WO1993010592A1 - Ring armature core for dynamo-electric machines having an intrinsic heat exchanger - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an annular armature of a dynamo-electric machine.
- this magnetic core consisted of stacking in the axial direction a bundle of thin annular sheets with high magnetic permeability. To reduce the fall of material, the rings can be divided into multiple sectors juxtaposed, or produced with a single laminated strip curved on a spiral edge, as respectively in French patents 2536222 and 2424656.
- REPLACEMENT SHEET Efforts to further reduce the size of the machine are limited by its ability to dissipate calories through an increasingly limited space. The temperature can then rise to unacceptable values, with an increasing contribution of the inherent losses of the armature core, commonly called iron losses. This problem is even more sensitive when the inductor uses magnets made of magnetic powder mixed with a binder or compacted, since their operating limit temperature is lower than for sintered magnets or a wound inductor.
- the invention aims to improve the heat exchange capacity of the armature with the outside of the machine while reducing the losses generated locally by the armature core.
- This problem is solved by using the armature core itself as the preferred heat sink to dissipate calories.
- the armature core In order to reduce the thermal resistance in the axial direction, the armature core consists of a multiplicity of thin blades juxtaposed parallel to the axis of rotation of the machine, made of magnetically permeable material and good thermal conductor . Some blades are longer, and possibly wider, at at least one end, so as to delimit cooling fins between which can circulate a heat transfer fluid.
- FIG. 1 is a longitudinal half-section of a dynamo-electric machine with two stators and three coaxial rotors, the rotors being shown in dotted lines, and the stators using two variants of armature cores according to 1 * inventio.
- FIG. 2 shows a diametrical half-section corresponding to a section AA of Figure 1.
- FIG. 3 shows four types of blades generally necessary to form an armature core with notches according to the invention.
- - Figure 4 shows a detail of the section of a notched armature equipped with its winding, according to section BB of Figure 1.
- FIG. 6 shows a variant of toothless armature core, used in so-called smooth air gap machines.
- the invention consists in using the armature core itself to transport the calories in the axial direction towards one of its ends where it transfers them to a heat transfer fluid.
- This mechanism is highlighted in the example of FIG. 1, where the left side of the machine forms a heat exchanger, the fluid of which circulates radially through the intrinsic slots of the armature.
- the armature core is composed of a large number of thin strips of different types (in the example four types: 1 2 3 4) electrically insulated from one another and glued against each other along their wide faces. , their longitudinal direction being substantially pa ⁇ parallel to the axis of rotation of the machine and their transverse direction being radial, so as to compose an annular volume.
- Certain blades 1, 3 are larger in length, this protrusion participating in the function of cooling fin. Their thickness being very thin, it may be necessary to juxtapose them in bundles of N blades, to obtain sufficient rigidity.
- the short blades 2,4 will be assembled in packs of P units, so as to obtain radial slots of suitable thickness.
- blades 1, 2 are narrowed over a certain distance so as to be able to accommodate the armature conductors therein. They will be assembled in bundles of R blades, fulfilling the notch function, while the teeth will be made up of the assembly of Q blades 3,4, devoid of narrowing (note: the width of a notch added to that of a tooth is called "no whorl").
- FIG. 4 The assembly given in FIG. 4 is a specific illustration which cannot be limiting given the flexibility of choice left by the invention.
- constituting an armature core without teeth which allows the conductors to be adjacent it suffices to eliminate the blades of type 3 and 4.
- the machine is then of the smooth air gap type, a variant of which embodiment is shown in FIG. 6.
- Figure 1 thus shows, for didactic reasons, two types of armature core: one, the outer core, is narrowed to the fin of width ⁇ , which reduces the mass of magnetic material required ; the other, the inner core, is narrowed only in the magnetic zone of influence of the rotor, which reduces the thermal resistance of the blade segment located under the winding head. It would of course be possible for the blades to be of constant width, for reasons of simplicity of cutting, for example.
- the flat blades can only be imperfectly placed against one another because of the difference which exists between the interior and exterior radii of the armature core. There is then created a clearance between the blades which will be maximum on the external periphery.
- This play can be easily filled with the adhesive assembling the blades, but it has a magnetically harmful role in reducing the apparent permeability of the core.
- This phenomenon can be compensated for by charging the adhesive with a high percentage of magnetic powder particles, the size and type of the particles affecting the magnetic permeability and the induction of saturation of the compound, the latter preferably being greater than or equal to the induction of work in the air gap.
- each type of blade from a specific material which is more particularly suited to the role of the blade.
- the blades extended by a blade will benefit from being made of an alloy with high thermal conductivity, for example an Iron-Silicon-Alumunium alloy, while the short blades would be ferromagnetic powder compressed or agglomerated in a binder, for very low hysteresis losses. Since the profile of these latter is not necessarily of constant thickness, it is then possible to easily compensate for the variable play between the blades.
- the thermal resistance of the blades can be reduced by the deposition, on one side o on both, of a film highly conductive of heat, such as copper or aluminum, or recent base compounds graphitized carbon fibers. This deposit can concern the entire surface of the blade or only a limited area, such as for example the surface of the fin.
- the mechanical resistance of the blades can be increased if their profile is not planar but curved transversely.
- This form can for example be raw molding or realized with the press after cutting from a sheet.
- These profiles, of which several indentations 8 are proposed in FIG. 5 by way of nonlimiting examples, can extend over the entire length of the blades or be restricted to a particular area.
- an optional insulating layer 7 allows an improvement in the mechanical strength of the armature assembly, in particular in torsion. It should be noted that this construction makes it possible without difficulty to make slightly frustoconical armature shapes, provided that the longitudinal axis of the blades is inclined.
- the invention applies in particular to annular armatures of dynamo-electric machines.
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Abstract
An armature core (5) for a dynamo-electric machine, comprising a multiplicity of plates made of a magnetic material and juxtaposed to form a hollow cylinder. Said plates are parallel to the rotational axis of the machine and electrically insulated, and form at one end a heat exchanger. This principle allows both smooth cores and toothed/slotted cores to be produced with a very low hysteresis loss and improved heat transfer. Said core may particularly be used in ring armatures for dynamo-electric machines.
Description
NOYAU D'INDUIT ANNULAIRE DE MACHINES DYNAMO-ELECTRIQUES A ECHANGEUR THERMIQUE INTRINSEQUE ANNULAR ARMATURE CORE OF DYNAMOELECTRIC MACHINES WITH INTRINSIC HEAT EXCHANGER
La présente invention concerne un induit annulaire de machine dynamo-électrique.The present invention relates to an annular armature of a dynamo-electric machine.
Les machines dynamo-électriques présentant un ou plusieurs ro¬ tors et stators annulaires coaxiaux à entrefers radiaux sont connues de l'homme de l'art pour apporter un gain notable en puissance massique par rapport aux machines conventionnelles. Le brevet français 1211092 pro- pose ainsi d'insérer entre deux anneaux magnétiques, l'un étant inducteur multipolaire, l'autre servant de rebouclage magnétique, un induit annu¬ laire formé de tôles circulaires empilées dans le sens axial. Dans le brevet français 1339895, la structure est similaire mais le deuxième anneau ma¬ gnétique est aussi inducteur multipolaire, en vis à vis magnétique exact du premier, ce qui réduit les champs de dispersion. Dans ces deux exemples de brevet, l'induit est mobile (rotor) tandis que l'inducteur est statique (stator), cette solution étant préférable du fait de la présence d'un commutateur mécanique. De nos jours, l'usage d'un dispositif de commutation électronique permet d'inverser les rôles, l'induit devenant statique et l'inducteur mobile. La réalisation devient alors plus aisée, éli¬ minant même tout contact glissant si l'inducteur est à aimants permanents. Il y a avantage à augmenter autant que possible le champ utile et la charge linéique, ce qui réduit la taille de la machine. Toutefois les contraintes mécaniques, électriques et thermiques appliquées à l'induit deviennent de plus en plus sévères. Aussi, les conducteurs d'induit sont le plus souvent divisés pour réduire les courants de Foucault, transpo¬ sés, comprimés suivant par exemple le brevet français 1429469, puis fixés sur un noyau magnétique en tôles feuilletées résistant aux intenses forces appliquées. Jusqu'à présent la fabrication de ce noyau magnétique consistait à empiler dans le sens axial un paquet de tôles minces annulaires à haute perméabilité magnétique. Pour réduire la chute de matière, les anneaux peuvent être divisés en de multiples secteurs juxtaposés, ou réalisés avec une unique bande laminée courbée sur chant en spirale, comme respecti- vement dans les brevets français 2536222 et 2424656.Dynamo-electric machines having one or more coaxial annular rotors and stators with radial air gaps are known to those skilled in the art to provide a significant gain in specific power compared to conventional machines. French patent 1211092 thus proposes to insert between two magnetic rings, one being a multipolar inductor, the other serving as magnetic looping, an annular armature formed of circular sheets stacked in the axial direction. In French patent 1339895, the structure is similar but the second magnetic ring is also a multipolar inductor, opposite the exact magnetic first, which reduces the dispersion fields. In these two patent examples, the armature is mobile (rotor) while the inductor is static (stator), this solution being preferable due to the presence of a mechanical switch. Nowadays, the use of an electronic switching device makes it possible to reverse the roles, the armature becoming static and the mobile inductor. The realization then becomes easier, eliminating even any sliding contact if the inductor is with permanent magnets. It is advantageous to increase the useful field and the linear load as much as possible, which reduces the size of the machine. However, the mechanical, electrical and thermal stresses applied to the armature are becoming more and more severe. Also, the armature conductors are most often divided to reduce the eddy currents, transpo¬ ed, compressed according for example to French patent 1429469, then fixed to a magnetic core of laminated sheets resistant to the intense forces applied. Until now, the manufacture of this magnetic core consisted of stacking in the axial direction a bundle of thin annular sheets with high magnetic permeability. To reduce the fall of material, the rings can be divided into multiple sectors juxtaposed, or produced with a single laminated strip curved on a spiral edge, as respectively in French patents 2536222 and 2424656.
FEUILLE DE REMPLACEMENT
Les efforts pour réduire plus encore la taille de la machine sont limités par sa capacité à évacuer les calories à travers un espace de plus en plus restreint. La température peut alors s'élever à des valeurs inacceptables, avec une contribution croissante des pertes propres du noyau d'induit, appelées communément pertes fer. Ce problème est encore plus sensible quand l'inducteur utilise des aimants réalisés en poudre magnétique mélangée à un liant ou compactée, car leur température limite de fonctionnement est plus basse que pour des aimants frittes ou un inducteur bobiné.REPLACEMENT SHEET Efforts to further reduce the size of the machine are limited by its ability to dissipate calories through an increasingly limited space. The temperature can then rise to unacceptable values, with an increasing contribution of the inherent losses of the armature core, commonly called iron losses. This problem is even more sensitive when the inductor uses magnets made of magnetic powder mixed with a binder or compacted, since their operating limit temperature is lower than for sintered magnets or a wound inductor.
C'est pourquoi l'invention a pour but d'améliorer la capacité d'échange thermique de l'induit avec l'extérieur de la machine tout en réduisant les pertes générées localement par le noyau d'induit. Ce problème est résolu en utilisant le noyau d'induit lui-même comme drain de chaleur privilégié pour évacuer les calories. De façon à réduire la résistance thermique dans le sens axial, le noyau d'induit est constitué d'une multipli¬ cité de lames minces juxtaposées parallèlement à l'axe de ro- tation de la machine, en matériau perméable magnétiquement et bon conducteur thermique. Certaines lames sont plus longues, et éventuellement plus larges, à au moins une extrémité, de façon à délimiter des ailettes de refroidissement entre les¬ quelles peut circuler un fluide caloporteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description qui va suivre de certains de ses modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limita¬ tifs, en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels:This is why the invention aims to improve the heat exchange capacity of the armature with the outside of the machine while reducing the losses generated locally by the armature core. This problem is solved by using the armature core itself as the preferred heat sink to dissipate calories. In order to reduce the thermal resistance in the axial direction, the armature core consists of a multiplicity of thin blades juxtaposed parallel to the axis of rotation of the machine, made of magnetically permeable material and good thermal conductor . Some blades are longer, and possibly wider, at at least one end, so as to delimit cooling fins between which can circulate a heat transfer fluid. Other characteristics and advantages of the invention will appear with the following description of some of its embodiments given by way of nonlimiting example, with reference to the attached drawings in which:
- La figure 1 est une demi-coupe longitudinale d'une machine dynamo-électrique à deux stators et trois rotors co- axiaux, les rotors étant représentés en pointillé, et les stators utilisant deux variantes de noyaux d'induit selon 1*inventio .- Figure 1 is a longitudinal half-section of a dynamo-electric machine with two stators and three coaxial rotors, the rotors being shown in dotted lines, and the stators using two variants of armature cores according to 1 * inventio.
- La figure 2 représente une demi-coupe diamétrale cor- respondant à une section AA de la figure 1.- Figure 2 shows a diametrical half-section corresponding to a section AA of Figure 1.
- La figure 3 représente quatre types de lames néces¬ saires généralement pour constituer un noyau d'induit à en¬ coches selon l'invention.
- La figure 4 représente un détail de la section d'un induit à encoches équipé de son bobinage, selon la coupe BB de la figure 1.- Figure 3 shows four types of blades generally necessary to form an armature core with notches according to the invention. - Figure 4 shows a detail of the section of a notched armature equipped with its winding, according to section BB of Figure 1.
- La figure 5 représente diverses formes d'empreintes améliorant la rigidité des lames.- Figure 5 shows various forms of imprints improving the rigidity of the blades.
- La figure 6 représente une variante de noyau d'induit sans dent, utilisée dans les machines dites à entrefer lisse.- Figure 6 shows a variant of toothless armature core, used in so-called smooth air gap machines.
Comme on l'a compris précédemment, l'invention consiste à utiliser le noyau d'induit lui-même pour transporter les calories dans le sens axial vers une de ses extrémités où il les cède à un fluide caloporteur. Ce mécanisme est mis en évidence dans l'exemple de la figure 1, ou le côté gauche de la machine forme un échangeur thermique dont le fluide cir¬ cule radialement à travers des fentes intrinsèques de l'induit.As has been understood previously, the invention consists in using the armature core itself to transport the calories in the axial direction towards one of its ends where it transfers them to a heat transfer fluid. This mechanism is highlighted in the example of FIG. 1, where the left side of the machine forms a heat exchanger, the fluid of which circulates radially through the intrinsic slots of the armature.
Pour ce faire, le noyau d'induit est composé d'un grand nombre de lames minces de différents types (dans l'exemple quatre types: 1 2 3 4) isolées électriquement entre elles et collées les unes contre les autres suivant leurs faces larges, leur direction longitudinale étant sensiblement pa¬ rallèle à l'axe de rotation de la machine et leur direction transversale étant radiale, de façon à composer un volume an¬ nulaire. Certaines lames 1,3, sont plus grandes d'une lon¬ gueur , cette excroissance participant à la fonction d'ailette de refroidissement. Leur épaisseur étant très fine, on pourra être amené à les juxtaposer par paquets de N lames, pour obtenir une rigidité suffisante. De même, les lames courtes 2,4, seront assemblées par paquets de P unités, de façon à obtenir des fentes radiales d'épaisseur convenable. Par ailleurs certaines lames 1,2 sont rétrécies sur une certaine distance de façon à pouvoir y accueillir les conduc¬ teurs d'induit. Elles seront assemblées par paquets de R lames, remplissant la fonction d'encoche, alors que les dents seront constituées de l'assemblage de Q lames 3,4, dépourvues du rétrécissement (note: la largeur d'une encoche additionnée de celle d'une dent est dénommée "pas de spire").To do this, the armature core is composed of a large number of thin strips of different types (in the example four types: 1 2 3 4) electrically insulated from one another and glued against each other along their wide faces. , their longitudinal direction being substantially pa¬ parallel to the axis of rotation of the machine and their transverse direction being radial, so as to compose an annular volume. Certain blades 1, 3 are larger in length, this protrusion participating in the function of cooling fin. Their thickness being very thin, it may be necessary to juxtapose them in bundles of N blades, to obtain sufficient rigidity. Similarly, the short blades 2,4 will be assembled in packs of P units, so as to obtain radial slots of suitable thickness. Furthermore, certain blades 1, 2 are narrowed over a certain distance so as to be able to accommodate the armature conductors therein. They will be assembled in bundles of R blades, fulfilling the notch function, while the teeth will be made up of the assembly of Q blades 3,4, devoid of narrowing (note: the width of a notch added to that of a tooth is called "no whorl").
L'assemblage donné en figure 4 en est une illustration spécifique qui ne saurait être limitative étant donnée la souplesse de choix laissée par l'invention.
En particulier, on peut aussi imaginer de constituer un noyau d'induit sans dent qui permet aux conducteurs d'être adjacents: il suffit d'éliminer les lames de type 3 et 4. La machine est alors du type à entrefer lisse dont une variante de réalisation est représentée en figure 6.The assembly given in FIG. 4 is a specific illustration which cannot be limiting given the flexibility of choice left by the invention. In particular, one can also imagine constituting an armature core without teeth which allows the conductors to be adjacent: it suffices to eliminate the blades of type 3 and 4. The machine is then of the smooth air gap type, a variant of which embodiment is shown in FIG. 6.
Dans ce cas on peut interposer entre le noyau et les couches inférieures et supérieures de conducteurs une coucheIn this case we can interpose between the core and the lower and upper layers of conductors a layer
9 isolante électriquement et améliorant les caractéristiques mécaniques de l'ensemble, par exemple une couche de tissu de verre imprégné de résine, à fibres croisées en diagonale.9 electrically insulating and improving the mechanical characteristics of the assembly, for example a layer of glass fabric impregnated with resin, with fibers crossed diagonally.
De la même façon, on peut imaginer que les conducteurs des couches supérieures et inférieures de la figure 4 ne sont pas en vis à vis radial direct, mais qu'une des deux couches a subi une rotation d'un demi pas de spire. Cette disposition permet une discrimination de phase supérieure, mais nécessite au moins un type supplémentaire de lame identique à 1 ou 2 mais rétrécie d'un seul côté. Il faudra le plus souvent deux types supplémentaires de lames si les lames sont asymétriques transversalement. La forme même des lames a un impact sur la résistance thermique entre les bobinages et l'extérieur. La figure 1 montre ainsi, pour des raisons didactiques, deux types de noyau d'induit : l'un, le noyau extérieur, est rétréci jusqu'à l'ailette de largeur ¥, ce qui réduit la masse de ma- tériau magnétique nécessaire; l'autre, le noyau intérieur, n'est rétréci que dans la zone d'influence magnétique du ro¬ tor, ce qui réduit la résistance thermique du segment de lame situé sous la tête d'enroulement. Il serait possible bien sûr que les lames soient d'une largeur constante, pour des rai- sons de simplicité de découpe, par exemple.In the same way, one can imagine that the conductors of the upper and lower layers of FIG. 4 are not facing direct radial, but that one of the two layers has undergone a rotation of half a turn. This arrangement allows greater phase discrimination, but requires at least one additional type of blade identical to 1 or 2 but narrowed on one side. In most cases, two additional types of blades will be required if the blades are asymmetrical transversely. The very shape of the blades has an impact on the thermal resistance between the windings and the outside. Figure 1 thus shows, for didactic reasons, two types of armature core: one, the outer core, is narrowed to the fin of width ¥, which reduces the mass of magnetic material required ; the other, the inner core, is narrowed only in the magnetic zone of influence of the rotor, which reduces the thermal resistance of the blade segment located under the winding head. It would of course be possible for the blades to be of constant width, for reasons of simplicity of cutting, for example.
Il faut noter qu'une forme adéquate des lames permet de réduire au minimum les pertes de découpe. On s'efforcera de rendre les lames juxtaposables côte à côte ou tête-bêche, comme dans le cas par exemple des figures 1, 3 et 6. Les seules pertes qui subsistent alors sont éventuellement dues à des chanfreins de pliage comme l'extrémité de la lame de la figure 6. Il est aussi possible de découper deux ou plus types de lames sur le même ruban de tôle. Ainsi la lame 2 s'ajuste parfaitement sur la lame 1 quand elle lui est jux
taposée tête-bêche et il suffit de répéter ce couple sur '-.oute la longueur du ruban.It should be noted that an adequate shape of the blades makes it possible to minimize cutting losses. We will endeavor to make the blades juxtaposable side by side or head to tail, as in the case for example of Figures 1, 3 and 6. The only losses that remain then are possibly due to folding chamfers like the end of the blade of figure 6. It is also possible to cut two or more types of blades on the same sheet metal tape. Thus the blade 2 fits perfectly on the blade 1 when it is next to it taped head to tail and just repeat this couple on '-. all the length of the ribbon.
La plupart des matériaux magnétiques modernes présen¬ tent une anisotropie de leurs caractéristiques, acquise par exemple lors d'un recuit sous champ ou lors d'un laminage à une température définie. C'est le cas notamment des tôles à cristaux orientés, dites tôles à texture de GOSS, dont les caractéristiques dans la direction du laminage sont nettement améliorées. II y a donc lieu, quand cela est possible, d'orienter convenablement les lames de façon à bénéficier des plus faibles pertes par hystérésis dans la direction transversale. On peut obtenir ainsi une amélioration d'un facteur 3 ou plus sur la perméabilité et les pertes par hystérésis, conjuguée avec un accroissement de l'induction de saturation.Most modern magnetic materials exhibit an anisotropy of their characteristics, acquired for example during annealing in the field or during rolling at a defined temperature. This is particularly the case with oriented crystal sheets, called GOSS texture sheets, the characteristics of which in the direction of rolling are significantly improved. It is therefore necessary, when possible, to orient the blades properly so as to benefit from the lowest hysteresis losses in the transverse direction. A 3 or more factor improvement in permeability and hysteresis losses can thus be obtained, combined with an increase in saturation induction.
Les lames plates ne peuvent être qu'imparfaitement pla¬ quées les unes contre les autres à cause de la différence qui existe entre les rayons intérieurs et extérieurs du noyau d'induit. Il se crée alors un jeu entre les lames qui sera maximal sur la périphérie externe. Ce jeu peut être aisément comblé par la colle assemblant les lames, mais il a un rôle néfaste magnétiquement en diminuant la perméabilité apparente du noyau. Ce phénomène peut être compensé en chargeant la colle d'un fort pourcentage de particules magnétiques en poudre, la taille et le type des particules affectant la per¬ méabilité magnétique et l'induction de saturation du composé, cette dernière étant de préférence supérieure ou égale à l'induction de travail dans l'entrefer.The flat blades can only be imperfectly placed against one another because of the difference which exists between the interior and exterior radii of the armature core. There is then created a clearance between the blades which will be maximum on the external periphery. This play can be easily filled with the adhesive assembling the blades, but it has a magnetically harmful role in reducing the apparent permeability of the core. This phenomenon can be compensated for by charging the adhesive with a high percentage of magnetic powder particles, the size and type of the particles affecting the magnetic permeability and the induction of saturation of the compound, the latter preferably being greater than or equal to the induction of work in the air gap.
Il peut être judicieux de réaliser chaque type de lame en un matériau spécifique qui convienne plus particulièrement au rôle de la lame. Ainsi les lames prolongées par une ai¬ lette gagneront à être réalisées dans un alliage à haute conductivité thermique, par exemple un alliage Fer-Silicium- Alumunium, alors que les lames courtes seraient en poudre ferromagnétique compressée ou agglomérée dans un liant, pour de très faibles pertes par hystérésis. Le profil de ces der¬ nières n'étant pas forcément d'épaisseur constante, il est alors possible de compenser sans difficulté le jeu variable entre les lames.
Quelle que soit leur nature, la résistance thermiqu des lames peut être diminuée par le dépôt, sur une face o sur les deux, d'une pellicule très conductrice de la chaleur, comme du cuivre ou de l'aluminium, ou les composés récents base de fibres de carbone graphitées. Ce dépôt peut concerner toute la surface de la lame ou seulement une zone limitée, comme par exemple la surface de l'ailette.It may be wise to make each type of blade from a specific material which is more particularly suited to the role of the blade. Thus the blades extended by a blade will benefit from being made of an alloy with high thermal conductivity, for example an Iron-Silicon-Alumunium alloy, while the short blades would be ferromagnetic powder compressed or agglomerated in a binder, for very low hysteresis losses. Since the profile of these latter is not necessarily of constant thickness, it is then possible to easily compensate for the variable play between the blades. Whatever their nature, the thermal resistance of the blades can be reduced by the deposition, on one side o on both, of a film highly conductive of heat, such as copper or aluminum, or recent base compounds graphitized carbon fibers. This deposit can concern the entire surface of the blade or only a limited area, such as for example the surface of the fin.
La résistance mécanique des lames peut être accrue si leur profil n'est pas plan mais incurvé transversalement. Cette forme peut par exemple être brute de moulage ou réali¬ sée à la presse après découpe dans une tôle. Ces profils, dont plusieurs empreintes 8 sont proposées sur la figure 5 à titre d'exemples non limitatifs, peuvent s'étendre sur toute la longueur des lames ou être restreints à une zone partieu- lière.The mechanical resistance of the blades can be increased if their profile is not planar but curved transversely. This form can for example be raw molding or realized with the press after cutting from a sheet. These profiles, of which several indentations 8 are proposed in FIG. 5 by way of nonlimiting examples, can extend over the entire length of the blades or be restricted to a particular area.
Le dépôt final d'une couche isolante 7, optionnelle, permet une amélioration de la tenue mécanique de l'ensemble d'induit, notamment en torsion. Il faut noter que cette construction permet de réaliser sans difficulté des formes d'induit légèrement tronconiques, à condition d'incliner l'axe longitudinal des lames.The final deposition of an optional insulating layer 7 allows an improvement in the mechanical strength of the armature assembly, in particular in torsion. It should be noted that this construction makes it possible without difficulty to make slightly frustoconical armature shapes, provided that the longitudinal axis of the blades is inclined.
L'ensemble de ces perfectionnements permet de procurer les avantages recherchés, à savoir:All of these improvements provide the desired benefits, namely:
- une résistance thermique très faible entre l'induit et l'extérieur de la machine, procurée par l'absence des mul¬ tiples jonctions d'isolation rencontrées dans le cas d'un em¬ pilement axial de tôles et améliorée par la proximité immé¬ diate de l'échangeur de chaleur qui fait de plus partie inté¬ grante du noyau d'induit. - des pertes par hystérésis nettement diminuées, les lames étant utilisées dans leur direction magnétique privilé¬ giée en tous points du noyau d'induit.- a very low thermal resistance between the armature and the outside of the machine, provided by the absence of multiple insulation junctions encountered in the case of an axial stacking of sheets and improved by immersed proximity ¬ diate of the heat exchanger which is also an integral part of the armature core. - Significantly reduced hysteresis losses, the blades being used in their privileged magnetic direction at all points of the armature core.
On notera de plus que la perte de matière, quand il y a découpe, peut être rendue quasi nulle par une forme appro- priée des lames, ce qui représente une économie importante.It will also be noted that the loss of material, when there is a cut, can be made almost zero by an appropriate shape of the blades, which represents a significant saving.
L'invention s'applique notamment aux induits annulaires de machines dynamo-électriques.
The invention applies in particular to annular armatures of dynamo-electric machines.
Claims
REVENDICATIONS 1- Noyau d'induit annulaire 5 de machine dynamo-élec¬ trique à entrefer radial, caractérisé en ce qu'il est consti¬ tué d'une multiplicité de lames minces 1,2,3,4, en matériau magnétique conducteur de la chaleur, isolées électriquement entre elles et juxtaposées circulairement par collage selon leurs faces larges de façon que leur direction longitudinale soit sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la machine et que leur direction transversale soit radiale, les-dites lames se présentant d'une part par paquets de N et P lames en alternance, les N lames 1,3, ayant une extrémité W plus longue en forme d'ailette et les P lames 2,4, délimitant des fentes radiales 6 à travers lesquelles pourra circuler un fluide caloporteur, les-dites lames étant organisées d'autre part par paquets alternant de Q lames 3,4, réalisant la fonc¬ tion de dents, et par paquets de R lames rétrécies 1,2, réa¬ lisant la fonction d'encoches recevant les conducteurs d'induit, N P Q et R étant des entiers naturels n'atteignant pas 0 sauf Q dans le cas d'un noyau à entrefer lisse, l'ensemble noyau et bobinages pouvant être recouvert sur ses surfaces internes et externes d'une couche 7 isolante élec¬ triquement et tenace mécaniquement. CLAIMS 1- Annular armature core 5 of a dynamo-electric machine with a radial gap, characterized in that it is made up of a multiplicity of thin blades 1,2,3,4, made of magnetic conductive material heat, electrically isolated from each other and juxtaposed circularly by bonding along their wide faces so that their longitudinal direction is substantially parallel to the axis of rotation of the machine and that their transverse direction is radial, the said blades having one part in packs of N and P blades alternately, the N blades 1,3, having a longer end W in the form of a fin and the P blades 2,4, delimiting radial slots 6 through which a fluid can circulate coolant, said blades being organized on the other hand by alternating packets of Q blades 3,4, performing the function of teeth, and by packets of R narrowed blades 1,2, realizing the function of notches receiving drivers induced, NPQ and R being natural integers not reaching 0 except Q in the case of a smooth air-gap core, the core and coil assembly can be covered on its internal and external surfaces with an insulating layer 7 three-fold and tenacious mechanically.
2- Noyau d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lorsque Q est égal à zéro et que le noyau est lisse, une couche 9 isolante électriquement et te¬ nace mécaniquement est insérée entre les faces internes et externes du noyau et les couches de bobinage.2- armature core according to the preceding claim, characterized in that, when Q is equal to zero and the core is smooth, an electrically insulating and mechanically insulating layer 9 is inserted between the internal and external faces of the core and the winding layers.
3- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs des faces supérieures et inférieures du noyau ne sont pas en vis à vis radial exact mais décalés d'un demi pas de spire, ce qui nécessite alors le plus souvent 6 formes différentes de lames au lieu de 2 ou 4.3- armature core according to any one of the preceding CLAIMS, characterized in that the conductors of the upper and lower faces of the core are not facing the exact radial direction but offset by half a turn, which then usually requires 6 different shapes of blades instead of 2 or 4.
4- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la forme des lames leur permet d'être juxtaposables côte à côte ou tête-bêche, de façon que la découpe des lames ne crée que très peu de pertes de matière.
5- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes, caractérisé en ce que la direction trans¬ versale des lames est la direction de plus faibles pertes par hystérésis, lorsque le matériau utilisé est anisotrope magné- tiquement, par exemple en découpant les lames de façon que leur direction transversale soit parallèle au sens du lami¬ nage, quand les lames sont issues de tôles laminées.4- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that the shape of the blades allows them to be juxtaposed side by side or head to tail, so that the cutting of the blades only creates very little loss of material. 5- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that the transverse direction of the blades is the direction of lower hysteresis losses, when the material used is magnetically anisotropic, for example by cutting the blades so that their transverse direction is parallel to the direction of lami¬ nage, when the blades are from laminated sheets.
6- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes, caractérisé en ce que la colle assemblant les lames est chargée d'une poudre magnétique, le composé en résultant ayant de préférence une induction de saturation su¬ périeure ou égale à l'induction de travail dans l'entrefer de la machine.6- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesive assembling the blades is loaded with a magnetic powder, the resulting compound preferably having a higher or equal induction of saturation to the induction of work in the air gap of the machine.
7- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que certains types de lames sont réalisés en poudre magnétique agglomérée dans un liant ou par compression, leur profil assurant un jeu minimal entre lames adjacentes.7- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that certain types of blades are made of magnetic powder agglomerated in a binder or by compression, their profile ensuring minimal play between adjacent blades.
8- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que certains types de lames sont recouverts sur une ou deux faces, dans une zone qui peut être restreinte, notamment la zone d'ailette, d'une pellicule de matière à haute conductivité thermique, telle du cuivre ou de l'aluminium. 9- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes, caractérisé en ce que les lames sont rigi- difiées par une empreinte creuse transversale 8 pouvant ne pas s'étendre sur toute la longueur de la lame.8- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that certain types of blades are covered on one or two sides, in an area which can be restricted, in particular the fin area, a film of material with high thermal conductivity, such as copper or aluminum. 9- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that the blades are rigidified by a transverse hollow imprint 8 which may not extend over the entire length of the blade.
10- Noyau d'induit selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'axe longitudinal des lames est légèrement oblique de façon à ce que l'induit ait une forme de révolution tronconique.
10- Armature core according to any one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis of the blades is slightly oblique so that the armature has a shape of frustoconical revolution.
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