FR3069728A1 - CAGE ROTOR INJECTED - Google Patents
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Abstract
Rotor de machine électrique tournante, comportant : - un paquet de tôles magnétiques, les tôles magnétiques comportant des ajours formant des encoches (4) au sein du paquet, - des barres (10) d'un premier matériau électriquement conducteur insérées dans au moins une partie des encoches (4), au moins une partie de ces barres (10) étant creuses, - un deuxième matériau (20) électriquement conducteur, injecté dans les encoches (4) au moins à l'intérieur des barres (10).Rotary electric machine rotor, comprising: - a bundle of magnetic sheets, the magnetic sheets having perforations forming notches (4) within the bundle, - bars (10) of a first electrically conductive material inserted into at least one part of the notches (4), at least a portion of these bars (10) being hollow, - a second material (20) electrically conductive, injected into the notches (4) at least inside the bars (10).
Description
ROTOR A CAGE INJECTEEINJECTED CAGE ROTOR
La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les rotors de telles machines.The present invention relates to rotary electrical machines and more particularly the rotors of such machines.
Arrière-planBackground
Les moteurs électriques asynchrones comportent, de façon conventionnelle, un paquet de tôles magnétiques traversé par des encoches. De l’aluminium est injecté sous pression pour former des barreaux qui sont reliés à l’extérieur du paquet de tôles par des anneaux de court-circuit.Asynchronous electric motors conventionally comprise a bundle of magnetic sheets crossed by notches. Aluminum is injected under pressure to form bars which are connected to the outside of the sheet pack by short-circuit rings.
Pour améliorer les performances électriques, il peut s’avérer intéressant de diminuer encore la résistivité électrique des barreaux en remplaçant l’aluminium par du cuivre. Toutefois, la température de fusion du cuivre étant bien supérieure à celle de l’aluminium, il devient difficile d’injecter du cuivre dans les encoches.To improve electrical performance, it may be advantageous to further reduce the electrical resistivity of the bars by replacing aluminum with copper. However, since the melting temperature of copper is much higher than that of aluminum, it becomes difficult to inject copper into the notches.
Une solution connue consiste ainsi à introduire des barres conductrices en cuivre dans les encoches et à injecter de l’aluminium sous pression pour remplir l’espace laissé libre à l’intérieur des encoches par les barres.A known solution thus consists in introducing copper conductive bars into the notches and in injecting aluminum under pressure to fill the space left free inside the notches by the bars.
Les demandes WO2011015494, W02010100007, W02009038678,Applications WO2011015494, W02010100007, W02009038678,
US2011291516, WO2014067792, WO2011020788, W02015071156, WO2012041943, JPH10234166, CN1925280, JPH11206080, JP2005278373, JPH1028360 décrivent des rotors dont le paquet de tôles comporte des encoches recevant des barres de cuivre et dans lesquelles de l’aluminium est injecté sous pression.US2011291516, WO2014067792, WO2011020788, W02015071156, WO2012041943, JPH10234166, CN1925280, JPH11206080, JP2005278373, JPH1028360 describe rotors in which the sheet pack contains notches receiving copper bars and in which aluminum is pressurized.
Résumésummary
Une des difficultés qui se posent, lors de l’injection de l’aluminium, est le remplissage de la bague arrière, l’aluminium étant injecté par l’avant et devant gagner la bague arrière en circulant au travers des encoches, dont la section est réduite par la présence des barres de cuivre.One of the difficulties which arise during the injection of aluminum is the filling of the rear ring, the aluminum being injected from the front and having to gain the rear ring by circulating through the notches, the cross section of which is reduced by the presence of copper bars.
Or, un défaut de remplissage de la bague arrière entraîne une mise au rebut du rotor ou oblige à une reprise coûteuse.However, a faulty filling of the rear ring causes the rotor to be scrapped or requires costly rework.
Par ailleurs, la présence de barres de cuivre dans les encoches entraîne un surcoût qui rend la machine trop coûteuse pour certaines applications. Or, il pourrait être souhaitable d’améliorer les performances de la machine tout en conservant un coût acceptable pour l’application concernée.Furthermore, the presence of copper bars in the notches leads to an additional cost which makes the machine too expensive for certain applications. However, it might be desirable to improve the performance of the machine while keeping an acceptable cost for the application concerned.
Il existe un besoin pour remédier à tout ou partie des inconvénients ci-dessus.There is a need to remedy some or all of the above drawbacks.
L’invention a pour objet, selon un premier de ses aspects, un rotor de machine électrique tournante, comportant :The subject of the invention is, according to a first of its aspects, a rotor of a rotating electric machine, comprising:
- un paquet de tôles magnétiques, les tôles magnétiques comportant des ajours formant des encoches au sein du paquet,a pack of magnetic sheets, the magnetic sheets having openings forming notches within the pack,
- des barres d’un premier matériau électriquement conducteur insérées dans au moins une partie des encoches, au moins une partie de ces barres étant creuses,- bars of a first electrically conductive material inserted in at least part of the notches, at least part of these bars being hollow,
- un deuxième matériau électriquement conducteur, injecté dans les encoches au moins à l’intérieur des barres.- a second electrically conductive material, injected into the notches at least inside the bars.
Le fait que les barres soient creuses facilite le remplissage de la cavité servant à mouler l’anneau de court-circuit arrière. L’aluminium peut circuler à l’intérieur d’une barre creuse sur toute sa longueur, entre ses extrémités axiales avant et arrière.The fact that the bars are hollow makes it easier to fill the cavity used to mold the rear short-circuit ring. Aluminum can flow inside a hollow bar along its entire length, between its front and rear axial ends.
La quantité de cuivre utilisée peut être moindre.The amount of copper used may be less.
L’aluminium qui est injecté au sein des barres se trouve protégé du contact avec l’oxygène par le matériau des barres, sauf aux extrémités axiales de celles-ci. On limite de cette façon les phénomènes de corrosion à l’interface entre l’aluminium et le cuivre.The aluminum that is injected into the bars is protected from contact with oxygen by the material of the bars, except at the axial ends of the bars. This limits corrosion phenomena at the interface between aluminum and copper.
Les barres présentent en section un contour fermé, notamment non circulaire.The bars have in section a closed contour, in particular non-circular.
De préférence, le deuxième matériau remplit les encoches également à l’extérieur des barres, notamment lorsque les barres n’occupent pas toute la section des encoches.Preferably, the second material fills the notches also outside the bars, especially when the bars do not occupy the entire section of the notches.
Les barres, creuses ou non, peuvent s’étendre sur toute la dimension radiale des encoches. En particulier, les barres peuvent avoir une section transversale qui est sensiblement de même forme que les encoches.The bars, hollow or not, can extend over the entire radial dimension of the notches. In particular, the bars may have a cross section which is substantially the same shape as the notches.
En variante, les barres, creuses ou non, ont une dimension radiale qui est moindre que celle des encoches.As a variant, the bars, hollow or not, have a radial dimension which is less than that of the notches.
Les barres, creuses ou non, peuvent s’étendre sur au moins la longueur du paquet de tôles.The bars, hollow or not, can extend over at least the length of the sheet bundle.
Toutes les encoches du rotor peuvent comporter des barres creuses avec le deuxième matériau injecté à l’intérieur. En variante, certaines encoches peuvent ne pas comporter de barre, étant dans ce cas entièrement remplies par le deuxième matériau conducteur. Le rotor comporte par exemple plus d’encoches avec des barres que d’encoches sans barre, ou inversement.All the notches in the rotor can have hollow bars with the second material injected inside. As a variant, certain notches may not have a bar, being in this case entirely filled with the second conductive material. For example, the rotor has more notches with bars than not without bars, or vice versa.
De préférence, le premier matériau, qui est meilleur conducteur que le deuxième matériau, est du cuivre, le deuxième matériau étant de l’aluminium.Preferably, the first material, which is a better conductor than the second material, is copper, the second material being aluminum.
Les barres peuvent s’étendre au moins sur la longueur du paquet de tôles, et le rotor comportant, à chacune des extrémités axiales du paquet de tôles, une tôle de garde, cette dernière venant en appui par sa face interne contre les extrémités axiales des barres.The bars can extend at least over the length of the sheet pack, and the rotor comprising, at each of the axial ends of the sheet pack, a guard sheet, the latter coming to bear by its internal face against the axial ends of the bars.
L’invention a encore pour objet une machine tournante comportant un rotor tel que défini ci-dessus.The invention also relates to a rotary machine comprising a rotor as defined above.
Description des figuresDescription of the figures
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, examples of non-limiting implementation thereof, and on examining the appended drawing, in which:
la figure 1 représente de façon schématique, en section axiale, un exemple de rotor selon l’invention,FIG. 1 schematically represents, in axial section, an example of a rotor according to the invention,
- les figures 2 à 6 représentent, de façon schématique, des portions de rotor selon l’invention,FIGS. 2 to 6 schematically represent portions of the rotor according to the invention,
- les figures 7A et 7B représentent, de façon schématique, des variantes de réalisation des encoches,FIGS. 7A and 7B schematically represent alternative embodiments of the notches,
- la figure 8 représente une variante de rotor selon l’invention, etFIG. 8 represents a variant of the rotor according to the invention, and
- les figures 9A et 9B représentent, de façon schématique, des variantes de réalisation d’encoche.- Figures 9A and 9B show, schematically, alternative embodiments of notch.
RotorRotor
On a représenté à la figure 1 un rotor 1 selon l’invention. Ce rotor 1 comporte un paquet de tôles magnétiques 2, montées sur un arbre 9, par exemple en acier, d’axe X.FIG. 1 shows a rotor 1 according to the invention. This rotor 1 comprises a packet of magnetic sheets 2, mounted on a shaft 9, for example of steel, of axis X.
Le paquet 2 est formé par la superposition de tôles magnétiques 113 dans lesquelles sont découpés des ajours 3.The package 2 is formed by the superposition of magnetic sheets 113 in which are cut openings 3.
La superposition des ajours 3 des tôles 113 forme, au sein du paquet 2, des encoches 4 qui s’étendent longitudinalement d’une extrémité axiale du paquet 2 à l’autre. Les encoches 4 peuvent être droites, c’est-à-dire que toutes les tôles 2 sont exactement superposées sans décalage angulaire d’une tôle 113 à la suivante. Toutefois, de préférence, les tôles 113 sont superposées en étant décalées angulairement légèrement d’une tôle à la suivante de telle sorte que les axes longitudinaux des encoches 4 suivent un trajet hélicoïdal autour de l’axe de rotation du rotor, de façon connue en soi.The superposition of the openings 3 of the sheets 113 forms, within the package 2, notches 4 which extend longitudinally from one axial end of the package 2 to the other. The notches 4 can be straight, that is to say that all the sheets 2 are exactly superimposed without angular offset from one sheet 113 to the next. However, preferably, the sheets 113 are superimposed by being slightly angularly offset from one sheet to the next so that the longitudinal axes of the notches 4 follow a helical path around the axis of rotation of the rotor, in a manner known in itself.
Dans l’exemple illustré, toutes les tôles 113 sont identiques et les ajours 3 le sont également, de sorte que le paquet 2 comporte des encoches 4 identiques. Dans des variantes, le paquet 2 est formé par assemblage de tôles 113 qui ne sont pas rigoureusement toutes identiques en vue de face, de l’avant du paquet 2, de sorte que la section d’une encoche 4 peut présenter une forme qui varie lorsque l’on se déplace de l’extrémité avant de l’encoche 4 à l’extrémité arrière. En particulier, les tôles 113 peuvent être identiques lorsqu’elles sont découpées, mais être assemblées en retournant certaines tôles par rapport à d’autres, de telle sorte qu’elles génèrent une évolution de la section de l’encoche 4, lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation.In the example illustrated, all of the sheets 113 are identical and the openings 3 are also identical, so that the package 2 has identical notches 4. In variants, the package 2 is formed by assembling sheets 113 which are not strictly identical in front view, from the front of the package 2, so that the section of a notch 4 can have a shape which varies when moving from the front end of the notch 4 to the rear end. In particular, the sheets 113 may be identical when they are cut, but be assembled by turning certain sheets over others, so that they generate an evolution in the section of the notch 4, when the we move along the axis of rotation.
Le rotor 1 comporte des barres 10 en cuivre, introduites dans les encoches 4, et un matériau 20 tel que de l’aluminium injecté dans les encoches 4 dans l’espace laissé libre par les barres 10.The rotor 1 includes copper bars 10, introduced into the notches 4, and a material 20 such as aluminum injected into the notches 4 in the space left free by the bars 10.
Des anneaux de court-circuit 120 et 130 sont moulés en aluminium aux extrémités du paquet de tôles 2. Ces anneaux 120 et 130 sont d’une seule pièce avec l’aluminium coulé dans les encoches 4.Short-circuit rings 120 and 130 are molded from aluminum at the ends of the sheet metal package 2. These rings 120 and 130 are in one piece with the aluminum cast in the notches 4.
Barres creusesHollow bars
Dans les exemples des figures 2 à 6, les barres 10 sont creuses et présentent une cavité intérieure 17, de préférence longitudinale qui est remplie par le deuxième matériau 20, lequel est, dans les exemples considérés, de l’aluminium injecté. La section de la cavité 17 est suffisante pour permettre à l’aluminium qui est injecté de circuler à travers la barre 10, depuis son extrémité avant jusqu’à son extrémité arrière.In the examples of FIGS. 2 to 6, the bars 10 are hollow and have an interior cavity 17, preferably longitudinal, which is filled with the second material 20, which is, in the examples considered, injected aluminum. The section of the cavity 17 is sufficient to allow the aluminum which is injected to flow through the bar 10, from its front end to its rear end.
Dans l’exemple de la figure 3, les barres de cuivre 10 qui sont insérées dans les encoches 4 occupent sensiblement toute la section des encoches, les barres 10 ayant une section externe qui correspond sensiblement à celle des encoches.In the example of FIG. 3, the copper bars 10 which are inserted in the notches 4 occupy substantially the whole section of the notches, the bars 10 having an external section which corresponds substantially to that of the notches.
Dans la variante illustrée à la figure 4, les barres 10 présentent chacune une dimension extérieure qui est inférieure à celle de l’encoche associée, de sorte qu’il subsiste à l’intérieur de celle-ci des espaces 7 et 8 dans lesquels de l’aluminium peut être injecté. Dans ce cas, l’aluminium peut remplir l’intérieur de la barre 10 ainsi que les espaces 7 et 8 proches du fond de l’encoche et du haut de l’encoche respectivement.In the variant illustrated in FIG. 4, the bars 10 each have an external dimension which is less than that of the associated notch, so that there remain spaces 7 and 8 therein, inside which aluminum can be injected. In this case, the aluminum can fill the inside of the bar 10 as well as the spaces 7 and 8 close to the bottom of the notch and the top of the notch respectively.
On a également représenté sur cette figure la possibilité pour le rotor 1 de comporter, tout comme dans l’exemple de la figure 3, des encoches 4 qui sont dépourvues de barres et qui sont dans ce cas entièrement remplies par le deuxième matériau.Also shown in this figure is the possibility for the rotor 1 to include, as in the example of FIG. 3, notches 4 which are devoid of bars and which in this case are completely filled with the second material.
Encoches avec reliefs de frictionNotches with friction reliefs
Certaines encoches peuvent présenter des reliefs de friction 5 agencés pour retenir par friction les barres.Certain notches may have friction reliefs 5 arranged to retain the bars by friction.
Comme illustré aux figures 7A et 7B, au moins une partie des ajours peut présenter sur au moins une partie de leur pourtour des reliefs 5, les barres 10 électriquement conductrices reçues dans les encoches 4 venant en appui par au moins une face principale 11 contre lesdits reliefs 5.As illustrated in FIGS. 7A and 7B, at least part of the openings may have, on at least part of their periphery, reliefs 5, the electrically conductive bars 10 received in the notches 4 bearing by at least one main face 11 against said reliefs 5.
Ces reliefs 5 peuvent permettre de maintenir efficacement les barres 10 à l’intérieur du paquet 2 de tôles 113. Les reliefs 5 peuvent être réalisés très précisément lors du découpage des tôles 113, et permettent une plus grande tolérance de section des barres.These reliefs 5 can effectively maintain the bars 10 inside the package 2 of sheets 113. The reliefs 5 can be produced very precisely when cutting the sheets 113, and allow greater cross-section tolerance of the bars.
En particulier, lorsqu’un matériau est injecté dans les encoches 4 autour des barres, ces dernières peuvent demeurer immobiles au sein du paquet. Les reliefs 5 peuvent également réduire la force à exercer sur les barres 10 pour les insérer dans le paquet 2 de tôles, en réduisant la surface de contact entre les barres et les tôles.In particular, when a material is injected into the notches 4 around the bars, the latter can remain stationary within the package. The reliefs 5 can also reduce the force to be exerted on the bars 10 to insert them into the pack 2 of sheets, by reducing the contact surface between the bars and the sheets.
Les reliefs 5 peuvent encore, en diminuant la surface de contact entre les barres et les tôles, réduire les courants inter-barres circulant dans les tôles et la perte d’énergie correspondante par effet Joule.The reliefs 5 can also, by reducing the contact surface between the bars and the sheets, reduce the inter-bar currents flowing in the sheets and the corresponding loss of energy by the Joule effect.
Les reliefs 5 sont de préférence présents sur des grands côtés opposés 4a des encoches 4, ces grands côtés s’étendant sensiblement radialement et les barres conductrices 10 viennent en appui contre ces reliefs 5 par deux faces principales opposées 4a.The reliefs 5 are preferably present on long opposite sides 4a of the notches 4, these long sides extending substantially radially and the conductive bars 10 come to bear against these reliefs 5 by two opposite main faces 4a.
Les reliefs peuvent se présenter sous la forme de bossages 5, s’étendant de préférence sur sensiblement toute la dimension radiale d’une barre 10.The reliefs can be in the form of bosses 5, preferably extending over substantially the entire radial dimension of a bar 10.
Les bossages peuvent présenter une amplitude h comprise entre 0,2 et 0,4 mm, par exemple de 0,3mm, comme illustré à la figure 7A. Ces bossages sont de préférence de forme arrondie et le rayon de courbure R au sommet est par exemple compris entre 0,4 et 0,6mm, par exemple de 0,5mm.The bosses can have an amplitude h of between 0.2 and 0.4 mm, for example 0.3 mm, as illustrated in FIG. 7A. These bosses are preferably of rounded shape and the radius of curvature R at the top is for example between 0.4 and 0.6mm, for example 0.5mm.
Toutes les tôles du paquet peuvent être identiques.All the sheets in the package can be identical.
Encoches avec reliefs de blocageNotches with blocking reliefs
Comme illustré à la figure 7A, au moins une tôle du paquet peut présenter au moins un relief de blocage 30 venant en appui contre une face d’extrémité radialement extérieure 14 d’une barre 10 correspondante, mieux deux tels reliefs 30 opposés venant chacun en appui contre la même face d’extrémité.As illustrated in FIG. 7A, at least one sheet of the package may have at least one blocking relief 30 coming to bear against a radially outer end face 14 of a corresponding bar 10, better still two such opposite reliefs 30 each coming in support against the same end face.
Au moins une tôle du paquet peut également présenter au moins un relief de blocage 31 venant en appui contre une face d’extrémité radialement intérieure 13 d’une barre correspondante comme illustré à la figure 7B, ce relief de blocage 31 étant de préférence centré sur le plan médian de symétrie de l’ajour correspondant.At least one sheet of the package may also have at least one blocking relief 31 coming to bear against a radially inner end face 13 of a corresponding bar as illustrated in FIG. 7B, this blocking relief 31 preferably being centered on the median plane of symmetry of the corresponding aperture.
Encoches avec reliefs de séparationNotches with separation reliefs
Comme illustré à la figure 7B, des reliefs de séparation 15 peuvent s’étendre au sein des ajours et séparer les encoches en des premiers 6 et deuxièmes 8 compartiments distincts, les premiers compartiments 6 étant radialement intérieurs par rapport aux seconds compartiments 8.As illustrated in FIG. 7B, separation reliefs 15 can extend within the openings and separate the notches into first 6 and second 8 separate compartments, the first compartments 6 being radially interior relative to the second compartments 8.
Les barres conductrice 10 du premier matériau peuvent être disposées dans les premiers ou les deuxièmes compartiments d’une partie au moins des encoches 4. Le deuxième matériau électriquement conducteur 20, différent du premier, peut alors être disposé dans les deuxièmes ou les premiers compartiments de ces encoches 4, les reliefs de séparation 15 qui s’étendent au sein des ajours empêchant les premier et deuxième matériaux de venir en contact.The conductive bars 10 of the first material can be placed in the first or second compartments of at least part of the notches 4. The second electrically conductive material 20, different from the first, can then be placed in the second or the first compartments of these notches 4, the separation reliefs 15 which extend within the openings preventing the first and second materials from coming into contact.
Les barres 10 qui sont introduites dans le paquet de tôles peuvent être maintenues au sein des compartiments correspondants par les reliefs de séparation 15. Ces derniers sont agencés de façon à empêcher les premier et deuxième matériaux de venir en contact. Ainsi, les phénomènes potentiels de corrosion sont éliminés.The bars 10 which are introduced into the pack of sheets can be held within the corresponding compartments by the separation reliefs 15. The latter are arranged so as to prevent the first and second materials from coming into contact. Thus, potential corrosion phenomena are eliminated.
Les reliefs de séparation 15 peuvent être de différentes formes, étant réalisés par découpe avec la matière des tôles magnétiques.The separation reliefs 15 can be of different shapes, being produced by cutting with the material of the magnetic sheets.
Par exemple, comme illustré à la figure 7B, les reliefs de séparation 15 sont des ponts de matière qui séparent chaque encoche en des premier et deuxième compartiments non communicants.For example, as illustrated in FIG. 7B, the separation reliefs 15 are bridges of material which separate each notch into first and second non-communicating compartments.
Dans la variante illustrée à la figure 9B, les reliefs de séparation sont constitués par des avancées 15a disposées en regard l’une de l’autre et qui ménagent entre elles un canal 16 suffisamment étroit pour empêcher un contact entre les premier et deuxième matériaux. Par exemple, lorsque les premiers compartiments sont remplis par injection d’aluminium en fusion, des canaux 16 ayant une largeur inférieure à 0,6 mm et une hauteur inférieure à 2 mm peuvent empêcher l’aluminium d’entrer dans les deuxièmes compartiments à travers les canaux 16, et vice versa.In the variant illustrated in FIG. 9B, the separation reliefs are constituted by projections 15a arranged opposite one another and which provide between them a channel 16 sufficiently narrow to prevent contact between the first and second materials. For example, when the first compartments are filled by injection of molten aluminum, channels 16 having a width less than 0.6 mm and a height less than 2 mm can prevent aluminum from entering the second compartments through channels 16, and vice versa.
Les barres conductrices 10 du premier matériau peuvent être insérées dans les premiers compartiments 6, le premier matériau étant de préférence du cuivre, le deuxième matériau 20 étant injecté dans les deuxièmes compartiments 8, ce deuxième matériau étant de préférence de l’aluminium. Une telle réalisation convient tout particulièrement à une machine destinée à être entraînée avec un courant de fréquence fixe. En effet, lorsque le moteur est connecté au réseau, le démarrage du moteur demande un courant élevé par rapport au point nominal. Le rapport entre le courant de démarrage et le courant nominal étant limité par les normes en vigueur, le but est de le réduire. Au démarrage, la partie de l’encoche qui génère la résistance électrique est surtout le haut de l’encoche, près de l’entrefer en raison de l’effet de peau. Afin de limiter ce courant de démarrage, la résistance de la cage doit augmenter. Ainsi, le fait d’avoir le matériau de plus forte résistivité électrique plus près de l’entrefer permet de réduire le courant de démarrage.The conductive bars 10 of the first material can be inserted into the first compartments 6, the first material preferably being copper, the second material 20 being injected into the second compartments 8, this second material preferably being aluminum. Such an embodiment is particularly suitable for a machine intended to be driven with a current of fixed frequency. When the motor is connected to the network, starting the motor requires a high current compared to the nominal point. The ratio between the starting current and the nominal current being limited by the standards in force, the aim is to reduce it. At start-up, the part of the notch that generates the electrical resistance is above all the top of the notch, near the air gap due to the skin effect. In order to limit this starting current, the resistance of the cage must increase. Thus, having the material with the highest electrical resistivity closer to the air gap makes it possible to reduce the starting current.
Dans une variante de réalisation, les barres conductrices du premier matériau sont insérées dans les deuxièmes compartiments, ce premier matériau étant de préférence du cuivre, le deuxième matériau étant injecté dans les premiers compartiments, ce deuxième matériau étant de préférence de l’aluminium. Une telle réalisation convient plus particulièrement à un moteur connecté à un variateur, pour un entraînement à vitesse variable. Dans ce cas, le courant de démarrage n’est pas une contrainte. Le fait de positionner le matériau de moindre résistivité électrique dans le compartiment plus près de l’entrefer et le cas échéant d’introduire une ouverture, notamment sous forme de fente, du côté de l’entrefer qui est dépourvu de matériau conducteur électrique, permet de réduire les pertes électriques. De plus, la présence d’une barre dans la partie supérieure de l’encoche empêche le deuxième matériau de couler dans l’ouverture éventuelle de l’encoche du côté de l’entrefer lors de l’injection.In an alternative embodiment, the conductive bars of the first material are inserted into the second compartments, this first material preferably being copper, the second material being injected into the first compartments, this second material preferably being aluminum. Such an embodiment is more particularly suitable for a motor connected to a variator, for a variable speed drive. In this case, the starting current is not a constraint. Positioning the material of lower electrical resistivity in the compartment closer to the air gap and if necessary introducing an opening, in particular in the form of a slot, on the side of the air gap which is devoid of electrically conductive material, allows reduce electrical losses. In addition, the presence of a bar in the upper part of the notch prevents the second material from flowing into the possible opening of the notch on the side of the air gap during injection.
Nombre de barres inférieur au nombre d’encochesNumber of bars lower than the number of notches
Dans les variantes illustrées aux figures 3 et 4, les barres sont présentes dans une partie seulement des encoches 4.In the variants illustrated in FIGS. 3 and 4, the bars are present in only part of the notches 4.
L’absence de barres dans certaines encoches permet de conserver une section totale plus importante pour le passage de l’aluminium injecté, et ainsi de faciliter le remplissage de la bague arrière lorsque l’injection se fait par l’avant.The absence of bars in certain notches makes it possible to keep a larger total section for the passage of the injected aluminum, and thus to facilitate the filling of the rear ring when the injection is made from the front.
La présence de barres en un matériau de moindre résistance électrique tel que du cuivre dans certaines encoches améliore les performances électriques. Il est possible, en choisissant le nombre de barres rajoutées, d’optimiser l’accroissement des performances au regard du coût de la machine, le cuivre étant plus coûteux que l’aluminium.The presence of bars made of a material of lower electrical resistance such as copper in certain notches improves the electrical performance. It is possible, by choosing the number of bars added, to optimize the increase in performance with regard to the cost of the machine, copper being more expensive than aluminum.
Le rotor peut comporter plus d’encoches avec des barres que d’encoches sans barres. Dans d’autres variantes, c’est le contraire et le rotor comporte plus d’encoches sans barres qu’avec barres.The rotor may have more notches with bars than notches without bars. In other variants, it is the opposite and the rotor has more notches without bars than with bars.
De multiples dispositions des barres au sein des encoches sont possibles. Par exemple, on peut faire alterner dans le sens circonférentiel une encoche sans barre et une encoche avec barre. On peut également faire alterner de façon plus générale ni encoches sans barre avec n2 encoches avec barre, ni et n2 étant des entiers strictement supérieurs à 1.Multiple arrangements of the bars within the notches are possible. For example, it is possible to alternate in the circumferential direction a notch without bar and a notch with bar. We can also alternate more generally neither notches without bar with n 2 notches with bar, nor and n 2 being integers strictly greater than 1.
Dans la variante de la figure 3, le paquet de tôles comporte une encoche sur trois qui ne comporte pas de barre 10 et qui est entièrement remplie par l’aluminium injecté.In the variant of FIG. 3, the sheet pack has a notch out of three which does not have a bar 10 and which is entirely filled with the injected aluminum.
Dans la variante de la figure 4, il y a alternance dans le sens circonférentiel entre les encoches qui reçoivent une barre de cuivre 10 et celles qui en sont dépourvues et qui sont remplies par de l’aluminium injecté uniquement.In the variant of FIG. 4, there is alternation in the circumferential direction between the notches which receive a copper bar 10 and those which do not have one and which are filled with injected aluminum only.
Encoches secondairesSecondary notches
Sur les figures 5 et 6, on a illustré la possibilité pour le paquet de tôles de comporter, outre les encoches 4 précédemment décrites, des encoches secondaires 40, proches du bord 41 radialement intérieur du paquet de tôles, ces encoches secondaires 40 étant remplies par le deuxième matériau 20.In FIGS. 5 and 6, the possibility has been illustrated for the sheet pack to include, in addition to the notches 4 previously described, secondary notches 40, close to the radially inner edge 41 of the sheet pack, these secondary notches 40 being filled with the second material 20.
Les tôles magnétiques comportent de préférence au sein du paquet n encoches principales 4 et m encoches secondaires 40, radialement intérieures par rapport aux encoches principales 4, avec n et m entiers non nuis et ri>m.The magnetic sheets preferably comprise within the package n main notches 4 and m secondary notches 40, radially inner with respect to the main notches 4, with n and m integers not damaged and ri> m.
Les encoches secondaires 40 sont par exemple disjointes des encoches principales.The secondary notches 40 are for example disjoint from the main notches.
Dans une variante, chaque encoche secondaire communique avec une encoche principale.In a variant, each secondary notch communicates with a main notch.
Chaque encoche secondaire 40 peut être centrée sur le plan médian de symétrie d’une encoche principale.Each secondary notch 40 can be centered on the median plane of symmetry of a main notch.
Le rapport n/m entre le nombre d’encoches principales 4 et le nombre d’encoches secondaires 40 est par exemple égal à 2 ou 3.The ratio n / m between the number of main notches 4 and the number of secondary notches 40 is for example equal to 2 or 3.
Les encoches secondaires 40 ont de préférence une étendue angulaire supérieure à celle d’une encoche principale 4, l’étendue angulaire d’une encoche étant mesurée depuis le centre du rotor.The secondary notches 40 preferably have an angular extent greater than that of a main notch 4, the angular extent of a notch being measured from the center of the rotor.
Tôles de gardeGuard plates
Comme illustré à la figure 8, le paquet 2 peut comporter au moins une tôle de garde 110 à l’une au moins de ses extrémités axiales, de préférence à chacune des extrémités axiales. Des barres 10, mieux toutes les barres, viennent en appui à une extrémité axiale contre cette tôle de garde 110.As illustrated in FIG. 8, the package 2 may include at least one guard plate 110 at at least one of its axial ends, preferably at each of the axial ends. Bars 10, better all the bars, come to bear at an axial end against this guard plate 110.
La présence de la ou des tôles de garde 110 permet un maintien à au moins une extrémité des barres 10, par appui contre la ou les tôles de garde.The presence of the guard plate (s) 110 makes it possible to hold at least one end of the bars 10, by pressing against the guard plate (s).
Au moins une tôle de garde 110, et de préférence chaque tôle de garde, est réalisée avec des ajours 220 qui permettent l’injection à travers la tôle de garde 110 du deuxième matériau 20 dans le paquet de tôles. Ainsi, la présence des tôles de garde 110 ne gêne pas outre mesure l’injection du deuxième matériau 20, tout en contribuant au maintien efficace des barres introduites dans les encoches jusqu’à l’opération d’injection.At least one guard sheet 110, and preferably each guard sheet, is produced with openings 220 which allow the injection, through the guard sheet 110, of the second material 20 into the pack of sheets. Thus, the presence of the guard plates 110 does not hinder unduly the injection of the second material 20, while contributing to the effective maintenance of the bars introduced into the notches until the injection operation.
La ou les tôles de garde 110 peuvent comporter au moins un relief 221 se superposant au moins partiellement aux barres 10 pour les retenir axialement. Ce relief 221 peut être réalisé de diverses manières.The guard plate (s) 110 may include at least one relief 221 which is at least partially superimposed on the bars 10 to retain them axially. This relief 221 can be produced in various ways.
Dans des exemples de réalisation, le ou chaque relief 221 est formé par deux avancées en regard, par encoche recevant une barre. Ces avancées se superposent aux barres. Dans des variantes de réalisation, le ou chaque relief 221 comporte un pont de matière par encoche recevant une barre.In exemplary embodiments, the or each relief 221 is formed by two opposite projections, by notch receiving a bar. These advances are superimposed on the bars. In alternative embodiments, the or each relief 221 comprises a material bridge by notch receiving a bar.
Eléments de blocageBlocking elements
La machine peut comporter des goupilles ou rivets 70 insérés dans les encoches au contact des barres.The machine may include pins or rivets 70 inserted in the notches in contact with the bars.
Comme illustré aux figures 9A et 9B, ces goupilles ou rivets 70 sont disposés dans le fond des encoches 4, pour venir en appui contre la face d’extrémité radialement intérieure 13 des barres 10.As illustrated in FIGS. 9A and 9B, these pins or rivets 70 are arranged in the bottom of the notches 4, to come to bear against the radially inner end face 13 of the bars 10.
Les goupilles ou rivets 70 peuvent être de forme conique.The pins or rivets 70 can be of conical shape.
Fabrication du rotorRotor manufacturing
Pour fabriquer le rotor, on peut découper les tôles 113 avec une presse équipée d’un poinçon et former, lors du découpage, des ajours 3 correspondant aux encoches 4 et, le cas échéant, aux encoches secondaires et les bossages 5.To manufacture the rotor, the sheets 113 can be cut with a press equipped with a punch and form, during cutting, openings 3 corresponding to the notches 4 and, if necessary, to the secondary notches and the bosses 5.
Ensuite, les tôles 113 sont superposées pour former le paquet 2 puis les barres 10 sont insérées dans les encoches 4 à force. Lors de l’insertion, la présence des bossages 5 facilite l’avancement des barres 10 au sein du paquet 2 de tôles 113, et le cas échéant, des goupilles ou rivets 70 sont insérés dans le fond des encoches pour bloquer les barres 10 avant l’injection. Une fois les barres 10 mises en place, on peut procéder dans une presse à l’injection du deuxième matériau 20, à savoir l’aluminium. On peut réaliser, lors de 5 l’injection, les anneaux de court-circuit par moulage.Then, the sheets 113 are superimposed to form the package 2 then the bars 10 are inserted into the notches 4 by force. During insertion, the presence of the bosses 5 facilitates the advancement of the bars 10 within the packet 2 of sheets 113, and where appropriate, pins or rivets 70 are inserted into the bottom of the notches to block the bars 10 before injection. Once the bars 10 are in place, the second material 20, namely aluminum, can be injected into a press. The short-circuit rings can be made during injection by molding.
Les cavités des barres peuvent être réalisées par extension du matériau qui les constitue au sein d’une filière, ou par roulage d’une bande dudit matériau.The bar cavities can be produced by extending the material which constitutes them within a die, or by rolling a strip of said material.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described.
Par exemple, les encoches peuvent avoir d’autres formes, de même que les barres.For example, the notches can have other shapes, as can the bars.
D’autres matériaux que le cuivre et l’aluminium peuvent être utilisés.Other materials than copper and aluminum can be used.
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