuit résonant 18 est un circuit résonant LC en série.With reference to FIG. 2, the stator 10 uses a three-phase star connection (Y) in which three windings are connected, each comprising at least one stator coil 12. In each of the windings, a first capacitor 17 is connected in series to a stator coil 12. The stator coil 12 and the first capacitor 17, which is connected to the stator coil 12, form a first resonant circuit 18. The first resonant circuit 18 is an LC resonant circuit in series.
[0031][0031]
D'autre part, chacun des enroulements sur le rotor 20 comprend un deuxième condensateur 27 connecté en série à une bobine de rotor 22. La bobine de rotor 22 et le deuxième condensateur 27, qui est connecté en série à la bobine de rotor 22, forment un deuxième circuit résonant 28.On the other hand, each of the windings on the rotor 20 comprises a second capacitor 27 connected in series to a rotor coil 22. The rotor coil 22 and the second capacitor 27, which is connected in series to the rotor coil 22, form a second resonant circuit 28.
[0032][0032]
Ainsi, le deuxième circuit résonant 28 est un circuit résonant LC en série. Le deuxième circuit résonant 28 dans chacune des trois phases est séparé électriquement du circuit résonant 28 dans une autre phase et du circuit résonant 28 dans l'autre phase. En d'autres termes, les deuxièmes circuits résonants 28 dans les trois phases sont dans un état électriquement flottant. Dans le présent mode de réalisation, une fréquence de résonance du premier circuit résonant 18 et une fréquence de résonance du deuxième circuit résonant 28 sont approximativement les mêmes.Thus, the second resonant circuit 28 is a LC resonant circuit in series. The second resonant circuit 28 in each of the three phases is electrically separated from the resonant circuit 28 in another phase and from the resonant circuit 28 in the other phase. In other words, the second resonant circuits 28 in the three phases are in an electrically floating state. In the present embodiment, a resonant frequency of the first resonant circuit 18 and a resonant frequency of the second resonant circuit 28 are approximately the same.
[0033][0033]
Dans le présent mode de réalisation, les fréquences auxquelles les courants alternatifs triphasés traversent les bobines de stator 12 sont des fréquences basses allant de plusieurs dizaines de Hz à plusieurs centaines de Hz. Ainsi, le réglage du premier circuit résonant 18 et celui du deuxième circuit résonant 28 sont tels que les fréquences de résonance des premier et deuxième circuits résonants 18 et 28 sont approximativement certaines fréquences choisies parmi la gamme de fréquences des courants alternatifs triphasés. Le terme approximativement est utilisé ici pour signifier près d'une certaine fréquence, avec une différence résiduelle allant jusqu'à une fréquence de glissement du rotor 20 par rapport au stator 10.In the present embodiment, the frequencies at which the three-phase alternating currents pass through the stator coils 12 are low frequencies ranging from several tens of Hz to several hundred Hz. Thus, the setting of the first resonant circuit 18 and that of the second circuit resonant 28 are such that the resonant frequencies of the first and second resonant circuits 18 and 28 are approximately certain frequencies chosen from the frequency range of three-phase alternating currents. The term approximately is used here to mean near a certain frequency, with a residual difference up to a sliding frequency of the rotor 20 relative to the stator 10.
[0034][0034]
Avec la configuration qui vient d'être décrite, les trois courants de phase traversant les bobines de stator 12 servent non seulement à exciter les bobines de rotor 22 du rotor 20, mais aussi à créer un couplage par résonance magnétique entre les premiers circuits résonants 18 et les deuxièmes circuits résonants 28 pour alimenter le rotor 20 en énergie.With the configuration which has just been described, the three phase currents passing through the stator coils 12 serve not only to excite the rotor coils 22 of the rotor 20, but also to create a coupling by magnetic resonance between the first resonant circuits 18 and the second resonant circuits 28 for supplying energy to the rotor 20.
[0035][0035]
Dans le présent mode de réalisation, étant donné que les noyaux de stator 15 sont faits de matériau magnétique et que le cadre 16 est fait de matériau non magnétique, la quantité de matériau magnétique utilisée dans le stator 10 est considérablement réduite. Ceci permet de réaliser une réduction considérable du poids de la machine électrique tournante 1 et une réduction considérable de la taille de la machine électrique tournante 1 ainsi qu'une réduction de la perte fer dans le stator 10.In the present embodiment, since the stator cores 15 are made of magnetic material and the frame 16 is made of non-magnetic material, the amount of magnetic material used in the stator 10 is considerably reduced. This makes it possible to achieve a considerable reduction in the weight of the rotary electric machine 1 and a considerable reduction in the size of the rotary electric machine 1 as well as a reduction in the iron loss in the stator 10.
[0036][0036]
De plus, dans le présent mode de réalisation, le produit de l'inductance de la bobine de stator 12 et de la capacité du premier condensateur 17 est approximativement le produit de l'inductance de la bobine de rotor 22 et de la capacité du deuxième condensateur 27.In addition, in the present embodiment, the product of the inductance of the stator coil 12 and the capacity of the first capacitor 17 is approximately the product of the inductance of the rotor coil 22 and the capacity of the second capacitor 27.
[0037][0037]
Dans le présent mode de réalisation, les bobines de stator 12 comportent une bobine de stator de première phase pour la conduction de courant dans une première phase de deux ou plus courants de phase, et, une bobine de stator de deuxième phase pour la conduction de courant dans une deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Les bobines de rotor 22 comportent une bobine de rotor de première phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et, une bobine de rotor de deuxième phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Le premier condensateur 17 est connecté à la bobine de stator de première phase pour former le premier circuit résonant 18 pour la conduction de courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et le premier condensateur 17 est connecté à la bobine de stator de deuxième phase pour former le premier circuit résonant 18 pour la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Le deuxième condensateur 27 est connecté à la bobine de rotor de première phase pour former le deuxième circuit résonant 28 pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et le deuxième condensateur 27 est connecté à la bobine de rotor de deuxième phase pour former le deuxième circuit résonant 28 pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Le deuxième circuit résonant 28 de conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase est électriquement isolé du deuxième circuit résonant 28 pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase.In the present embodiment, the stator coils 12 include a first phase stator coil for current conduction in a first phase of two or more phase currents, and a second phase stator coil for conduction of current in a second phase of the two or more phase currents. The rotor coils 22 comprise a first phase rotor coil for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase of the two or more phase currents, and a second phase rotor coil for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents. The first capacitor 17 is connected to the first phase stator coil to form the first resonant circuit 18 for current conduction in the first phase of the two or more phase currents, and the first capacitor 17 is connected to the stator coil of second phase to form the first resonant circuit 18 for the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents. The second capacitor 27 is connected to the first phase rotor coil to form the second resonant circuit 28 for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase of the two or more phase currents, and the second capacitor 27 is connected to the second phase rotor coil to form the second resonant circuit 28 for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents. The second resonant circuit 28 for conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase is electrically isolated from the second resonant circuit 28 for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase.
[0038][0038]
La figure 3 illustre les caractéristiques de couple en fonction de la fréquence de la machine électrique tournante 1, obtenues par l'analyse des champs électromagnétiques, où l'axe horizontal représente la fréquence des rotations du rotor 20 (que l'on peut appeler ci-après fréquence de rotation du rotor) et l'axe vertical représente le couple du rotor 20.FIG. 3 illustrates the torque characteristics as a function of the frequency of the rotary electric machine 1, obtained by the analysis of the electromagnetic fields, where the horizontal axis represents the frequency of the rotations of the rotor 20 (which may be called here -after frequency of rotation of the rotor) and the vertical axis represents the torque of the rotor 20.
[0039][0039]
En figure 3, Fs désigne la fréquence d'un champ magnétique tournant créé par le stator 10. La fréquence, Fs, est souvent appelée fréquence fondamentale à laquelle les bobines de stator 12 du stator 10 sont excitées et peut être appelée fréquence fondamentale d'excitation de stator. La fréquence, Fs, est une fréquence d'excitation ou de forçage à laquelle les bobines de rotor 22 du rotor 20 sont excitées.In FIG. 3, Fs designates the frequency of a rotating magnetic field created by the stator 10. The frequency, Fs, is often called the fundamental frequency at which the stator coils 12 of the stator 10 are excited and can be called the fundamental frequency of stator excitation. The frequency, Fs, is an excitation or forcing frequency at which the rotor coils 22 of the rotor 20 are excited.
[0040][0040]
En figure 3, la fréquence Fs a des fréquences variables de 100 Hz, 150 Hz, 175 Hz et 200 Hz. Les caractéristiques illustrées à la Fig. 3 sont donnés en traçant des caractéristiques de couple en fonction de la fréquence pour différentes vitesses du rotor 20 avec la fréquence Fs conservée à une fréquence choisie parmi les fréquences 100 Hz, 150 Hz, 175 Hz et 200 Hz.In FIG. 3, the frequency Fs has variable frequencies of 100 Hz, 150 Hz, 175 Hz and 200 Hz. The characteristics illustrated in FIG. 3 are given by plotting torque characteristics as a function of the frequency for different speeds of the rotor 20 with the frequency Fs kept at a frequency chosen from the frequencies 100 Hz, 150 Hz, 175 Hz and 200 Hz.
[0041][0041]
Comme montré sur la Fig. 3, la machine électrique tournante 1 produit un couple de grande amplitude où la fréquence de rotation du rotor est approximativement une fréquence particulière appelée fréquence de résonance à laquelle un couplage par résonance magnétique entre le premier circuit résonant 18 et le deuxième circuit résonant 28 se produit. Le couplage par résonance magnétique permet à la machine électrique tournante 1 de fonctionner non seulement en mode de conversion d'énergie électrique à mécanique, c'est-à-dire en mode moteur, mais également en mode de conversion ou de régénération d'énergie mécanique à électrique.As shown in Fig. 3, the rotary electrical machine 1 produces a torque of large amplitude where the frequency of rotation of the rotor is approximately a particular frequency called the resonant frequency at which a coupling by magnetic resonance between the first resonant circuit 18 and the second resonant circuit 28 occurs . Magnetic resonance coupling allows the rotating electric machine 1 to operate not only in electrical to mechanical energy conversion mode, that is to say in motor mode, but also in energy conversion or regeneration mode mechanical to electric.
[0042][0042]
La figure 4 illustre le résultat de la simulation de la distribution du flux magnétique à la résonance électromagnétique entre le premier circuit résonant 18 et le deuxième circuit résonant 28. Cette distribution de flux magnétique résulte de l'excitation du stator 10 en faisant passer 900 AT, ou ampères-tours, à travers la bobine de stator 12 pour produire une force magnétomotrice de stator.FIG. 4 illustrates the result of the simulation of the distribution of the magnetic flux at electromagnetic resonance between the first resonant circuit 18 and the second resonant circuit 28. This distribution of magnetic flux results from the excitation of the stator 10 by passing 900 AT , or ampere-turns, through the stator coil 12 to produce a stator magnetomotive force.
[0043][0043]
Comme bien illustré sur la figure 4, la densité de distribution de flux magnétique est élevée à chacun des noyaux de stator 15 en matériau magnétique pour fournir un circuit magnétique qui peut être étroit (compact) et qui est fermé. En effet, chacun des noyaux de stator 15 fonctionne comme un interpôle.As well illustrated in Figure 4, the magnetic flux distribution density is high at each of the stator cores 15 of magnetic material to provide a magnetic circuit which can be narrow (compact) and which is closed. Indeed, each of the stator cores 15 functions as an interpole.
[0044][0044]
De plus, on voit également que la densité de distribution de flux magnétique est élevée dans des parties du cadre 16 pour fournir un circuit magnétique étroit (à entrefer étroit). Pour les raisons qui précèdent, il est confirmé que le couplage par résonance magnétique entre le premier circuit résonant 18 et le deuxième circuit résonant 28 permet la réalisation de la conversion d'énergie électrique à mécanique.In addition, it can also be seen that the magnetic flux distribution density is high in parts of the frame 16 to provide a narrow magnetic circuit (with a narrow air gap). For the above reasons, it is confirmed that the coupling by magnetic resonance between the first resonant circuit 18 and the second resonant circuit 28 allows the conversion of electrical energy to mechanical.
[0045][0045]
Dans le présent mode de réalisation, la machine électrique tournante 1 est conçue pour augmenter le facteur de couplage k plutôt que d'augmenter le facteur de qualité ou la valeur Q. Ceci permet d'induire une résonance magnétique avec une force magnétomotrice ordinaire produite par l'un quelconque des courants à plusieurs centaines d'ampères-tours (AT).In the present embodiment, the rotary electrical machine 1 is designed to increase the coupling factor k rather than increasing the quality factor or the Q value. This makes it possible to induce a magnetic resonance with an ordinary magnetomotor force produced by any of the currents at several hundred ampere-turns (AT).
[0046][0046]
La machine électrique tournante 1, qui est, dans le présent mode de réalisation, sous la forme d'un moteur à induction, a une résonance électromagnétique qui est induite à basse fréquence permettant ainsi la configuration d'un système d'excitation secondaire capable d'effectuer une alimentation énergétique bidirectionnelle entre le stator 10 et le rotor 20 pour générer de l'énergie pour réguler une fréquence de glissement du rotor 20, pour ainsi réaliser un système de moteur sans balai. Ce système de moteur sans balai est réduit en taille et de rigidité améliorée grâce à l'élimination des balais pour le transfert d'énergie. Le système de moteur sans balai est utilisé ici pour désigner un système de moteur dans lequel le couplage électromagnétique permet un transfert de puissance sans interface entre une brosse et une bague collectrice tournante.The rotary electrical machine 1, which is, in the present embodiment, in the form of an induction motor, has an electromagnetic resonance which is induced at low frequency thus allowing the configuration of a secondary excitation system capable of '' provide a bidirectional power supply between the stator 10 and the rotor 20 to generate energy to regulate a sliding frequency of the rotor 20, thereby achieving a brushless motor system. This brushless motor system is reduced in size and improved rigidity thanks to the elimination of brushes for energy transfer. The brushless motor system is used here to denote a motor system in which the electromagnetic coupling allows power transfer without interface between a brush and a rotating slip ring.
[0047][0047]
Une approche connue pour augmenter le facteur de couplage k consiste à exciter des bobines à noyau d'air à haute fréquence. Plutôt que l'approche connue ci-dessus, cependant, il est souhaitable de faire en sorte que le noyau de stator 15 en matériau magnétique augmente le facteur de couplage magnétique entre la bobine de stator 12 et la bobine de rotor 22.A known approach for increasing the coupling factor k consists in exciting coils with high frequency air cores. Rather than the approach known above, however, it is desirable to cause the stator core 15 of magnetic material to increase the magnetic coupling factor between the stator coil 12 and the rotor coil 22.
[0048][0048]
Compte tenu de ce qui précède, dans le présent mode de réalisation, avec le stator 10 ayant le noyau de stator 15 en matériau magnétique, la machine électrique tournante 1 fait fonctionner la bobine de stator 12 en tant qu'interpole.In view of the above, in the present embodiment, with the stator 10 having the stator core 15 made of magnetic material, the rotary electric machine 1 operates the stator coil 12 as an interpolate.
[0049][0049]
De plus, dans le présent mode de réalisation, sans dépendre de trajets magnétiques conventionnellement formés en reliant les noyaux de stator 15 par un cadre arrière, la forte densité de flux créée à la résonance couple magnétiquement les bobines de stator à un endroit de faible perméabilité magnétique (c’est-à-dire le cadre 16 en matériau non magnétique) au sein des paires de noyaux de stator 15 adjacents.In addition, in the present embodiment, without depending on the magnetic paths conventionally formed by connecting the stator cores 15 by a rear frame, the high flux density created at resonance magnetically couples the stator coils in a place of low permeability magnetic (that is to say the frame 16 of non-magnetic material) within the pairs of stator cores 15 adjacent.
[0050][0050]
La configuration, dans laquelle les noyaux de stator 15 en matériau magnétique sont disposés à l'intérieur du cadre ajouré non magnétique 16 en résine, offre des contraintes structurelles sur l'occurrence de la perte fer dérivée du matériau magnétique, en raison d'une réduction considérable de l'utilisation de matériau magnétique.The configuration, in which the stator cores 15 of magnetic material are arranged inside the non-magnetic perforated frame 16 of resin, offers structural constraints on the occurrence of iron loss derived from the magnetic material, due to a considerable reduction in the use of magnetic material.
[0051][0051]
De plus, ceci maximise la perméabilité magnétique entre la bobine de stator 12 et la bobine de rotor 22. En outre, cela permet au cadre 16 de supporter les noyaux de stator 15.In addition, this maximizes the magnetic permeability between the stator coil 12 and the rotor coil 22. In addition, this allows the frame 16 to support the stator cores 15.
[0052][0052]
De plus, les noyaux de stator 15 prévus pour fonctionner en tant qu'interpoles réduisent considérablement la fuite du flux magnétique reliant les bobines de stator 12, ce qui entraîne une réduction de la perte cuivre des bobines de stator 12.In addition, the stator cores 15 intended to function as interpoles considerably reduce the leakage of the magnetic flux connecting the stator coils 12, which leads to a reduction in the copper loss from the stator coils 12.
[0053][0053]
Comme montré en figure 5, une unité d'alimentation en énergie 30, qui communique avec les bobines de rotor 22 sur le rotor 20 par l'intermédiaire d'un couplage par résonance, peut être prévue séparément des bobines de stator 12. L'unité d'alimentation en énergie 30 comprend des bobines d'excitation 32 et un condensateur, non illustré, équivalent au premier condensateur 17. L'unité d'alimentation en énergie 30 est maintenue stationnaire intégralement sur le stator 10, ou séparément du stator 10. [0054]As shown in FIG. 5, an energy supply unit 30, which communicates with the rotor coils 22 on the rotor 20 by means of resonance coupling, can be provided separately from the stator coils 12. The power supply unit 30 comprises excitation coils 32 and a capacitor, not shown, equivalent to the first capacitor 17. The power supply unit 30 is held stationary integrally on the stator 10, or separately from the stator 10 .
Dans ce cas également, une fréquence à laquelle les courants traversent les bobines d'excitation 32, c'est-à-dire une fréquence de résonance magnétique entre les bobines d'excitation 32 et les bobines de rotor 22, doit être basse fréquence allant de quelques dizaines de Hz à plusieurs centaines de Hz, et il est préféré de concevoir la machine électrique tournante 1 de manière à augmenter le facteur de couplage k. Ceci permet la configuration d'un système d'excitation secondaire capable d'effectuer une alimentation bidirectionnelle en énergie entre le stator 10 et le rotor 20 pour générer de l'énergie pour réguler une fréquence de glissement du rotor 20.In this case also, a frequency at which the currents cross the excitation coils 32, that is to say a magnetic resonance frequency between the excitation coils 32 and the rotor coils 22, must be low frequency ranging from a few tens of Hz to several hundred Hz, and it is preferred to design the rotary electrical machine 1 so as to increase the coupling factor k. This allows the configuration of a secondary excitation system capable of carrying out a bidirectional supply of energy between the stator 10 and the rotor 20 to generate energy to regulate a sliding frequency of the rotor 20.
[0055][0055]
Dans la machine électrique tournante 1 illustrée en figure 5, un onduleur 40 est relié au stator 10 pour alimenter les bobines de stator 12 du stator 10 en courants alternatifs triphasés. D'autre part, un onduleur 50 est connecté aux bobines d'excitation 32 pour alimenter les bobines d'excitation 32 en courants alternatifs triphasés.In the rotary electrical machine 1 illustrated in FIG. 5, an inverter 40 is connected to the stator 10 to supply the stator coils 12 of the stator 10 with three-phase alternating currents. On the other hand, an inverter 50 is connected to the excitation coils 32 to supply the excitation coils 32 with three-phase alternating currents.
[0056][0056]
Afin d'élargir la plage de fonctionnement de la machine électrique tournante 1, chacun du premier condensateur 17 et du deuxième condensateur 27 est de préférence configuré comme un condensateur variable.In order to widen the operating range of the rotary electric machine 1, each of the first capacitor 17 and the second capacitor 27 is preferably configured as a variable capacitor.
[0057][0057]
Dans chacun du premier condensateur 17 et du deuxième condensateur 27, la capacité du condensateur est variable avec un changement dans le secteur des plaques conductrices opposées séparées par un diélectrique. De plus, dans chacun du premier condensateur 17 et du deuxième condensateur 27, la capacité du condensateur est variable avec un changement de la distance à laquelle les plaques conductrices opposées sont séparées.In each of the first capacitor 17 and the second capacitor 27, the capacitance of the capacitor is variable with a change in the sector of the opposite conductive plates separated by a dielectric. In addition, in each of the first capacitor 17 and the second capacitor 27, the capacitance of the capacitor is variable with a change in the distance at which the opposing conductive plates are separated.
[0058][0058]
Dans chacun du premier condensateur 17 et du deuxième condensateur 27, la capacité du condensateur est variable avec un changement de la permittivité (ou de la permittivité relative) du diélectrique par lequel les plaques conductrices opposées sont séparées.In each of the first capacitor 17 and the second capacitor 27, the capacitance of the capacitor is variable with a change in the permittivity (or the relative permittivity) of the dielectric by which the opposite conductive plates are separated.
[0059][0059]
Parmi les trois approches décrites ci-dessus pour faire varier la capacité d'un condensateur, l'approche, dans laquelle une variation dans le secteur des plaques conductrices opposées est faite pour faire varier la capacité, est mise en oeuvre, comme représenté en figure 6, en fournissant n condensateurs C1, C2,... Cn et en connectant sélectivement une partie ou la totalité des condensateurs en parallèle en fonction d'une combinaison d'ouverture / fermeture des interrupteurs S1, S2,... Sn.Among the three approaches described above for varying the capacitance of a capacitor, the approach, in which a variation in the sector of the opposite conductive plates is made to vary the capacitance, is implemented, as shown in figure 6, by supplying n capacitors C1, C2, ... Cn and by selectively connecting part or all of the capacitors in parallel as a function of an opening / closing combination of switches S1, S2, ... Sn.
[0060][0060]
Une variation de la capacité de chacun du premier condensateur 17 et du deuxième condensateur 27 provoque un changement de la fréquence de résonance de celui du premier circuit résonant 18 et du deuxième circuit résonant 28 qui y est associé. Ainsi, l'onduleur 40 est nécessaire pour changer les fréquences du courant traversant les bobines de stator 12 pour correspondre à la fréquence de résonance après le changement.A variation in the capacity of each of the first capacitor 17 and of the second capacitor 27 causes a change in the resonant frequency of that of the first resonant circuit 18 and of the second resonant circuit 28 which is associated with it. Thus, the inverter 40 is necessary to change the frequencies of the current flowing through the stator coils 12 to correspond to the resonant frequency after the change.
[0061][0061]
Comme décrit, les interrupteurs S1, S2,... Sn, qui sont prévus pour faire varier la capacité du premier condensateur 17 et celle du deuxième condensateur 27, constituent un changeur de capacité de la présente invention. L'onduleur 40, qui modifie les fréquences du courant traversant les bobines de stator 12, constitue un changeur de fréquence de la présente invention.As described, the switches S1, S2, ... Sn, which are provided to vary the capacity of the first capacitor 17 and that of the second capacitor 27, constitute a capacity changer of the present invention. The inverter 40, which changes the frequencies of the current flowing through the stator coils 12, constitutes a frequency changer of the present invention.
[0062][0062]
De plus, la machine électrique tournante 1 peut prendre la forme d'un moteur linéaire tant qu'elle a un stator à la place du stator 10 et un moteur à la place du rotor 20. [0063]In addition, the rotary electric machine 1 can take the form of a linear motor as long as it has a stator in place of the stator 10 and a motor in place of the rotor 20. [0063]
Dans le présent mode de réalisation, le stator 10 comprend des bobines de stator 12; des noyaux de stator 15, chacun étant réalisé au moins en partie en matériau magnétique enveloppé par les bobines de stator 12; et un cadre 16, en matériau non magnétique, supportant les noyaux 15.In the present embodiment, the stator 10 comprises stator coils 12; stator cores 15, each being made at least partly of magnetic material enveloped by the stator coils 12; and a frame 16, made of non-magnetic material, supporting the cores 15.
[0064][0064]
Le rotor 20 comprend : des bobines de rotor 22; et un noyau de rotor 21 formé avec des fentes 24 qui logent les bobines de rotor 22.The rotor 20 includes: rotor coils 22; and a rotor core 21 formed with slots 24 which house the rotor coils 22.
[0065][0065]
Cette configuration permet une réduction du poids de la machine électrique tournante 1 car le cadre 16 est une structure non magnétique.This configuration allows a reduction in the weight of the rotary electrical machine 1 because the frame 16 is a non-magnetic structure.
[0066][0066]
Cela améliore sensiblement la propriété de résonance magnétique entre une bobine de stator 12 et une bobine de rotor 22, ce qui entraîne une augmentation du courant induit à travers la bobine de rotor 22 lors du passage du courant électrique vers la bobine de stator 12.This appreciably improves the magnetic resonance property between a stator coil 12 and a rotor coil 22, which leads to an increase in the current induced through the rotor coil 22 during the passage of electric current to the stator coil 12.
[0067][0067]
Ceci fournit une réduction significative du flux de fuite magnétique associé à la bobine de stator 12 car le flux de fuite magnétique rejoint/relie le rotor 20, contribuant à une réduction de la perte cuivre.This provides a significant reduction in the magnetic leakage flow associated with the stator coil 12 since the magnetic leakage flow joins / connects the rotor 20, contributing to a reduction in copper loss.
[0068][0068]
Ceci permet une réduction de la quantité de matériau magnétique par rapport à l'utilisation d'un cadre en matériau magnétique, contribuant à une réduction de la perte fer et à une réduction du poids de la machine électrique tournante 1.This allows a reduction in the amount of magnetic material compared to the use of a frame made of magnetic material, contributing to a reduction in the iron loss and a reduction in the weight of the rotary electric machine 1.
[0069][0069]
En référence à la Fig. 2, dans le présent mode de réalisation, un premier condensateur 17 est connecté ou couplé en série avec chacune des bobines de stator 12 pour former un premier circuit résonant 18, tandis qu'un deuxième condensateur 27 est connecté ou couplé en série avec chacune des bobines de rotors 22 pour former un deuxième circuit résonant 28. Le premier circuit résonant 18 et le deuxième circuit résonant 28 ont approximativement la même fréquence de résonance.With reference to FIG. 2, in the present embodiment, a first capacitor 17 is connected or coupled in series with each of the stator coils 12 to form a first resonant circuit 18, while a second capacitor 27 is connected or coupled in series with each of the rotor coils 22 to form a second resonant circuit 28. The first resonant circuit 18 and the second resonant circuit 28 have approximately the same resonant frequency.
[0070][0070]
Comme cela vient d'être décrit, en utilisant le couplage par résonance magnétique, le passage du courant à travers les bobines de stator 12 (ou les bobines de rotor 22) à la fréquence de résonance augmente le courant d'induction induit dans les bobines de rotor 22 (ou les bobines de stator 12).As just described, using magnetic resonance coupling, the passage of current through the stator coils 12 (or rotor coils 22) at the resonant frequency increases the induction current induced in the coils rotor 22 (or stator coils 12).
[0071][0071]
Dans le présent mode de réalisation, le produit de l'inductance de la bobine de stator 12 et de la capacité du premier condensateur 17 est approximativement le produit de l'inductance de la bobine de rotor 22 et de la capacité du deuxième condensateur 27. [0072]In the present embodiment, the product of the inductance of the stator coil 12 and the capacity of the first capacitor 17 is approximately the product of the inductance of the rotor coil 22 and the capacity of the second capacitor 27. [0072]
Comme cela vient d'être décrit, en utilisant le couplage par résonance magnétique, le passage du courant à travers les bobines de stator 12 (ou les bobines de rotor 22) à la fréquence de résonance augmente le courant d'induction induit dans les bobines de rotor 22 (ou les bobines de stator 12).As just described, using magnetic resonance coupling, the passage of current through the stator coils 12 (or rotor coils 22) at the resonant frequency increases the induction current induced in the coils rotor 22 (or stator coils 12).
[0073][0073]
Dans le présent mode de réalisation, les bobines de stator 12 sont des bobines de stator à phases multiples comportant une bobine de stator de première phase pour la conduction de courant dans une première phase de deux ou plus courants de phase, et, une bobine de stator de deuxième phase pour la conduction de courant dans une deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Les bobines de rotor 22 sont des bobines de rotor à phases multiples comportant une bobine de rotor de première phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et, une bobine de rotor de deuxième phase pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. L'un des premiers condensateurs est connecté à la bobine de stator de première phase pour former l'un des premiers circuits résonants 18 pour la conduction de courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et un autre des premiers condensateurs 17 est connecté à la bobine de stator de deuxième phase pour former un autre des premiers circuits résonants pour la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. L'un des deuxièmes condensateurs 27 est connecté à la bobine de rotor de première phase pour former l'un des deuxièmes circuits résonants 28 pour la conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase des deux ou plus courants de phase, et un autre des deuxièmes condensateurs 27 est connecté à la bobine de rotor de deuxième phase pour former un autre des deuxièmes circuits résonants 28 pour la conduction du courant d'induction induite par la conduction du courant dans la deuxième phase des deux ou plus courants de phase. Le deuxième circuit résonant 28 de conduction du courant d'induction induit par la conduction du courant dans la première phase est électriquement isolé du deuxième circuit résonant 28 pour la conduction de la bobine d'induction induite par la conduction du courant dans la deuxième phase.In the present embodiment, the stator coils 12 are multi-phase stator coils having a first phase stator coil for current conduction in a first phase of two or more phase currents, and a second phase stator for current conduction in a second phase of the two or more phase currents. The rotor coils 22 are multi-phase rotor coils having a first phase rotor coil for conduction of the induction current induced by the current conduction in the first phase of the two or more phase currents, and, a second phase rotor coil for conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents. One of the first capacitors is connected to the first phase stator coil to form one of the first resonant circuits 18 for current conduction in the first phase of the two or more phase currents, and another of the first capacitors 17 is connected to the second phase stator coil to form another of the first resonant circuits for current conduction in the second phase of the two or more phase currents. One of the second capacitors 27 is connected to the first phase rotor coil to form one of the second resonant circuits 28 for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase of the two or more currents phase, and another of the second capacitors 27 is connected to the rotor of the second phase to form another of the second resonant circuits 28 for the conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the second phase of the two or more phase currents. The second resonant circuit 28 for conduction of the induction current induced by the conduction of the current in the first phase is electrically isolated from the second resonant circuit 28 for the conduction of the induction coil induced by the conduction of the current in the second phase.
[0074][0074]
Comme cela vient d'être décrit, l'apparition de résonance entre les bobines de rotor 22 de phases différentes est empêchée pendant le passage du courant à travers les bobines de stator 12 à la fréquence de résonance, empêchant le fonctionnement de la machine électrique tournante 1 de devenir instable. Dans la machine électrique tournante décrite dans le document JP 2017-038511 A, étant donné que les enroulements triphasés sont court-circuités, il est probable que le fonctionnement de la machine électrique tournante devienne instable en raison de l'apparition d'une résonance entre les enroulements de phase.As just described, the appearance of resonance between the rotor coils 22 of different phases is prevented during the passage of current through the stator coils 12 at the resonant frequency, preventing the operation of the rotating electric machine 1 to become unstable. In the rotary electric machine described in the document JP 2017-038511 A, since the three-phase windings are short-circuited, it is likely that the operation of the rotary electric machine becomes unstable due to the appearance of a resonance between phase windings.
[0075][0075]
De plus, dans le présent mode de réalisation, les machines électriques tournantes 1 comportent un changeur de capacité, qui se présente sous la forme d'interrupteurs S1, S2, ... Sn, pour changer la capacité du premier condensateur 17 et la capacité du deuxième condensateur 27 ; et un changeur de fréquence, qui est sous la forme de l'onduleur 40, pour changer les fréquences du courant passant à travers les bobines de stator 12.In addition, in the present embodiment, the rotary electrical machines 1 comprise a capacity changer, which is in the form of switches S1, S2, ... Sn, for changing the capacity of the first capacitor 17 and the capacity the second capacitor 27; and a frequency changer, which is in the form of inverter 40, for changing the frequencies of the current passing through the stator coils 12.
[0076][0076]
Ceci permet une expansion de la plage de fonctionnement de la machine électrique tournante 1 car les capacités des condensateurs du stator et des condensateurs du rotor sont variables.This allows an expansion of the operating range of the rotary electrical machine 1 because the capacities of the stator capacitors and the rotor capacitors are variable.
[0077][0077]
De plus, les courants traversant les bobines de stator 12 du stator 10 ne sont pas limités à des courants triphasés, mais plus de trois courants de phase peuvent traverser le stator 10. La connexion en étoile triphasée des bobines de rotor 22 est préférable, mais le rotor peut avoir la forme d'une structure de rotor en cage d'écureuil. [0078]In addition, the currents passing through the stator coils 12 of the stator 10 are not limited to three-phase currents, but more than three phase currents can pass through the stator 10. The three-phase star connection of the rotor coils 22 is preferable, but the rotor may be in the form of a squirrel cage rotor structure. [0078]
Dans le présent mode de réalisation, la machine électrique tournante 1 est du type à rotor interne, mais la présente invention est applicable à une machine électrique tournante du type à rotor externe.In the present embodiment, the rotary electrical machine 1 is of the internal rotor type, but the present invention is applicable to a rotary electrical machine of the external rotor type.
[0079][0079]
De plus, dans le présent mode de réalisation, la machine électrique tournante 1 est du type à fente radiale, mais la présente invention est applicable à une machine électrique tournante du type à fente axiale (débouchant d’un côté ou des deux côtés). [0080] doit être évident pour les personnes versées dans l’art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques que ceux décrits sans l’éloigner du domaine d’application de l’invention comme revendiqué.In addition, in the present embodiment, the rotary electrical machine 1 is of the radial slot type, but the present invention is applicable to a rotary electrical machine of the axial slot type (opening on one side or on both sides). It should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms than those described without departing from the scope of the invention as claimed.
Nomenclature [0081]Nomenclature [0081]
Machine électrique tournante ;Rotating electric machine;
Stator ;Stator;
Bobine de stator ;Stator coil;
Noyau ;Core ;
Cadre ;Frame ;
Premier condensateur ;First capacitor;
Premier circuit résonant ;First resonant circuit;
Rotor ;Rotor;
Noyau de rotor ;Rotor core;
Bobine de rotor ;Rotor coil;
Fente ;Slot;
Deuxième Condensateur ;Second Capacitor;
Deuxième circuit résonant ;Second resonant circuit;
Changeur de fréquence qui est, dans le présente mode de réalisation, sous la forme d'un onduleur ;Frequency changer which is, in the present embodiment, in the form of an inverter;
S1,S2,... Sn Changeur de capacité qui est par exemple, dans le présent mode de réalisation, sous la forme d'un interrupteur.S1, S2, ... Sn Capacity changer which is, for example, in the present embodiment, in the form of a switch.
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