WO2019206830A1 - Rotor de machine electrique tournante - Google Patents

Rotor de machine electrique tournante Download PDF

Info

Publication number
WO2019206830A1
WO2019206830A1 PCT/EP2019/060223 EP2019060223W WO2019206830A1 WO 2019206830 A1 WO2019206830 A1 WO 2019206830A1 EP 2019060223 W EP2019060223 W EP 2019060223W WO 2019206830 A1 WO2019206830 A1 WO 2019206830A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
rotor
pole
notches
adjacent
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/060223
Other languages
English (en)
Inventor
Jacques Saint-Michel
Original Assignee
Moteurs Leroy-Somer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moteurs Leroy-Somer filed Critical Moteurs Leroy-Somer
Priority to EP19718178.7A priority Critical patent/EP3785349A1/fr
Priority to KR1020207030514A priority patent/KR20210003758A/ko
Priority to CN201980028104.4A priority patent/CN112020811A/zh
Priority to US17/050,293 priority patent/US20210234417A1/en
Priority to JP2020558882A priority patent/JP2021522767A/ja
Publication of WO2019206830A1 publication Critical patent/WO2019206830A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves
    • H02K15/066—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves inserted perpendicularly to the axis of the slots or inter-polar channels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to the field of rotating electrical machines, in particular synchronous machines, and more particularly the rotors of such machines.
  • the invention is more particularly concerned with the projecting pole rotors between them notches in which are received coils.
  • the poles may each comprise two symmetrical pole openings, arranged on either side of the pole towards its free end. The presence of such polar expansions makes it more difficult to wind on the pole and almost impossible the insertion of coils already manufactured.
  • the invention aims to meet this need and it succeeds, according to one of its aspects, thanks to an electric machine rotor, rotating about an axis of rotation X, the rotor comprising:
  • the salient poles each being of generally asymmetrical shape with respect to a median radial plane containing the axis of rotation X of the machine,
  • each coil being disposed on a corresponding salient pole, in the notches adjacent to this salient pole.
  • asymmetrical is meant that the projecting pole is symmetrical with respect to any radial plane containing the axis of rotation of the machine.
  • all the salient poles are of asymmetrical general shape.
  • the radial plane considered may be a median plane for the corresponding pole.
  • the median plane can pass through the middle of the pole surface at the gap and / or through the center of the pole at its attachment to the rotor mass.
  • the convex envelope of each of the poles may have a plane of symmetry when observed in cross section, perpendicular to the axis of rotation.
  • Convex envelope means the smallest convex form in which the pole is inscribed.
  • the convex envelope is the tight closed line which follows the outline of the pole, connecting the convex contours of the pole between them.
  • the convex envelope is the closed line of minimal length, which is superimposed on the convex or rectilinear portions of the perimeter of the pole and follows ropes joining each time two convex or rectilinear portions separated by a concave portion (seen from the outside).
  • a convex hull corresponds to the region that would be delimited by a stretched elastic that would rely exclusively on the perimeter of the pole.
  • the projecting pole may extend along a radial axis of the pole, which may be contained in the radial plane mentioned above.
  • radial axis of the pole means a Y axis of the pole oriented radially, that is to say, according to a radius of the rotor. In the invention, it is not an axis of symmetry for the pole. This radial axis can intersect the summit of the pole. It can be a median axis.
  • the nucleus of the salient pole may be wider than a symmetrical pole core, so that the saturation is less rapidly reached.
  • nucleus is meant the part of the pole other than the polar ones.
  • the rotor according to the invention makes it possible to obtain a machine having electromagnetic performances, a compactness and an improved cost.
  • Each projecting pole may comprise a lateral polar development, in particular on a first lateral face of the salient pole, when the rotor is observed along the axis of rotation X.
  • the lateral pole blooming on the salient pole makes it possible to increase the width of the pole. protruding towards its free end, so that one has more flux in the poles, and one thus obtains a higher power. The risk of saturation in the salient poles can also be minimized.
  • the lateral polar development may be located towards the free end of the salient pole and the first lateral face.
  • the lateral polar development can be located at the front of the pole or at the rear of the pole.
  • the front and the back of a pole are defined with respect to the direction of rotation of the rotor.
  • Each projecting pole has a front side face and a rear side face.
  • Each projecting pole may comprise at least one lateral face devoid of polar expansion.
  • the lateral polar expansion is preferably located on the rear face, the first lateral face being the rear face of the pole, when the rotor is intended to be included in a rotating electrical machine used as a motor.
  • the rotor preferably rotates in the counterclockwise direction.
  • the circulation of the flow is shifted towards the front of the pole.
  • the first lateral face is the rear lateral face of the salient pole.
  • the lateral polar expansion is preferably located on the front face, the first side face being the front face of the pole, when the rotor is intended to be included in a rotating electrical machine used as a generator.
  • the rotor preferably rotates clockwise.
  • the circulation of the flow is shifted towards the rear of the pole.
  • the first lateral face is the front lateral face of the salient pole.
  • the lateral pole shoeings of the salient poles may all be located on the same side face.
  • the lateral pole openings of the salient poles of the rotor are all located on the front lateral face of the corresponding salient pole.
  • the lateral pole openings of the salient poles of the rotor are all located on the rear lateral face of the corresponding salient pole.
  • Each projecting pole may comprise a second lateral face opposite to the first lateral face, this second lateral face being devoid of polar expansion.
  • the winding is facilitated, and the insertion of the coils on the poles is easier, thanks to the lack of polar expansion on one side of the salient pole.
  • each projecting pole may comprise a second polar expansion, of a shape other than that of the lateral polar expansion situated on the first lateral face of the salient pole.
  • the second polar bloom may be smaller than the first polar bloom.
  • the salient poles may be wider than if they had two polar openings of the same size, especially at their nucleus.
  • the second lateral face may extend in a radial plane Z or at an angle g with a radial plane passing through its base, in particular by the point of intersection of the bottom of the notch adjacent to said projecting pole with the second lateral face.
  • the rotor is an inner rotor, intended to be received in an outer stator.
  • the second side face can make an angle b with the first side face. This angle b may be non-zero.
  • the first and second side faces are not parallel to each other.
  • the coils may have been inserted on the corresponding salient poles after winding.
  • the reels can be prepared separately.
  • the rotor is not wound directly on the tooth.
  • the rotor according to the invention is preferably a concentrated winding rotor, that is to say that each coil of the rotor extends in two consecutive notches around a single pole projecting from the rotor.
  • a coil may comprise first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being respectively at distances d1 and d2 of the axis of rotation X.
  • the distances d1 and d2 may be equal or different.
  • the first portion of a coil is one that is placed in a first notch and the second portion is the one that is placed in a second notch, adjacent to the first.
  • the coil When the distances d1 and d2 are different, the coil is called “deformed", its first and second portions being connected by a coil portion which may have an inflection.
  • a coil may comprise first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being located at the same distance dl of the axis of rotation X.
  • Another coil may comprise first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being situated at the same distance d2 from the axis of rotation X.
  • two different coils in particular two adjacent coils, may comprise first and second portions located respectively at distances d1 and d2 of the axis of rotation X, which are different.
  • the rotor comprises an alternation of coils whose first and second portions are located at the same distance dl of the axis of rotation X, and coils whose first and second portions are located at the same distance d2 of the axis of rotation X.
  • a coil better all the coils, can be maintained on the corresponding salient pole by an adjacent coil and / or by a polar expansion.
  • a coil can be held on the corresponding salient pole by the two adjacent coils.
  • a coil may be held on the corresponding salient pole by two polar openings of the two adjacent salient poles.
  • a coil may be held on the corresponding salient pole on one side by an adjacent coil and on the other by a pole shoe corresponding to the corresponding salient pole.
  • a coil may be held on the corresponding salient pole on one side by an adjacent coil and on the other by a polar expansion of the adjacent salient pole.
  • adjacent coil means the coil disposed on the salient pole adjacent to the salient pole corresponding to the coil in question.
  • the two adjacent coils extend partly in the same notch. Said notch is formed between the two salient poles carrying the two adjacent coils considered.
  • the invention also relates, independently or in combination with the foregoing, to an electric machine rotor, rotating about an axis of rotation X, the rotor comprising:
  • the salient poles each being for example generally asymmetrical with respect to a radial plane containing the axis of rotation X of the machine, better all the salient poles can be of asymmetrical general shape ,
  • each coil being disposed on a corresponding projecting pole, in the notches adjacent to said projecting pole, rotor in which at least one coil comprises first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being located respectively at distances d1 and d2 of the axis of rotation X, the distances d1 and d2 being different.
  • all the coils of the rotor comprise first and second portions received in two adjacent notches, said first and second second portions being respectively at distances dl and d2 of the axis of rotation X, the distances dl and d2 being different.
  • the rotor may comprise a shaft extending along the axis of rotation, on which is disposed a rotor magnetic mass comprising the salient poles.
  • the shaft may be made of a magnetic material, which advantageously makes it possible to reduce the risk of saturation in the rotor mass and to improve the electromagnetic performances of the rotor.
  • the rotor comprises a non-magnetic shaft on which the rotor mass is arranged.
  • the shaft can be made at least partly from a material of the following list, which is not limiting: steel, stainless steel, titanium or any other non-magnetic material
  • the rotor mass may be arranged directly on the non-magnetic shaft, for example without an intermediate rim.
  • the rotor may comprise a rim surrounding the rotor shaft and coming to bear on the latter.
  • the rotor mass extends along the axis of rotation and is arranged around the shaft.
  • the shaft may comprise means for transmitting torque to the rotor mass.
  • the rotor mass may be formed of a stack of magnetic sheets. Each magnetic sheet can be in one piece. A sheet may comprise a succession of sectors connected by tangential material bridges.
  • the poles can be in one piece with the rest of the rotor mass, or reported thereon.
  • each rotor plate is cut from a sheet of magnetic steel, for example 0.1 to 1.5 mm thick steel.
  • the sheets can be coated with an electrical insulating varnish on their opposite faces before assembly within the stack. The insulation can still be obtained by a heat treatment of the sheets.
  • the rotor mass may comprise a plurality of pole pieces assembled on the rotor shaft, which is in this case preferably non-magnetic.
  • the assembly can be made by dovetails on a shaft of the machine, or alternatively by means of tie rods.
  • Each pole piece may comprise a stack of magnetic sheets.
  • the rotor mass may comprise one or more holes to lighten the rotor, to allow its balancing or for the assembly of the rotor plates constituting it. Holes may allow the passage of tie rods now integral with the sheets.
  • the sheets can be cut in a tool after each other. They can be stacked and clipped or pasted into the tool, in complete packages or subpackages. The sheets can be snapped onto each other. Alternatively, the sheet package can be stacked and welded outside the tool.
  • the rotor mass may have an outer contour which is circular or multilobed, a multi-lobed shape may be useful for example to reduce torque ripples or harmonics of current or voltage.
  • the rotor can be mounted cantilevered or not, relative to the bearings used to guide the shaft.
  • the rotor may be made of several sections aligned in the axial direction, for example at least two sections. Each of the sections may be angularly shifted relative to the adjacent pieces ("step skew" in English).
  • the notches can be straight or helical.
  • the rotor coils are arranged in the notches in a concentrated manner.
  • Concentrate understands that each coil is wrapped around a single pole protruding from the rotor.
  • the coils comprise electrical conductors.
  • the electrical conductors may be in cross section of circular shape, or flattened, or substantially polygonal, in particular rectangular.
  • the conductors When the conductors are of circular cross section, they can be arranged in the notch according to a hexagonal stack. When the conductors are of flattened cross section, they may be arranged in the notch in one or more rows, especially in a single row, being adjacent to each other by their long sides, otherwise called the flat.
  • the optimization of the stack can allow to have in the notches a larger amount of electrical conductors, and parallel to reduce the useful surface of the notch, so to obtain a rotor of greater power at constant volume.
  • a coil may contain one or more rows of electrical conductors, for example one, two, three or four rows.
  • the electrical conductors in the notches may be substantially rectangular in cross section.
  • the electrical conductors may be of flattened cross section, with a large axis parallel to the face of the tooth. The electrical conductors can thus be wound on flat.
  • the electrical conductors of a coil can be wound on edge or flat.
  • “singing” is meant the narrow face of the electrical conductor of the coil, as opposed to “flat”.
  • a coil wound on edge is a coil whose electrical conductor, of rectangular cross section, having a direction of elongation, is wound perpendicular to this direction of elongation.
  • the electrical conductor is thus wound around a winding axis preferably parallel to the direction of elongation of its cross section.
  • the coils can be arranged in a cluster of several coils. In other words, the same electrical conductor forms several coils interconnected.
  • the coils can be wound alone or in a cluster, then deformed.
  • the electrical conductors may be randomly arranged in the notches or in a row.
  • the electrical conductors are stored in the notches.
  • rows is meant that the conductors are not arranged in the notches in bulk but in an orderly manner. They are stacked in the slots in a non-random manner, being for example arranged in rows of aligned electrical conductors.
  • the stack of electrical conductors is for example a stack in a hexagonal network in the case of electrical conductors of circular cross section or a stack in one or more rows in the case of electrical conductors of rectangular cross section.
  • the electrical conductors are preferably made of metal, in particular copper or aluminum.
  • the electrical conductors are insulated by a surface coating. They can be glazed.
  • the enamel can be thermosetting. Electrical conductors can be enamelled and gimped.
  • the wrapping consists of surrounding the electrical conductor with an insulating tape of glass fibers, in order to give it mechanical protection, which may especially be advantageous for large machines.
  • the coils may have a shape to promote heat exchange with a cooling fluid.
  • a coil may have a asymmetrical bun.
  • a coil bun is said to be asymmetrical if it is asymmetrical by at least one of its length, angle with respect to the axis of rotation, form, this list not being limiting.
  • it may comprise one or more axial openings.
  • each coil can be located on either side of the coil or on the same side.
  • the connections are preferably located in the lower part of the coils, closer to the shaft, which improves the mechanical strength in rotation. In this case, an even number of layers of conductors in the coil is required.
  • the coils are separated from the walls of the notch by an insulator, in particular by at least one insulating sheet.
  • the coils are covered with insulation before they are installed on the rotor mass.
  • the insulation may be of Nomex TM type, based on aramid fibers, or triplex, comprising a stack of layers such as for example a layer of Nomex TM, a layer of Mylar TM, then a layer of Nomex TM.
  • the insulation can be glued or not.
  • the coils covered with insulation can then be impregnated with a resin or a varnish, in particular before their insertion on the salient poles.
  • the coils can be impregnated each individually, or the complete rotor can be impregnated.
  • the impregnation can be done by soaking or VPI ("Vacuum Pressure Impregnation" in English).
  • the bunches can undergo mechanical tying, for example with a Dacron TM (polyamide) ribbon.
  • the coils can be wedged in the notches, to lock them in position in the pole. It is possible for this purpose to use wedges, for example wedges screwed or clipped in the notches.
  • the wedges can be made of aluminum or plastic and have different shapes.
  • the shims can act as a dissipator to improve heat exchange with the cooling fluid.
  • the shims can be arranged to let through the cooling fluid circulation channels.
  • the cooling fluid can be air, water, oil. Machine and stator
  • the invention also relates to a rotating electrical machine, comprising a rotor as defined above.
  • the machine can be used as a motor or as a generator.
  • the machine can be reluctant. It can constitute a synchronous motor or alternatively a synchronous generator. In another variant, it constitutes an asynchronous machine.
  • the machine has a stator.
  • the latter has teeth defining between them notches. These notches can be closed to the gap.
  • the stator may include a one-piece breech bearing the teeth.
  • the notches can be closed, both towards the cylinder head and towards the gap.
  • the stator comprises a toothed crown comprising teeth defining between them notches open radially outwardly, and a yoke attached to the toothed crown.
  • the stator may comprise windings arranged in a distributed manner in the notches, including electrical conductors arranged in a row in the notches.
  • distributed is meant that at least one of the windings passes successively in two non-adjacent notches.
  • Electrical conductors may not be arranged in the notches in bulk but in an orderly manner. They are stacked in the slots in a non-random manner, being for example arranged in rows of aligned electrical conductors.
  • the stack of electrical conductors is for example a stack in a hexagonal network in the case of electrical conductors of circular cross section.
  • the installation of the windings can be facilitated on the one hand in that the access to the interior of the notches is easier, being notches open wider and towards the outside rather than the air gap , and secondly in that the space available around the serrated crown, for the necessary tools or even for a winding machine, is much larger than the space available in the bore of the stator.
  • the winding operation is relatively inexpensive, insofar as it can be carried out in a similar manner to the winding of a rotor of a DC or asynchronous machine with wound rotor.
  • the serrated crown is formed of all the stator teeth joined at their base on the side of the gap.
  • the teeth are joined by tangential bridges.
  • At least one notch may be closed on the gap side by a tangential bridge connecting two consecutive teeth of the toothed crown, better all the notches may be closed on the gap side each by a tangential bridge connecting the two consecutive teeth of the serrated crown.
  • the tangential bridge or bridges are of constant width. In a variant, the tangential bridge or bridges are of decreasing and then increasing width.
  • At least one notch may have radial edges parallel to each other, better all the notches.
  • At least one notch may be in cross section, perpendicular to the axis of rotation, of a shape chosen from the following list: rectangular, hexagonal, this list not being limiting.
  • at least one notch is in cross section with a narrowing bottom towards the air gap, in particular of hexagonal shape.
  • the shape of the notch corresponds to the shape of the stack of electrical conductors disposed in the latter, which may be the case in particular when the notch is of hexagonal cross section.
  • the tangential bridges are in this case of non-constant width, decreasing and then increasing linearly. Such a configuration of the tangential bridges makes it possible to minimize the harmonics, to obtain more torque by desaturation of the teeth and the cylinder head, and to improve the heat transfers.
  • At least one tooth may be generally trapezoidal in cross section.
  • the electrical conductors in the notches may be in cross section of circular shape, or polygonal, including rectangular, this list is not limiting.
  • the conductors When the conductors are of circular cross section, they can be arranged in the notch according to a hexagonal stack.
  • the conductors When the conductors are of rectangular cross section, they can be arranged in the notch in a single row, being adjacent to each other by their long sides.
  • the optimization of the stacking can make it possible to place in the notches one more large amount of electrical conductors, and parallel to reduce the useful area of G notch, so to obtain a stator of greater power at constant volume.
  • the serrated crown can be made by helically winding a straight strip of teeth connected by tangential bridges, the teeth of the rectilinear strip leaving between them notches which have convergent edges, the edges of the notches becoming substantially parallel to each other when the band is wound on itself to form the serrated crown.
  • the band may alternatively be formed of sectors each having several teeth, the sectors being connected by bridges of material, these sectors being cut in a straight sheet metal strip.
  • the cylinder head can also be made in a similar manner, either by directly winding a sheet metal strip if its width allows it, or by forming in said sheet metal strip adapted slots during cutting, so as to facilitate this winding.
  • the cylinder head can be attached to the serrated crown after the windings have been installed in the notches.
  • the stator is concentrated winding.
  • the stator may include teeth and coils disposed on the teeth.
  • the stator can thus be wound on teeth, in other words with non-distributed winding.
  • the stator teeth may have polar expansions.
  • the stator teeth are devoid of polar expansions.
  • the stator may include an outer carcass surrounding the breech.
  • the stator teeth can be made with a stack of magnetic sheets, each covered with an insulating varnish, in order to limit the losses by induced currents.
  • the machine can operate at a nominal peripheral speed (tangential velocity taken at the outer diameter of the rotor) which may be greater than or equal to 100 meters per second.
  • a nominal peripheral speed tangential velocity taken at the outer diameter of the rotor
  • the machine according to the invention allows operation at high speeds if desired.
  • the rotary electric machine according to the invention may have an outside diameter, for example between 100 and 500 mm, better still between 120 and 400 mm, being for example of the order of 200 mm.
  • the inside diameter is for example less than or equal to 300 mm, being in particular between 60 mm and 180 mm.
  • the power of the machine can be between 1 and 300 kW, being for example of the order of 100 kW, this value being in no way limiting.
  • the machine may comprise a single inner rotor or, alternatively, a single outer rotor, or alternatively an inner rotor and an outer rotor, arranged radially on either side of the stator and coupled in rotation.
  • the number of notches per pole and per phase can be integer or fractional.
  • the number of poles P on the rotor is for example between 4 and 48, being for example 4, 6, 8, 10 or 12, and the number of teeth S to the stator is for example between 6 and 48.
  • the invention further relates, independently or in combination with the foregoing, to a method of manufacturing a rotor as defined above, comprising the following steps:
  • a coil may thus comprise first and second portions received in two adjacent notches.
  • the first and second portions are inserted so as to be respectively at distances d1 and d2 of the axis of rotation X, the distances d1 and d2 being equal or different.
  • Each coil may be formed of at least one wire of rectangular cross section wound on itself, especially on edge or flat.
  • the yarn is preferably wound in a contiguous manner.
  • a coil is held on the corresponding salient pole by an adjacent coil and / or by a pole shoe.
  • the first portion of the coil can be held under the polar expansion of the corresponding salient pole carrying the coil or under a second coil inserted later.
  • the coil is shifted to maintain its first portion under the polar expansion of the corresponding salient pole carrying the coil. In another embodiment, the coil is shifted to maintain its second portion under the polar expansion of a salient pole adjacent to the salient pole carrying the coil.
  • the coils are inserted on the salient poles of the rotor individually.
  • the reels are shifted circumferentially, in particular so as to maintain a coil on the corresponding projecting pole by an adjacent coil and / or by a polar expansion.
  • FIG. 1 is a diagrammatic and partial view, in cross section, of a rotary electric machine according to the invention
  • FIGS. 2a and 2b are cross-sectional views of the machine of FIG. 1, respectively showing the induction and the flow lines in the machine
  • FIGS. 3a to 3c are views similar to FIG. 1 of alternative positioning of the coils on the salient poles
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 1 of a variant embodiment of a stator
  • FIG. 5 is a schematic and partial perspective view of a machine variant
  • Figure 6 is a view similar to Figure 1 of an alternative embodiment.
  • FIG. 1 illustrates a rotating electrical machine 10 comprising an inner rotor 1 and an outer stator 2.
  • the stator makes it possible to generate a rotating magnetic field driving the rotor 1 in rotation, in the context of a synchronous motor, and in the case of an alternator, the rotation of the rotor induces an electromotive force in the stator windings.
  • the stator 2 comprises windings 22, as illustrated, which are arranged in notches 21 formed between teeth 23 of a toothed crown 25.
  • the stator comprises a yoke 29 attached to the toothed crown 25.
  • the stator further comprises an outer carcass surrounding the breech, not shown.
  • the coils 22 are distributed in the notches 21 and have electrical conductors arranged in a row in the notches 21.
  • the notches 21 are in the example described with radial edges parallel to each other, and are in cross section of generally rectangular shape.
  • the notches 21 are closed towards the gap by tangential bridges 27 interconnecting two consecutive teeth of the toothed crown 25.
  • the tangential bridges 27 are of non-constant width, decreasing and increasing.
  • the toothed crown 25 is made by helically winding a band of teeth connected by tangential bridges 27.
  • the teeth 23 of the band form between them the notches 21 which have convergent edges, the edges of the notches being parallel to each other when the band is wound on itself to form the serrated crown.
  • Each notch 21 comprises two stacked windings, thus two winding stages.
  • the thickness e of the cylinder head can be relatively large, compared to known machines. It is the same with the width / teeth.-One can thus obtain a significant reduction in the electric field consumption (or ampere-turns) to the stator, or a significant increase in the flow through the stator.
  • the rotor 1 shown in FIG. 1 comprises a rotor magnetic mass 3 extending axially along the axis of rotation X of the rotor, this rotor mass being for example formed by a stack of magnetic sheets stacked along the X axis, the plates being for example identical and superimposed exactly. They can be held together by clipping, rivets, tie rods, welds or any other technique.
  • the magnetic sheets are preferably magnetic steel. All grades of magnetic steel can be used.
  • the rotor mass 3 comprises a central opening for mounting on a shaft 5.
  • the shaft may, in the example considered, be made of a non-magnetic material, for example non-magnetic stainless steel or aluminum, or on the contrary be magnetic.
  • the rotor 1 comprises projecting poles 13 forming notches 11 between them.
  • the rotor 1 further comprises coils 12, each coil being disposed on a corresponding projecting pole 13, in the notches 11 adjacent to said salient pole. .
  • the salient poles 13 are generally asymmetrical in relation to a median radial plane containing the axis of rotation X of the machine.
  • the salient poles 13 each comprise a lateral pole shoe 14, located on a first lateral face 14a of the projecting pole, when the rotor is observed along the axis of rotation X, towards the free end of the salient pole.
  • the lateral pole shoe is located on the rear lateral face of the salient pole.
  • the salient poles have a second side face 14b opposite the first side face 14a, which is devoid of polar expansion, and may have at its end a chamfer 14c facilitating the insertion of the coils.
  • the circulation of the flow is offset towards the front of the direction of rotation of the rotor, as illustrated in FIGS. 2a and 2b. Saturation in the salient pole is less quickly attained.
  • the second lateral face 14b extends in a plane forming an angle g with a radial plane Z.
  • the second side face 14b makes an angle b with the first side face 14a. This angle b is non-zero.
  • the first and second lateral faces are not parallel to each other.
  • Each coil 12 has first 12a and second 12b portions respectively received in two adjacent slots 11.
  • first and second portions 12a and 12b may be located respectively at distances d1 and d2 of the axis of rotation X which are different, as illustrated in FIGS. 3a and 3b.
  • the coil is deformed, its first and second portions being connected by a curved coil portion.
  • the coil is held on the corresponding projecting pole on one side by an adjacent coil and the other by a pole shoe 14 of the adjacent salient pole.
  • the coil is held on the corresponding salient pole on one side by an adjacent coil and on the other by a pole shoe 14 of the corresponding salient pole.
  • the coil comprises first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being situated at the same distance d1 from the axis of rotation X. This coil is held on the corresponding salient pole by the two coils adjacent.
  • Another coil has first and second portions received in two adjacent notches, said first and second portions being located at the same distance d2 from the axis of rotation X.
  • This coil is held on the corresponding projecting pole by two polar openings of the two adjacent salient poles.
  • the rotor comprises an alternation of coils whose first and second portions are located at the same distance dl of the axis of rotation X, and coils whose first and second portions are located at the same distance d2 from the axis of rotation X.
  • All the coils are in this way maintained on the corresponding salient pole by an adjacent coil and / or by a polar expansion.
  • the stator differs from that of Figure 1 by the shape of the notches 21 formed between the teeth 23 of the stator. These are of hexagonal general shape, being in diamond point. The electrical conductors in these notches are circular in cross section. The arrangement of the latter is a hexagonal arrangement.
  • the yoke 29 is equipped with semicircular longitudinal ribs 31 intended to house conduits 30 for circulation of a cooling liquid.
  • the rotor coils may comprise a plurality of turns.
  • the turns of a coil can be shifted, as shown in Figure 5, which can help promote their cooling.
  • the cooling can also be favored by the space provided in the coils and between the coils, in the notches.
  • the machine may comprise a fan 40 disposed on the shaft at the reel heads, so as to further promote their cooling.
  • the number of poles in the rotor is 8. It is not beyond the scope of the present invention if this number is different.
  • the machine may for example have 6 poles protruding from the rotor, as shown in Figure 6.
  • the rotor is obtained by means of the manufacturing process which will now be described in detail.
  • the coils are prepared on cores.
  • Each coil has first and second portions to be received in rotor notches.
  • the first portion of the coil is inserted into a first notch adjacent to the first lateral face of a projecting pole, this first lateral face having the lateral pole expansion.
  • the second portion of the coil is inserted into a second notch adjacent to the second lateral face of the salient pole.
  • the first portions of all the coils are inserted into the corresponding notches at the same time, then the second portions of all the coils are inserted into the corresponding notches at a time.
  • the coils are shifted circumferentially, in particular so as to maintain a coil on the corresponding projecting pole by an adjacent coil and / or by a polar expansion.
  • the assembly obtained can be impregnated before being inserted into the stator prepared elsewhere.
  • the invention is not limited to the embodiments which have just been described.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Rotor de machine électrique, tournant autour d'un axe de rotation (X), le rotor comportant : - des pôles saillants (13) ménageant entre eux des encoches (11), les pôles saillants étant chacun de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial médian contenant l'axe de rotation (X) de la machine, - des bobines (12), chaque bobine (12) étant disposée sur un pôle saillant (13) correspondant, dans les encoches adjacentes à ce pôle saillant.

Description

ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, notamment des machines synchrones, et plus particulièrement les rotors de telles machines. L’invention s’intéresse plus particulièrement aux rotors à pôles saillants ménageant entre eux des encoches dans lesquelles sont reçues des bobines.
Il est connu de réaliser un rotor à pôles saillants, dans lequel les pôles saillants sont symétriques par rapport à un axe radial du pôle. Les pôles peuvent comporter chacun deux épanouissements polaires symétriques, disposés de part et d’autre du pôle vers son extrémité libre. La présence de tels épanouissements polaires rend plus difficile le bobinage sur le pôle et quasiment impossible l’insertion de bobines déjà fabriquées.
Il existe donc un besoin pour bénéficier d’un rotor de machine électrique tournante permettant une mise en place aisée des bobines dans les encoches, tout en assurant de bonnes performances électromagnétiques.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un rotor de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant :
- des pôles saillants ménageant entre eux des encoches, les pôles saillants étant chacun de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial médian contenant l’axe de rotation X de la machine,
- des bobines, chaque bobine étant disposée sur un pôle saillant correspondant, dans les encoches adjacentes à ce pôle saillant.
Par « dissymétrique », on entend que le pôle saillant n’est symétrique par rapport à aucun plan radial contenant l’axe de rotation de la machine. De préférence, tous les pôles saillants sont de forme générale dissymétrique.
Le plan radial considéré peut être un plan médian pour le pôle correspondant. Le plan médian peut passer par le milieu de la surface du pôle au niveau de l’entrefer et/ou par le milieu du pole au niveau de son rattachement à la masse rotorique.
L’enveloppe convexe de chacun des pôles peut avoir un plan de symétrie lorsqu’observée en section transversale, perpendiculairement à l’axe de rotation.
Par « enveloppe convexe », on entend la forme convexe la plus petite dans laquelle le pôle est inscrit. L’enveloppe convexe est la ligne fermée tendue qui suit le contour du pôle, en reliant les contours convexes du pôle entre eux. L’enveloppe convexe est la ligne fermée de longueur minimale, qui se superpose aux portions convexes ou rectilignes du périmètre du pôle et suit des cordes rejoignant chaque fois deux portions convexes ou rectilignes séparées par une portion concave (vu de l’extérieur). Une enveloppe convexe correspond à la région qui serait délimitée par un élastique tendu qui s’appuierait exclusivement sur le périmètre du pôle.
Le pôle saillant peut s’étendre selon un axe radial du pôle, lequel peut être contenu dans le plan radial mentionné ci-dessus. Par « axe radial du pôle », on désigne un axe Y du pôle orienté radialement, c’est-à-dire selon un rayon du rotor. Dans l’invention, il ne s’agit pas d’un axe de symétrie pour le pôle. Cet axe radial peut intersecter le sommet du pôle. Il peut s’agir d’un axe médian.
Grâce à l’invention, le noyau du pôle saillant peut être plus large qu’un noyau de pôle symétrique, de sorte que la saturation y est moins rapidement atteinte. Par « noyau », on désigne la partie du pôle autre que les épanouissements polaires.
Le rotor selon l’invention permet d’obtenir une machine ayant des performances électromagnétiques, une compacité et un coût amélioré.
Chaque pôle saillant peut comporter un épanouissement polaire latéral, notamment sur une première face latérale du pôle saillant, lorsque le rotor est observé selon l’axe de rotation X. L’épanouissement polaire latéral sur le pôle saillant permet d’augmenter la largeur du pôle saillant vers son extrémité libre, de sorte que l’on a plus de flux dans les pôles, et on obtient ainsi une puissance plus élevée. On peut également minimiser le risque de saturation dans les pôles saillants. L’épanouissement polaire latéral peut être situé vers l’extrémité libre du pôle saillant et de la première face latérale. L’épanouissement polaire latéral peut être situé à l’avant du pôle ou à l’arrière du pôle. On définit l’avant et l’arrière d’un pôle par rapport au sens de rotation du rotor. Chaque pôle saillant comporte une face latérale avant et une face latérale arrière.
Chaque pôle saillant peut comporter au moins une face latérale dépourvue d’épanouissement polaire
L’épanouissement polaire latéral est situé de préférence sur la face arrière, la première face latérale étant la face arrière du pôle, lorsque le rotor est destiné à être inclus dans une machine électrique tournante utilisée comme moteur. Pour un moteur, le rotor tourne de préférence dans le sens trigonométrique. Ainsi, la circulation du flux est décalée vers l’avant du pôle. Dans ce cas, la première face latérale est la face latérale arrière du pôle saillant.
L’épanouissement polaire latéral est situé de préférence sur la face avant, la première face latérale étant la face avant du pôle, lorsque le rotor est destiné à être inclus dans une machine électrique tournante utilisée comme générateur. Pour un générateur, le rotor tourne de préférence dans le sens horaire. Ainsi, la circulation du flux est décalée vers l’arrière du pôle. Dans ce cas, la première face latérale est la face latérale avant du pôle saillant. Une telle configuration présente l’avantage de diminuer le couple de freinage lorsque l’on fonctionne en mode générateur, ce qui peut être particulièrement avantageux dans la traction automobile.
Dans le cas où le rotor comporte plusieurs pôles saillants, les épanouissements polaires latéraux des pôles saillants peuvent être tous situés sur la même face latérale. Par exemple, les épanouissements polaires latéraux des pôles saillants du rotor sont tous situés sur la face latérale avant du pôle saillant correspondant. En variante, les épanouissements polaires latéraux des pôles saillants du rotor sont tous situés sur la face latérale arrière du pôle saillant correspondant.
Chaque pôle saillant peut comporter une deuxième face latérale opposée à la première face latérale, cette deuxième face latérale étant dépourvue d’épanouissement polaire. Le bobinage est facilité, et l’insertion des bobines sur les pôles est plus aisée, grâce à l’absence d’épanouissement polaire d’un côté du pôle saillant.
En variante, chaque pôle saillant peut comporter un deuxième épanouissement polaire, de forme autre que celle de l’épanouissement polaire latéral situé sur la première face latérale du pôle saillant. Le deuxième épanouissement polaire peut être plus petit que le premier épanouissement polaire. Ainsi, les pôles saillants peuvent être plus large que s’ils comportaient deux épanouissements polaires de même taille, notamment au niveau de leur noyau.
La deuxième face latérale peut s’étendre dans un plan Z radial ou faisant un angle g avec un plan radial passant par sa base, notamment par le point d’intersection du fond de l’encoche adjacente audit pôle saillant avec la deuxième face latérale.
Une telle configuration permet de maximiser la largeur du pôle saillant à sa base, tout en permettant le logement des bobines. Les encoches sont ouvertes radialement vers l’extérieur et vers l’entrefer. Le rotor est un rotor intérieur, destiné à être reçu dans un stator extérieur.
La deuxième face latérale peut faire un angle b avec la première face latérale. Cet angle b peut être non nul. Les première et deuxième faces latérales ne sont alors pas parallèles entre elles.
Les bobines peuvent avoir été insérées sur les pôles saillants correspondants après leur bobinage. Les bobines peuvent être préparées à part. Dans l’invention, le rotor n’est pas bobiné directement sur dent. Le rotor selon l’invention est de préférence un rotor à bobinage concentré, c’est-à-dire que chaque bobine du rotor s’étend dans deux encoches consécutives autour d’un seul pôle saillant du rotor.
Une bobine, mieux toutes les bobines, peuvent comporter des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X. Les distances dl et d2 peuvent être égales ou différentes.
La première portion d’une bobine est celle qui est placée dans une première encoche et la deuxième portion est celle qui est placée dans une deuxième encoche, adjacente à la première.
Lorsque les distances dl et d2 sont différentes, la bobine est dite « déformée », ses première et deuxième portions étant reliées par une portion de bobine qui peut présenter une inflexion.
En variante, une bobine peut comporter des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées à une même distance dl de l’axe de rotation X. Une autre bobine peut comporter des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées à une même distance d2 de l’axe de rotation X. Ainsi, deux bobines différentes, notamment deux bobines adjacentes, peuvent comporter des première et deuxième portions situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X, qui sont différentes. Dans un mode de réalisation, le rotor comporte une alternance de bobines dont les première et deuxième portions sont situées à une même distance dl de l’axe de rotation X, et de bobines dont les première et deuxième portions sont situées à une même distance d2 de l’axe de rotation X. Une bobine, mieux toutes les bobines, peuvent être maintenues sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire.
Dans un premier mode de réalisation, une bobine peut être maintenue sur le pôle saillant correspondant par les deux bobines adjacentes.
Dans un deuxième mode de réalisation, une bobine peut être maintenue sur le pôle saillant correspondant par deux épanouissements polaires des deux pôles saillants adjacents.
Dans un troisième mode de réalisation, une bobine peut être maintenue sur le pôle saillant correspondant d’un côté par une bobine adjacente et de l’autre par un épanouissement polaire du pôle saillant correspondant.
Dans un quatrième mode de réalisation, une bobine peut être maintenue sur le pôle saillant correspondant d’un côté par une bobine adjacente et de l’autre par un épanouissement polaire du pôle saillant adjacent.
Par « bobine adjacente », on désigne la bobine disposée sur le pôle saillant adjacent au pôle saillant correspondant à la bobine considérée. Les deux bobines adjacentes s’étendent en partie dans une même encoche. Ladite encoche est ménagée entre les deux pôles saillants portant les deux bobines adjacentes considérées.
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un rotor de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant :
- des pôles saillants ménageant entre eux des encoches, les pôles saillants pouvant être chacun par exemple de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial contenant l’axe de rotation X de la machine, mieux tous les pôles saillants pouvant être de forme générale dissymétrique,
- des bobines, chaque bobine étant disposée sur un pôle saillant correspondant, dans les encoches adjacentes audit pôle saillant, rotor dans lequel au moins une bobine comporte des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X, les distances dl et d2 étant différentes.
Dans un exemple de réalisation, toutes les bobines du rotor comportent des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X, les distances dl et d2 étant différentes.
Masse rotorique et arbre
Le rotor peut comporter un arbre s’étendant selon l’axe de rotation, sur lequel est disposée une masse magnétique rotorique comportant les pôles saillants.
L’arbre peut être réalisé dans un matériau magnétique, ce qui permet avantageusement de diminuer le risque de saturation dans la masse rotorique et d’améliorer les performances électromagnétiques du rotor.
En variante, le rotor comporte un arbre amagnétique sur lequel est disposée la masse rotorique. L’arbre peut être réalisé au moins en partie dans un matériau de la liste suivante, qui n’est pas limitative : acier, inox, titane ou tout autre matériau amagnétique
La masse rotorique peut dans un mode de réalisation être disposée directement sur l’arbre amagnétique, par exemple sans jante intermédiaire. En variante, notamment dans le cas où l’arbre n’est pas amagnétique, le rotor peut comporter une jante entourant l’arbre du rotor et venant prendre appui sur ce dernier.
La masse rotorique s’étend selon l’axe de rotation et elle est disposée autour de l’arbre. L’arbre peut comporter des moyens de transmission de couple à la masse rotorique.
La masse rotorique peut être formée d’un empilement de tôles magnétiques. Chaque tôle magnétique peut être d’un seul tenant. Une tôle peut comporter une succession de secteurs reliés par des ponts de matière tangentiels.
Les pôles peuvent être d’un seul tenant avec le reste de la masse rotorique, ou rapportés sur celle-ci.
Chaque tôle rotorique est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles.
En variante, la masse rotorique peut comporter une pluralité de pièces polaires assemblées sur l’arbre du rotor, lequel est dans ce cas de préférence amagnétique. L’assemblage peut être effectué par des queues d’aronde sur un arbre de la machine, ou en variante au moyen de tirants. Chaque pièce polaire peut comporter un empilement de tôles magnétiques. La masse rotorique peut comporter un ou plusieurs trous pour alléger le rotor, permettre son équilibrage ou pour l’assemblage des tôles rotoriques la constituant. Des trous peuvent permettre le passage de tirants maintenant solidaires entre elles les tôles.
Les tôles peuvent être découpées dans un outil à la suite les unes des autres. Elles peuvent être empilées et clipsées ou collées dans l’outil, en paquets complets ou sous-paquets. Les tôles peuvent être encliquetées les unes sur les autres. En variante, le paquet de tôles peut être empilé et soudé en dehors de l’outil.
La masse rotorique peut présenter un contour extérieur qui est circulaire ou multilobé, une forme multilobée pouvant être utile par exemple pour réduire les ondulations de couple ou les harmoniques de courant ou de tension.
Le rotor peut être monté en porte à faux ou non, par rapport aux roulements utilisés pour guider l’arbre.
Le rotor peut être réalisé en plusieurs tronçons alignés suivant la direction axiale, par exemple au moins deux tronçons. Chacun des tronçons peut être décalé angulairement par rapport aux morceaux adjacents (« step skew » en anglais).
Les encoches peuvent être droites ou hélicoïdales.
Bobines du rotor
Les bobines du rotor sont disposées dans les encoches de manière concentrée. Par « concentré », en comprend que chaque bobine est enroulée autour d’un seul pôle saillant du rotor.
Les bobines comportent des conducteurs électriques. Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme circulaire, ou aplatie, ou sensiblement polygonale, notamment rectangulaire.
Lorsque les conducteurs sont de section transversale circulaire, ils peuvent être disposés dans l’encoche selon un empilement hexagonal. Lorsque les conducteurs sont de section transversale aplatie, ils peuvent être disposés dans l’encoche en une ou plusieurs rangées, notamment en une rangée unique, étant adjacents les uns aux autres par leurs grands côtés, autrement appelé le plat. L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques, et parallèlement de diminuer la surface utile de l’encoche, donc d’obtenir ainsi un rotor de plus grande puissance, à volume constant. Une bobine peut contenir une ou plusieurs rangées de conducteurs électriques, par exemple une, deux, trois ou quatre rangées. Les conducteurs électriques dans les encoches peuvent être sensiblement rectangulaires en section transversale. De préférence, les conducteurs électriques peuvent être de section transversale aplatie, avec un grand axe parallèle à la face de la dent. Les conducteurs électriques peuvent ainsi être bobinés sur plat.
Les conducteurs électriques d’une bobine peuvent être bobinés sur chant ou sur plat. Par « chant », on entend la face étroite du conducteur électrique de la bobine, par opposition à « plat ». Une bobine bobinée sur chant est une bobine dont le conducteur électrique, de section transversale rectangulaire, comportant une direction d’élongation, est enroulé perpendiculairement à cette direction d’élongation. Le conducteur électrique est ainsi bobiné autour d’un axe de bobinage de préférence parallèle à la direction d’élongation de sa section transversale.
Les bobines peuvent être disposées en une grappe de plusieurs bobines. Autrement dit, un même conducteur électrique forme plusieurs bobines reliées entre elles. [
Les bobines peuvent être bobinées seules ou en grappe, puis déformées.
Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière aléatoire dans les encoches ou de manière rangée. De préférence, les conducteurs électriques sont rangés dans les encoches. Par « rangés », on entend que les conducteurs ne sont pas disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire ou un empilement selon une ou plusieurs rangées dans le cas de conducteurs électriques de section transversale rectangulaire.
Les conducteurs électriques sont préférentiellement en métal, notamment cuivre ou aluminium.
Les conducteurs électriques sont isolés par un revêtement de surface. Ils peuvent être émaillés. L’émail peut être thermodurcissable. Les conducteurs électriques peuvent être émaillés et guipés. Le guipage consiste à entourer le conducteur électrique d’un ruban isolant de fibres de verre, afin de lui conférer une protection mécanique, ce qui peut notamment être avantageux pour les machines de taille importante.
Les bobines peuvent avoir une forme permettant de favoriser les échanges thermique avec un fluide de refroidissement. Par exemple, une bobine peut avoir un chignon asymétrique. Un chignon de bobine est dit asymétrique s’il est asymétrique par l’un au moins de sa longueur, angle par rapport à l’axe de rotation, forme, cette liste n’étant pas limitative.
Afin de favoriser le refroidissement de la bobine, celle-ci peut comporter une ou plusieurs ouvertures axiales.
Les entrée et sortie de chaque bobine peuvent être situées de part et d’autre de la bobine ou du même côté. Les connexions sont de préférence situées en partie basse des bobines, au plus près de l’arbre, ce qui permet d’améliorer la tenue mécanique en rotation. Dans ce cas, il faut un nombre pair de couches de conducteurs dans la bobine.
Variante entrée et sortie en haut et en bas respectivement
De préférence, les bobines sont séparées des parois de l’encoche par un isolant, notamment par au moins une feuille d’isolant.
Les bobines sont recouvertes d’un isolant avant leur installation sur la masse rotorique.
L’isolant peut être de type Nomex™, à base de fibres d’aramide, ou triplexe, comportant un empilement de couches tel que par exemple une couche de Nomex™ , une couche de Mylar™ , puis une couche de Nomex™. L’isolant peut être encollé ou non.
Les bobines recouvertes d’isolant peuvent être ensuite imprégnées avec une résine ou un vernis, en particulier avant leur insertion sur les pôles saillants.
Les bobines peuvent être imprégnées chacune individuellement, ou le rotor complet peut être imprégné.
L’imprégnation peut être fait en trempé ou en VPI (« Vacuum Pressure Imprégnation » en anglais).
Les têtes de chignon peuvent dans une variante de réalisation subir un ficelage mécanique, par exemple avec un ruban de Dacron™ (polyamide).
Les bobines peuvent être calées dans les encoches, afin de les bloquer en position dans le pôle. On peut à cet effet utiliser des cales, par exemple des cales vissées ou clipsées dans les encoches. Les cales peuvent être réalisées en aluminium ou en plastique et avoir différentes formes. Les cales peuvent avoir un rôle de dissipateur pour améliorer les échanges thermiques avec le fluide de refroidissement. Les cales peuvent être aménagées pour laisser passer des canaux de circulation du fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement peut être de l’air, de l’eau, de l’huile. Machine et stator
L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante, comportant un rotor tel que défini précédemment. La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone.
La machine comporte un stator. Ce dernier comporte des dents définissant entre elles des encoches. Ces encoches peuvent être fermées vers l’entrefer.
Dans un mode de réalisation, le stator peut comporter une culasse d’un seul tenant portant les dents. Les encoches peuvent être fermées, aussi bien vers la culasse que vers l’entrefer.
Dans une variante de réalisation, le stator comporte une couronne dentelée comportant des dents définissant entre elles des encoches ouvertes radialement vers l’extérieur, et une culasse rapportée sur la couronne dentelée.
Le stator peut comporter des bobinages disposés de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches.
Par « réparti », on entend qu’au moins l’un des bobinages passe successivement dans deux encoches non adjacentes.
Par « culasse rapportée », il faut comprendre que la culasse n’est pas réalisée d’un seul tenant avec la couronne dentelée mais fixée à cette dernière au cours de la fabrication du stator.
Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.
L’installation des bobinages peut être facilitée d’une part en ce que l’accès à l’intérieur des encoches est plus aisé, s’agissant d’encoches ouvertes plus largement et en direction de l’extérieur plutôt que vers l’entrefer, et d’autre part en ce que l’espace disponible autour de la couronne dentelée, pour les outillages nécessaires voire même pour une machine à bobiner, est bien plus important que l’espace disponible dans l’alésage du stator. Par ailleurs, l’opération de bobinage est relativement peu coûteuse, dans la mesure où elle peut être effectuée de manière analogue au bobinage d’un rotor d’une machine à courant continu ou asynchrone à rotor bobiné.
La couronne dentelée est formée de l’ensemble des dents du stator réunies à leur base du côté de l’entrefer. Les dents sont réunies par des ponts tangentiels.
Au moins une encoche peut être fermée du côté de l’entrefer par un pont tangentiel reliant entre elles deux dents consécutives de la couronne dentelée, mieux toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer chacune par un pont tangentiel reliant entre elles deux dents consécutives de la couronne dentelée. Le ou les ponts tangentiels sont de largeur constante. En variante, le ou les ponts tangentiels sont de largeur décroissante puis croissante.
Au moins une encoche peut être à bords radiaux parallèles entre eux, mieux toutes les encoches.
Au moins une encoche peut être en section transversale, perpendiculairement à l’axe de rotation, de forme choisie dans la liste suivante : rectangulaire, hexagonale, cette liste n’étant pas limitative. De préférence, au moins une encoche est en section transversale à fond se rétrécissant en direction de l’entrefer, notamment de forme hexagonale. De préférence, la forme de l’encoche correspond à la forme de l’empilement des conducteurs électriques disposés dans cette dernière, ce qui peut être le cas notamment lorsque l’encoche est de section transversale hexagonale. En outre, les ponts tangentiels sont dans ce cas de largeur non constante, diminuant puis augmentant linéairement. Une telle configuration des ponts tangentiels permet de minimiser les harmoniques, d’obtenir plus de couple par désaturation des dents et de la culasse, et d’améliorer les transferts thermiques.
Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent être de forme générale trapézoïdale en section transversale.
Les conducteurs électriques dans les encoches peuvent être en section transversale de forme circulaire, ou polygonale, notamment rectangulaire, cette liste n’étant pas limitative. Lorsque les conducteurs sont de section transversale circulaire, ils peuvent être disposés dans l’encoche selon un empilement hexagonal. Lorsque les conducteurs sont de section transversale rectangulaire, ils peuvent être disposés dans l’encoche en une rangée unique, étant adjacents les uns aux autres par leurs grands côtés. L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques, et parallèlement de diminuer la surface utile de G encoche, donc d’obtenir ainsi un stator de plus grande puissance, à volume constant.
La couronne dentelée peut être réalisée par enroulement en hélice d’une bande rectiligne de dents reliées par des ponts tangentiels, les dents de la bande rectiligne ménageant entre elles des encoches qui ont des bords convergents, les bords des encoches devenant sensiblement parallèles entre eux lorsque la bande est enroulée sur elle-même pour former la couronne dentelée. La bande peut en variante être formée de secteurs comportant chacun plusieurs dents, les secteurs étant reliés par des ponts de matière, ces secteurs étant découpés dans une bande de tôle rectiligne.
La culasse peut également être réalisée de manière similaire, soit en enroulant directement en hélice une bande de tôle si sa largeur le permet, soit en formant dans ladite bande de tôle des fentes adaptées lors de la découpe, de manière à faciliter cet enroulement.
La culasse peut être rapportée sur la couronne dentelée après l’installation des bobinages dans les encoches.
Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.
Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.
Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse.
Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilage de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’un vernis isolant, afin de limiter les pertes par courants induits.
La machine peut fonctionner à une vitesse périphérique nominale (vitesse tangentielle prise au diamètre extérieur du rotor) qui peut être supérieure ou égale à 100 mètres par seconde. Ainsi, la machine selon l’invention permet un fonctionnement à des vitesses importantes si cela est souhaité.
La machine électrique tournante selon l’invention peut avoir un diamètre extérieur par exemple compris entre 100 et 500 mm, mieux entre 120 et 400 mm, étant par exemple de l’ordre de 200 mm. Le diamètre intérieur est par exemple inférieur ou égal à 300 mm, étant notamment compris ente 60 mm et 180 mm. La puissance de la machine peut être comprise entre 1 et 300 kW, étant par exemple de l’ordre de 100 kW, cette valeur n’étant nullement limitative.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un seul rotor extérieur, ou en variante encore un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.
Le nombre d’encoches par pôle et par phase peut être entier ou fractionnaire.
Le nombre de pôles P au rotor est par exemple compris entre 4 et 48, étant par exemple de 4, 6, 8, 10 ou 12, et le nombre de dents S au stator est par exemple compris entre 6 et 48.
Procédé de fabrication
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un rotor tel que défini plus haut, comportant les étapes suivantes :
a) préparer une bobine sur un noyau, ladite bobine comportant des première et deuxième portions destinées à être reçues dans des encoches du rotor,
b) insérer une première portion de la bobine dans une première encoche adjacente à la première face latérale d’un pôle saillant, ladite première face latérale comportant un épanouissement polaire latéral,
c) insérer une deuxième portion de la bobine dans une deuxième encoche adjacente à la deuxième face latérale dudit pôle saillant.
Une bobine peut comporter ainsi des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes. Les première et deuxième portions sont insérées de manière à être situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X, les distances dl et d2 étant égales ou différentes.
Chaque bobine peut être formée d’au moins un fil de section transversale rectangulaire enroulé sur lui-même, notamment sur chant ou sur plat. Le fil est de préférence enroulé de manière jointive.
Dans un mode de réalisation, on maintient une bobine sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire. On peut maintenir la première portion de la bobine sous l’épanouissement polaire du pôle saillant correspondant portant la bobine ou sous une deuxième bobine insérée ultérieurement. En variante, on peut maintenir la deuxième portion de la bobine sous l’épanouissement polaire d’un pôle saillant adjacent au pôle saillant portant la bobine ou sous une deuxième bobine insérée ultérieurement.
On peut déformer la bobine lors de son insertion. On peut déformer la bobine de manière à obtenir une bobine comportant des première et deuxième portions, destinées à être reçues dans deux encoches adjacentes, qui sont situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X, les distances dl et d2 étant différentes. Les première et deuxième portions sont alors reliées par une portion de bobine qui peut présenter une inflexion.
On peut décaler la bobine lors de son insertion, notamment circonférentiellement, de manière à maintenir celle-ci sous un épanouissement polaire. Dans un mode de réalisation, on décale la bobine pour maintenir sa première portion sous l’épanouissement polaire du pôle saillant correspondant portant la bobine. Dans un autre mode de réalisation, on décale la bobine pour maintenir sa deuxième portion sous l’épanouissement polaire d’un pôle saillant adjacent au pôle saillant portant la bobine.
Dans un mode de réalisation, les bobines sont insérées sur les pôles saillants du rotor individuellement.
En variante, elles sont insérées toutes à la fois. L’invention ainsi pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un rotor, notamment tel que défini plus haut, comportant les étapes suivantes :
i) on insert les premières portions de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes, puis
ii) on insert les deuxièmes portions de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes,
iii) on décale les bobines circonférentiellement, notamment de manière à maintenir une bobine sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire.
Description détaillée
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 :
- la figure 1 est une vue schématique et partielle, en coupe transversale, d’une machine électrique tournante conforme à l’invention, - les figures 2a et 2b sont des vues en coupe transversale de la machine de la figure 1, montrant respectivement l’induction et les lignes de flux dans la machine,
- les figures 3a à 3c sont des vues analogue à la figure 1 de variantes de positionnement des bobines sur les pôles saillants,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation de stator,
- la figure 5 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de machine, et
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation.
On a illustré à la figure 1 une machine électrique tournante 10, comportant un rotor 1 intérieur et un stator 2 extérieur. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor 1 en rotation, dans le cadre d’un moteur synchrone, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les bobinages du stator.
Le stator 2 comporte des bobinages 22, comme illustré, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une couronne dentelée 25. En outre, le stator comporte une culasse 29 rapportée sur la couronne dentelée 25. Le stator comporte encore une carcasse extérieure entourant la culasse, non représentée.
Les bobinages 22 sont disposés de manière répartie dans les encoches 21 et ont des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches 21.
Les encoches 21 sont dans l’exemple décrit à bords radiaux parallèles entre eux, et sont en section transversale de forme générale rectangulaire.
Les encoches 21 sont fermées vers l’entrefer par des ponts tangentiels 27 reliant entre elles deux dents consécutives de la couronne dentelée 25. Les ponts tangentiels 27 sont de largeur non constante, diminuant puis augmentant.
La couronne dentelée 25 est réalisée par enroulement en hélice d’une bande de dents reliées par des ponts tangentiels 27. Les dents 23 de la bande ménagent entre elles les encoches 21 qui ont des bords convergents, les bords des encoches étant parallèles entre eux lorsque la bande est enroulée sur elle-même pour former la couronne dentelée.
Chaque encoche 21 comporte deux bobinages empilés, donc deux étages de bobinage. L’épaisseur e de la culasse peut être relativement importante, par rapport aux machines connues. Il en est de même de la largeur / des dents.-On peut ainsi obtenir une réduction importante de la consommation de champ électrique (ou ampère-tours) au stator, ou encore une augmentation significative du flux parcourant le stator.
Le rotor 1 représenté à la figure 1 comporte une masse magnétique rotorique 3 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor, cette masse rotorique étant par exemple formée par un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Elles peuvent être maintenues entre elles par clipsage, par des rivets, par des tirants, des soudures ou toute autre technique. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique. Toutes les nuances d’acier magnétique peuvent être utilisées.
La masse rotorique 3 comporte une ouverture centrale pour le montage sur un arbre 5. L’arbre peut, dans l’exemple considéré, être réalisé dans un matériau amagnétique, par exemple en inox amagnétique ou en aluminium, ou au contraire être magnétique.
Conformément à l’invention, le rotor 1 comporte des pôles saillants 13 ménageant entre eux des encoches 11. Le rotor 1 comportent en outre des bobines 12, chaque bobine étant disposée sur un pôle saillant 13 correspondant, dans les encoches 11 adjacentes audit pôle saillant.
Les pôles saillants 13 sont de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial médian contenant l’axe de rotation X de la machine. Les pôles saillants 13 comportent chacun un épanouissement polaire latéral 14, situé sur une première face latérale l4a du pôle saillant, lorsque le rotor est observé selon l’axe de rotation X, vers l’extrémité libre du pôle saillant. Dans l’exemple décrit, l’épanouissement polaire latéral est situé sur la face latérale arrière du pôle saillant. Les pôles saillants comportent une deuxième face latérale l4b opposée à la première face latérale l4a, laquelle est dépourvue d’épanouissement polaire, et peut présenter à son extrémité un chanfrein l4c facilitant l’insertion des bobines.
La circulation du flux est dans cet exemple décalée vers l’avant du sens de rotation du rotor, comme illustré sur les figures 2a et 2b. La saturation dans le pôle saillant est moins rapidement ateinte.
La deuxième face latérale l4b s’étend dans un plan faisant un angle g avec un plan radial Z. La deuxième face latérale l4b fait un angle b avec la première face latérale l4a. Cet angle b est non nul. Les première et deuxième faces latérales ne sont pas parallèles entre elles.
On va maintenant décrire en référence aux figures 3a à 3c le positionnement des bobines dans les encoches 11.
Chaque bobine 12 comporte des première l2a et deuxième l2b portions reçues respectivement dans deux encoches adjacentes 11.
Ces première et deuxième portions l2a et l2b peuvent être situées respectivement à des distances dl et d2 de l’axe de rotation X qui sont différentes, comme illustré aux figures 3a et 3b. Lorsque les distances dl et d2 sont différentes, la bobine est déformée, ses première et deuxième portions étant reliées par une portion de bobine courbe. Dans l’exemple de la figure 3a, la bobine est maintenue sur le pôle saillant correspondant d’un côté par une bobine adjacente et de l’autre par un épanouissement polaire 14 du pôle saillant adjacent. Dans l’exemple de la figure 3b, la bobine est maintenue sur le pôle saillant correspondant d’un côté par une bobine adjacente et de l’autre par un épanouissement polaire 14 du pôle saillant correspondant.
En variante, la bobine comporte des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées à une même distance dl de l’axe de rotation X. Cette bobine est maintenue sur le pôle saillant correspondant par les deux bobines adjacentes.
Une autre bobine comporte des première et deuxième portions reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées à une même distance d2 de l’axe de rotation X. Cette bobine est maintenue sur le pôle saillant correspondant par deux épanouissements polaires des deux pôles saillants adjacents.
Ainsi, le rotor comporte une alternance de bobines dont les première et deuxième portions sont situées à une même distance dl de l’axe de rotation X, et de bobines dont les première et deuxième portions sont situées à une même distance d2 de l’axe de rotation X.
Toutes les bobines sont de cette manière maintenues sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire.
Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 4, le stator diffère de celui de la figure 1 par la forme des encoches 21 ménagées entre les dents 23 du stator. Celles-ci sont de forme générale hexagonale, étant en pointe de diamant. Les conducteurs électriques dans ces encoches sont de forme circulaire en section transversale. L’arrangement de ces derniers est un arrangement hexagonal, En outre, dans cet exemple, la culasse 29 est équipée de nervures longitudinales semi-circulaires 31 destinées à loger des conduits 30 de circulation d’un liquide de refroidissement.
Les bobines du rotor peuvent comporter une pluralité de spires. Les spires d’une bobine peuvent être décalées, comme illustré sur la figure 5, ce qui peut permettre de favoriser leur refroidissement. Le refroidissement peut également être favorisé par l’espace ménagé dans les bobines et entre les bobines, dans les encoches.
Par ailleurs, la machine peut comporter un ventilateur 40 disposé sur l’arbre au niveau des têtes de bobines, de façon à encore favoriser leur refroidissement.
Dans l’exemple de la figure 1, le nombre de pôles au rotor est de 8. On ne sort pas du cadre de la présente invention si ce nombre est différent. La machine peut par exemple comporter 6 pôles saillants au rotor, comme illustré à la figure 6.
Le rotor est obtenu au moyen du procédé de fabrication qui va maintenant être décrit en détails.
Dans une étape préparatoire, on prépare les bobines sur des noyaux. Chaque bobine comporte des première et deuxième portions destinées à être reçues dans des encoches de rotor.
Puis on insère la première portion de la bobine dans une première encoche adjacente à la première face latérale d’un pôle saillant, cette première face latérale comportant l’épanouissement polaire latéral.
Enfin on insère la deuxième portion de la bobine dans une deuxième encoche adjacente à la deuxième face latérale du pôle saillant.
En particulier, on insère les premières portions de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes, puis on insert les deuxièmes portions de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes.
Enfin on décale les bobines circonférentiellement, notamment de manière à maintenir une bobine sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire.
L’ensemble obtenu peut être imprégné avant d’être inséré dans le stator préparé par ailleurs. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits.
L’expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ».

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine électrique (10) comportant un rotor (1), tournant autour d’un axe de rotation (X), le rotor comportant :
- des pôles saillants (13) ménageant entre eux des encoches (11), les pôles saillants étant chacun de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial médian contenant l’axe de rotation (X) de la machine,
- des bobines (12), chaque bobine (12) étant disposée sur un pôle saillant (13) correspondant, dans les encoches adjacentes à ce pôle saillant,
et un stator (2) comportant des dents définissant entre elles des encoches.
2. Machine électrique selon la revendication précédente, dans lequel chaque pôle saillant comporte un épanouissement polaire latéral (14), notamment sur une première face latérale (l4a) du pôle saillant, lorsque le rotor est observé selon l’axe de rotation (X).
3. Machine électrique selon la revendication précédente, ledit pôle saillant comportant une deuxième face latérale (l4b) opposée à la première face latérale (l4a), laquelle est dépourvue d’épanouissement polaire.
4. Machine électrique selon la revendication précédente, la deuxième face latérale (l4b) s’étendant dans un plan (Z) radial ou faisant un angle (g) avec un plan radial (Z) passant par sa base.
5. Machine électrique selon l’une des deux revendications précédentes, la deuxième face latérale (l4b) faisant un angle non nul (b) avec la première face latérale.
6. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, les bobines (12) ayant été insérées sur les pôles saillants (13) correspondants après leur bobinage.
7. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une bobine (12) comporte des première et deuxième portions (l2a, l2b) reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions étant situées respectivement à des distances (dl, d2) de l’axe de rotation (X), les distances (dl, d2) étant égales ou différentes.
8. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une bobine (12) est maintenue sur le pôle saillant correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire (14).
9. Rotor (1) de machine électrique, le rotor comportant :
- des pôles saillants (13) ménageant entre eux des encoches (11), les pôles saillants étant chacun de préférence de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial contenant un axe de rotation (X) de la machine, mieux tous les pôles saillants étant notamment de forme générale dissymétrique,
- des bobines (12), chaque bobine (12) étant disposée sur un pôle saillant (13) correspondant, dans les encoches adjacentes audit pôle saillant, rotor dans lequel au moins une bobine comporte des première et deuxième portions (l2a, l2b) reçues dans deux encoches adjacentes, lesdites première et deuxième portions (l2a, l2b) étant situées respectivement à des distance (dl, d2) de l’axe de rotation (X), les distances (dl, d2) étant différentes.
10. Rotor (1) de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation (X), le rotor comportant :
- des pôles saillants (13) ménageant entre eux des encoches (11), les pôles saillants étant chacun de forme générale dissymétrique par rapport à un plan radial médian contenant l’axe de rotation (X) de la machine, chaque pôle saillant comportant un épanouissement polaire latéral (14), lorsque le rotor est observé selon l’axe de rotation (X), ledit pôle saillant comportant une deuxième face latérale (l4b) opposée à la première face latérale (l4a), laquelle est dépourvue d’épanouissement polaire,
- des bobines (12), chaque bobine (12) étant disposée sur un pôle saillant (13) correspondant, dans les encoches adjacentes à ce pôle saillant.
11. Machine électrique tournante (10) comportant un rotor (1) selon la revendication 9 ou 10 et un stator (2).
12. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et 11, le stator (2) comportant
- une couronne dentelée (25) comportant des dents (23) définissant entre elles des encoches (21) ouvertes radialement vers l’extérieur, et
- une culasse (29) rapportée sur la couronne dentelée.
13. Machine selon la revendication précédente, le stator (2) comportant des bobinages (22) disposés de manière répartie dans les encoches (21), ayant notamment des conducteurs électriques (28) disposés de manière rangée dans les encoches (21).
14. Procédé de fabrication d’un rotor (1) d’une machine électrique (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 8 ou d’un rotor (1) selon la revendication 10, comportant les étapes suivantes :
a) préparer une bobine (12) sur un noyau, ladite bobine comportant des première et deuxième portions (l2a, l2b) destinées à être reçues dans des encoches du rotor,
b) insérer une première portion (l2a) de la bobine dans une première encoche adjacente à la première face latérale (l4a) d’un pôle saillant, ladite première face latérale comportant un épanouissement polaire latéral,
c) insérer une deuxième portion (l2b) de la bobine dans une deuxième encoche adjacente à la deuxième face latérale (l4b) dudit pôle saillant.
15. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on maintient la première portion (l2a) de la bobine sous l’épanouissement polaire (14) du pôle saillant (13) correspondant portant la bobine ou sous une deuxième bobine insérée ultérieurement.
16. Procédé selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel on maintient la deuxième portion (l2b) de la bobine sous l’épanouissement polaire d’un pôle saillant adjacent au pôle saillant portant la bobine ou sous une deuxième bobine insérée ultérieurement.
17. Procédé selon l’une des trois revendications précédentes, dans lequel on déforme la bobine (12) lors de son insertion.
18. Procédé selon l’une des quatre revendications précédentes, dans lequel on décale la bobine lors de son insertion, notamment circonférentiellement, de manière à maintenir celle-ci sous un épanouissement polaire.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 14 à 18, comportant les étapes suivantes :
i) on insert les premières portions (l2a) de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes, puis
ii) on insert les deuxièmes portions (l2b) de toutes les bobines à la fois dans les encoches correspondantes,
iii) on décale les bobines (12) circonférentiellement, notamment de manière à maintenir une bobine sur le pôle saillant (13) correspondant par une bobine adjacente et/ou par un épanouissement polaire.
PCT/EP2019/060223 2018-04-23 2019-04-19 Rotor de machine electrique tournante WO2019206830A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19718178.7A EP3785349A1 (fr) 2018-04-23 2019-04-19 Rotor de machine electrique tournante
KR1020207030514A KR20210003758A (ko) 2018-04-23 2019-04-19 회전 전기 기계 용 회전자
CN201980028104.4A CN112020811A (zh) 2018-04-23 2019-04-19 用于旋转电机的转子
US17/050,293 US20210234417A1 (en) 2018-04-23 2019-04-19 Rotor for a rotating electrical machine
JP2020558882A JP2021522767A (ja) 2018-04-23 2019-04-19 回転電気機械の為の回転子

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1853552 2018-04-23
FR1853552A FR3080500B1 (fr) 2018-04-23 2018-04-23 Rotor de machine electrique tournante

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019206830A1 true WO2019206830A1 (fr) 2019-10-31

Family

ID=63143239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/060223 WO2019206830A1 (fr) 2018-04-23 2019-04-19 Rotor de machine electrique tournante

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210234417A1 (fr)
EP (1) EP3785349A1 (fr)
JP (1) JP2021522767A (fr)
KR (1) KR20210003758A (fr)
CN (1) CN112020811A (fr)
FR (1) FR3080500B1 (fr)
WO (1) WO2019206830A1 (fr)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1180044B (de) * 1962-07-30 1964-10-22 Licentia Gmbh Verfahren zur Herstellung und zum Schichten der Polbleche von Schenkelpollaeufern grosser elektrischer Maschinen
US3495106A (en) * 1967-02-14 1970-02-10 Philips Corp Salient pole rotor assembly
EP0359641A2 (fr) * 1988-09-12 1990-03-21 Mitsuba Electric Manufacturing Co., Ltd. Moteur à courant continu avec baton en U pour enduit rotor ayant une partie intermédiaire inclinée
EP0863600A2 (fr) * 1997-03-06 1998-09-09 Mabuchi Motor Kabushiki Kaisha Moteur miniature
EP1047177A2 (fr) * 1999-04-07 2000-10-25 Mabuchi Motor Co., Ltd Moteur miniature et son procédé de fabrication
JP2002291210A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Mitsuba Corp 電動モータにおけるアーマチュア構造
EP1275192A1 (fr) * 2000-04-15 2003-01-15 European Electrical Laminations Limited Rotor, ensemble rotor, procede et machine pour la fabrication d'elements de rotor
JP2003324926A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Seiko Epson Corp 電機子、及び該電機子を備えたｄｃモータ
US20070024148A1 (en) * 2003-09-03 2007-02-01 Mitsuba Corporation Electric motor
US20090058213A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Asmo Co., Ltd. Armature, dynamo-electric machine and manufacturing method of armature
JP2015223067A (ja) * 2014-05-23 2015-12-10 アイシン精機株式会社 回転電機及び回転電機の電機子の巻線方法
FR3019947B1 (fr) * 2014-04-10 2017-12-08 Moteurs Leroy-Somer Stator de machine electrique tournante.

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197477A (en) * 1978-07-12 1980-04-08 General Electric Company Armature lamina for a dynamoelectric machine
US5663605A (en) * 1995-05-03 1997-09-02 Ford Motor Company Rotating electrical machine with electromagnetic and permanent magnet excitation
FR2780580B1 (fr) * 1998-06-25 2000-11-10 Valeo Equip Electr Moteur Machine tournante, tel qu'un alternateur pour vehicule automobile
JP5433198B2 (ja) * 2008-10-16 2014-03-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機及び電気自動車
CN202713105U (zh) * 2012-03-01 2013-01-30 何嘉颖 一种新型电磁装置
CN202798401U (zh) * 2012-08-31 2013-03-13 南车株洲电机有限公司 一种凸极式同步电机的凸极磁极和一种电机
JP6446932B2 (ja) * 2014-09-16 2019-01-09 スズキ株式会社 回転電機
CN106451904A (zh) * 2015-08-06 2017-02-22 德昌电机(深圳)有限公司 风机、水泵、单相电机驱动组件及其扭矩传递机构

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1180044B (de) * 1962-07-30 1964-10-22 Licentia Gmbh Verfahren zur Herstellung und zum Schichten der Polbleche von Schenkelpollaeufern grosser elektrischer Maschinen
US3495106A (en) * 1967-02-14 1970-02-10 Philips Corp Salient pole rotor assembly
EP0359641A2 (fr) * 1988-09-12 1990-03-21 Mitsuba Electric Manufacturing Co., Ltd. Moteur à courant continu avec baton en U pour enduit rotor ayant une partie intermédiaire inclinée
EP0863600A2 (fr) * 1997-03-06 1998-09-09 Mabuchi Motor Kabushiki Kaisha Moteur miniature
EP1047177A2 (fr) * 1999-04-07 2000-10-25 Mabuchi Motor Co., Ltd Moteur miniature et son procédé de fabrication
EP1275192A1 (fr) * 2000-04-15 2003-01-15 European Electrical Laminations Limited Rotor, ensemble rotor, procede et machine pour la fabrication d'elements de rotor
JP2002291210A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Mitsuba Corp 電動モータにおけるアーマチュア構造
JP2003324926A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Seiko Epson Corp 電機子、及び該電機子を備えたｄｃモータ
US20070024148A1 (en) * 2003-09-03 2007-02-01 Mitsuba Corporation Electric motor
US20090058213A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Asmo Co., Ltd. Armature, dynamo-electric machine and manufacturing method of armature
FR3019947B1 (fr) * 2014-04-10 2017-12-08 Moteurs Leroy-Somer Stator de machine electrique tournante.
JP2015223067A (ja) * 2014-05-23 2015-12-10 アイシン精機株式会社 回転電機及び回転電機の電機子の巻線方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3785349A1 (fr) 2021-03-03
CN112020811A (zh) 2020-12-01
KR20210003758A (ko) 2021-01-12
FR3080500A1 (fr) 2019-10-25
US20210234417A1 (en) 2021-07-29
FR3080500B1 (fr) 2024-01-12
JP2021522767A (ja) 2021-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3130061B1 (fr) Stator de machine electrique tournante
EP3804086B1 (fr) Stator de machine electrique tournante
WO2015155731A2 (fr) Rotor de machine électrique tournante
EP3931947A1 (fr) Stator de machine electrique tournante
EP3130060A2 (fr) Rotor de machine electrique tournante
WO2021123539A1 (fr) Rotor de machine électrique tournante
WO2020174190A1 (fr) Stator de machine electrique tournante
WO2019206830A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante
WO2021123612A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante
FR3023994A1 (fr) Procede de realisation d'un stator bobine de machine electrique tournante
EP4186145A1 (fr) Stator de machine électrique tournante
WO2022018363A2 (fr) Machine électrique tournante
WO2013072892A2 (fr) Rotor de machine éléctrique tournante a aimants permanents
EP3931940A1 (fr) Stator de machine électrique tournante
EP4038723A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante
FR2801142A1 (fr) Tole de machine tournante electrique a elements rapportes
WO2021123528A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante
WO2021250338A1 (fr) Stator de machine électrique tournante
WO2023062306A2 (fr) Stator de machine électrique tournante
EP4371214A1 (fr) Stator de machine électrique tournante et procédé de fabrication
FR3128073A1 (fr) Stator de machine électrique tournante
FR3054740A1 (fr) Corps de stator pour machine electrique tournante
WO2013072890A2 (fr) Rotor de machine éléctrique tournante a concentration de flux
EP2529471A1 (fr) Rotor a aimants permanents

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19718178

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020558882

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019718178

Country of ref document: EP

Effective date: 20201123