WO2017203177A1 - Machine electrique - Google Patents

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electric
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Patrick LEBRASSEUR
François Machet
Stephan MAGNE
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
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    • H02K1/148—Sectional cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical machines, and relates more particularly to electrical machines having at least one stator.
  • An electric machine is a machine, also called a motor, which has at least one stator.
  • the stator has teeth around which the coils are formed. The supply of each of the coils allows the creation of a magnetic field in the stator, a rotor oriented along the field lines.
  • these electrical machines are for example used in electrical systems such as supercharged electric compressors.
  • these machines are used on the intake circuit to improve the efficiency of the vehicle, to overcome the latency of the conventional turbocharger at startup, or in the transient phases of the vehicle.
  • the stator is composed of several pieces. These pieces fit into each other so as to form the stator.
  • the contact between these parts is important in order to maintain the continuity of the magnetic field of the motor, to maintain in position each piece to avoid displacements of one compared to the other. Indeed, the displacement of the parts of one with respect to the others, creates a friction that can cause pollution, for example metal particles; these movements can also generate noise.
  • the present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of the machines of the prior art by providing an electrical machine configured to limit the movement of the stator parts relative to each other.
  • the present invention proposes an electric machine comprising a stator formed of at least two stator parts, of which two stator parts are welded together by at least one weld.
  • stator parts make it possible to limit the movements of the stator parts relative to one another. This avoids friction that can cause pollution, for example metal particles; and can also cause noise.
  • all the stator parts are welded together.
  • the depth of the weld is between 0.1 mm and X mm, with X equal to BA, B being the thickness of the stator, and A equal to at least half of a width of a stator tooth -1 mm.
  • the height of the weld is between 0.1 mm and the total height H of the stator.
  • the width of the weld is between 0.1 and 5 mm.
  • the invention also relates to the use of the electric machine according to the invention in an electric supercharger for a motor vehicle.
  • the invention also relates to the use of the electric machine according to the invention in an internal combustion engine or fuel cell.
  • the invention also relates to an electric supercharger equipped with an electric machine according to the invention.
  • the compressor motor is a variable reluctance or permanent magnet motor.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a sectional view of a compressor according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an elevational view of an embodiment of a stator according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of an elevational view of an embodiment of a stator according to the invention
  • - Figure 4 is a schematic representation of detail A of Figure 3 of a stator according to the invention.
  • the present invention relates to an electric machine 1 illustrated in FIG. 1.
  • the electric machine 1 comprises at least one stator 2, illustrated in FIGS. 1 to 4.
  • the electric machine also comprises a rotor 3 disposed inside the stator 2. More precisely, the rotor 3 is disposed in a space 4 formed in the center of the stator 2.
  • the electric machine is a continuous or alternating current machine, or any type of electric machine of the same type.
  • the electrical machine is a variable reluctance motor (also called SRM machine for Switched Reluctance Motor according to English terminology).
  • the machine is a permanent magnet motor.
  • the stator 2 is formed of at least two pieces 21 of stator. According to one embodiment of the invention, the stator is formed of several pieces 21 of stator.
  • the stator 2 comprises n stator parts 21, n being between 4 and 12, and for example equal to 6.
  • the stator 2 is also formed of several teeth 22, illustrated in FIGS. 2 to 4.
  • the teeth 22 are disposed on the internal face 221 of the stator body delimiting the space 4 in which there is the rotor.
  • the stator 2 has n teeth 22, n being between 4 and 12, and very preferably equal to 6.
  • Around each of the teeth 22 is disposed a winding which thus forms the stator coils. The supply of each of the coils allows the creation of a magnetic field in the stator 2.
  • stator parts 21 are welded to each other.
  • At least two pieces 21 of stator 2 are welded together, for example with a laser weld.
  • stator parts 21 are welded together.
  • the weld 5 illustrated in FIGS. 2 to 4 between two pieces 21 of stator 2 is characterized by its depth 51, its height 52 and its width 53.
  • the depth 51 of the weld 5 is defined along the axis XI going from the outside of the stator 2 to the inside 4 of the stator 2.
  • the height 52 of the weld 5 is defined along the axis X2 which is perpendicular to the axis XI.
  • the width 53 of the weld 5 is defined by the gap filled by the weld between two pieces 21 of the adjacent stator.
  • the depth 51 is between 0.1 mm and Xmm.
  • X is equal to BA, with B the thickness of the stator, that is to say the distance between the external 222 face stator 2 and the internal face 221 of the stator 2, and A which is equal to at least half of the a drop of tooth -1 mm.
  • the height 52 of the weld is between 0.1 mm and the total height H of the stator 2, and for example is equal to 0.1 mm for a laser weld.
  • the stator 2 comprises at least one weld 5 along the axis X2.
  • the stator comprises at least two welds 5 along the axis X2.
  • the width 53 is between 0.1 and
  • the stator 2 comprises welds 5 of different heights 52, widths 53 and depths 51.
  • the welds are arranged symmetrically or asymmetrically with respect to one another.
  • the gain in own frequency is 500Hz.
  • Such a stator 2 according to the invention avoids the movements of the stator parts 21 2 between them, and thus allows to limit noise pollution.
  • the invention also relates to the use of such a machine according to the invention in an electric supercharger compressor 10 for a motor vehicle.
  • the invention also relates to an electric supercharger compressor 10 equipped with such a machine 1 according to the invention. More specifically, the invention also relates to an electric compressor 10 equipped with a variable-reluctance motor according to the invention or with a permanent magnet according to the invention.
  • the invention also relates to the use of an electric compressor according to the invention in a combustion engine, and for example an internal combustion engine or fuel cell.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une machine électrique (1) comportant un stator (2) formé d'au moins deux pièces (21) de stator (2), caractérisé en ce que au moins deux pièces (21) de stator (2) sont soudées entre elles, par au moins une soudure (5).

Description

MACHINE ELECTRIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des machines électriques, et se rapporte plus particulièrement aux machines électriques comportant au moins un stator.
Une machine électrique est une machine, également appelée moteur, qui comporte au moins un stator. Le stator comporte des dents autour desquelles sont formées les bobines. L'alimentation de chacune des bobines permet la création d'un champ magnétique dans le stator, un rotor s'orientant suivant les lignes de champ.
Dans le domaine de l'automobile, ces machines électriques sont par exemple utilisées dans des systèmes électriques tels que des compresseurs électriques suralimentés. Par exemple, ces machines sont utilisées sur le circuit d'admission pour améliorer le rendement du véhicule, pallier le temps de latence du turbocompresseur classique au démarrage, ou dans les phases transitoires du véhicule.
Dans certains cas, le stator est composé de plusieurs pièces. Ces pièces s'imbriquent les une dans les autres de façon à former le stator. Le contact entre ces pièces est important afin de maintenir la continuité du champ magnétique du moteur, de maintenir en position chaque pièce pour éviter les déplacements de l'une par rapport à l'autre. En effet, le déplacement des pièces des une par rapport aux autres, crée un frottement pouvant engendrer de la pollution, par exemple de particules métalliques; ces déplacements pouvant aussi engendrer du bruit.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des machines de l'art antérieur en proposant une machine électrique configurée pour limiter les déplacements des pièces du stator les une par rapport aux autres.
Pour cela la présente invention propose une machine électrique comportant un stator formé d'au moins deux pièces de stator, dont deux pièces de stator sont soudées entre elles, par au moins une soudure.
Une telle soudure permet de limiter les déplacements des pièces du stator les une par rapport aux autres. Ce qui évite les frottements pouvant engendrer de la pollution, par exemple de particules métalliques; et pouvant aussi engendrer du bruit. Selon un mode réalisation de l'invention, l'ensemble des pièces de stator sont soudées entre elles.
Selon un mode réalisation de l'invention, la profondeur de la soudure est comprise entre 0,1 mm et Xmm, avec X égale à B-A, B étant l'épaisseur du stator, et A égale au minimum à la moitié d'une largueur d'une dent du stator -1 mm.
Selon un mode réalisation de l'invention, la hauteur de la soudure est comprise entre 0,1 mm et la hauteur H totale du stator.
Selon un mode réalisation de l'invention, la largeur de la soudure est comprise entre 0,1 et 5 mm.
L'invention concerne également l'utilisation de la machine électrique selon l'invention dans un compresseur de suralimentation électrique pour véhicule automobile.
L'invention concerne également l'utilisation de la machine électrique selon l'invention dans un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.
L'invention concerne également un compresseur de suralimentation électrique équipé d'une machine électrique selon l'invention.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur du compresseur est un moteur à reluctance variable ou à aimant permanent.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un compresseur selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un mode de réalisation d'un stator selon l'invention,
- la figure 3est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un mode de réalisation d'un stator selon l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique du détail A de la figure 3 d'un stator selon l'invention.
La présente invention concerne une machine électrique 1 illustrée figure 1. La machine 1 électrique comporte au moins un stator 2, illustré figures 1 à 4. La machine électrique comporte également un rotor 3 disposé à l'intérieur du stator 2. Plus précisément, le rotor 3 est disposé dans un espace 4 formé au centre du stator 2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine électrique est une machine à courant continue ou alternatif, ou tout type de machine électrique du même type.
Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, la machine électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la machine est un moteur à aimant permanent.
Le stator 2 est formé d'au moins deux pièces 21 de stator. Selon un mode de réalisation de l'invention, le stator est formé de plusieurs pièces 21 de stator. Le stator 2 comporte n pièces de stator 21, n étant compris entre 4 et 12, et par exemple égale à 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le stator 2 est également formé de plusieurs dents 22, illustrées figures 2 à 4. Les dents 22 sont disposées sur la face interne 221 du corps du stator délimitant l'espace 4 dans lequel se trouve le rotor. Le stator 2 comporte n dents 22, n étant compris entre 4 et 12, et de manière très préférée égale à 6. Autour de chacune des dents 22 est disposé un bobinage qui forme ainsi les bobines du stator. L'alimentation de chacune des bobines permet la création d'un champ magnétique dans le stator 2.
Dans le cadre de l'invention, afin de limiter le frottement des pièces 21 de stator 2 les unes par rapport aux autres, les pièces 21 de stator sont soudées entre-elles.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins deux pièces 21 de stator 2 sont soudées entre elles, par exemple avec une soudure laser.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble des pièces 21 de stator 2 sont soudées entre elles. Dans le cadre de l'invention, la soudure 5 illustrée figure 2 à 4, entre deux pièces 21 de stator 2 est caractérisée par sa profondeur 51, par sa hauteur 52 et sa largeur 53.
La profondeur 51 de la soudure 5 est définie selon l'axe XI allant de l'extérieur du stator 2 vers l'intérieur 4 du stator 2.
La hauteur 52 de la soudure 5 est définie selon l'axe X2 qui est perpendiculaire à l'axe XI.
La largeur 53 de la soudure 5 est définie par l'intervalle rempli par la soudure entre deux pièces 21 du stator adjacentes.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la profondeur 51 est comprise entre 0,1 mm et Xmm. X est égale à B-A, avec B l'épaisseur du stator, c'est-à-dire la distance entre la face 222 externe stator 2 et la face 221 interne du stator 2, et A qui est égale au minimum à la moitié d'une larguer de dent -1 mm.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la hauteur 52 de la soudure est comprise entre 0,1 mm et la hauteur H totale du stator 2, et par exemple est égale à 0,1 mm pour une soudure laser. Selon un mode de réalisation de l'invention, le stator 2 comporte au moins une soudure 5 selon l'axe X2. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le stator comporte au moins deux soudures 5 selon l'axe X2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la largeur 53 est comprise entre 0,1 et
5 mm.
Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, le stator 2 comporte des soudures 5 de différentes hauteurs 52, largeurs 53 et profondeurs 51.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les soudures sont disposées de façon symétrique ou asymétrique les une par rapport aux autres.
Selon un exemple de réalisation de l'invention illustré figure 3, avec un stator 2 comportant 6 pièces 21 de stator 2 et des soudures entre chaque pièce 21 du stator 2 dont la hauteur 52 est inférieure à celle H du stator 2, le gain en fréquence propre est de 500Hz.
Un tel stator 2 selon l'invention, évite les déplacements des pièces 21 de stator 2 entre-elles, et permet ainsi de limiter les nuisances sonores. L'invention concerne également l'utilisation d'une telle machine selon l'invention dans un compresseur 10 de suralimentation électrique pour véhicule automobile.
L'invention concerne également un compresseur 10 de suralimentation électrique équipé d'une telle machine 1 selon l'invention. Plus précisément, l'invention concerne également un compresseur électrique 10 équipé d'un moteur à reluctance variable selon l'invention ou à aimant permanent selon l'invention
L'invention concerne également l'utilisation d'un compresseur électrique selon l'invention dans un moteur à combustion, et par exemple un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine électrique (1) comportant un stator (2) formé d'au moins deux pièces (21) de stator (2), caractérisé en ce que au moins deux pièces (21) de stator (2) sont soudées entre elles, par au moins une soudure (5).
2. Machine électrique (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'ensemble des pièces (21) de stator (2) sont soudées entre elles.
3. Machine électrique (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la profondeur (51) de la soudure (5) est comprise entre 0,1 mm et Xmm, avec X égale à B-A,
B étant l'épaisseur du stator (2), et A égale au minimum à la moitié d'une largueur d'une dent du stator -1 mm.
4. Machine électrique (1) selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle la hauteur
(52) de la soudure (5) est comprise entre 0,1 mm et la hauteur H totale du stator (2).
5. Machine électrique (1) selon une des revendications 1 à 4, dans laquelle la largeur
(53) de la soudure (5) est comprise entre 0,1 et 5 mm.
6. Utilisation de la machine électrique (1) selon une des revendications 1 à 5 dans un compresseur de suralimentation électrique pour véhicule automobile.
7. Utilisation de la machine électrique (1) selon une des revendications 1 à 5 dans un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.
8. Compresseur de suralimentation électrique équipé d'une machine électrique (1) selon une des revendications 1 à 5.
9. Compresseur (1) selon une la revendication 8, dans lequel le moteur est un moteur à reluctance variable ou à aimant permanent.
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