Brevet FR2007046A1 — publié le 19700102

L'invention concerne un rotor en court-circuit pour moteur asynchrone avec des encoches ouvertes vers la périphérie du rotor, et dont la section est essentiellement en forme de coin, les parois des rainures étant sensiblement parallèles à celles des rainures voisines, et une encoche de grande inductance de fuitesodont la base large est tournée vers le centre du rotors trouvant dans chaque intervalle entre deux encoches de faible inductance de fuites, ayant leurs bases tournées vers ltouverture. Ainsi obtient-on que le rotor en court-circuit présente lors du démarrage un effet pelli culaireJparticulièrement efficace, dans les conducteurs logés à l'intérieur des encoches du rotor. La présente invention a pour but essentiel d'améliorer le système d'encoches décrit ci-dessusy plus spécialement dans les rotors de grand diamètre, et notamment d'obtenir un couple de démarrage encore plus important, et de réduire le courant de démarrage et l'échauffement du rotor. A cet effet, l'invention concerne un rotor en court-circuit pour moteur asynchronewavec des encoches ouvertes vers la périphérie et dont la section est essentiellement en forme de coin, les parois d'encoches adjacentes étant pratiquement parallèles l'une à l'autre, une encoche2 présentant une inductance de fuite élevée, et dont la base large est près du centreS étant intercalée entre deux encoches présentant une inductance de fuite plus faible et dont la base est voisine de l'ouverture, rotor caractérisé par ce que les encoches de plus faible inductance de fuite comportent un étranglement au niveau de la profondeur de pénétration électromagnétique lorsque le rotor est immobile, ce qui permet un couple de démarrage élevé en limitant ltéchauffement. L'invention concerne également les moteurs équipés de rotors suivant l'une des revendications ci-dessus. Par l'expression "profondeur de pénétration électro-magnétique" on entend la profondeur de pénétration d'une onde électro-magnétique, dans le conducteur de rotor correspondant, pour laquelle sa valeur initiale est réduite de 1/evou "e" représente la base des logarithmes naturels ctest-å-dire 2,718. Pour une fréquence de 50 Hz, -la profondeur de pénettration electromagnEtique pour de l'aluminium est d'environ 15 à 16 mm, alors que pour le cuivre elle est d'environ 10 mm. Par le dispositif selon ltin- vention. on augmente la-résistance effective au cours du demar- rage et ainsi le moment de démarrage du moteur. Par l'augmenta tion du côté large de la partie supérieure de l'encoche tournée vers l'ouverture, on peut simultanément réduire la réactance de fuites, si bien que la resistance effective- et la réactance de fuites varient dans des limites relativement larges, et que le moteur correspondant possède des propriétés de démarrage particulièrement favorables. On peut en particulier augmenter le couple de démarrage en maintenant le courant de démarrage à une valeur relativement faible. De même, la chaleurocréée lors du démarrage dans la partie supérieure de l'encoche comportant un étranglement, peut s'écouler dans la partie inférieure, puisque, par suite de l'effet pelliculaire, cette partie inférieure n'est pas concernée au démarrage, si bien que la capacité calorifique de l'ensemble de l'encoche peut être utilisée pour absorber lté- chauffement au démarrage. On peut ainsi augmenter la durée de commutation au repos. Un mode d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin unique ci-joint qui présente une vue partielle, de face, d'un rotor selon l'invention. Ce rotor comporte deux types d'encoches différentes, qui sont réparties alternativement sur la périphérie du rotor et dans lesquelles sont logés, de façon connue, des conducteurs, qui sont par exemple coulés. Les encoches référencees i sont celles pour lesquelles la base large du coin (largeur b'j se trouve a l'ouverture 3 de l'encoche. Ces encoches comportent un profil de coupe en double coin, qui comporte au niveau de la profondeur de pénétration électro-magnétique (en se reportant par exemple a la fréquence des ondes électro-magnétiques pénétrant dansles encoches au repos du~ro- tor},un étranglement 10, la partie au-dessus de 1 ! étranglement 15 ou partie d'encoche 11, et la partie d'encoche 12 située en dessous de l'étranglement, étant toutes deux en forme de coin. Elles s'élargissent l'une et l'autre dans la direction radiale, vers l'ouverture 3 de l'encoche, et communiquent entre elles au niveau de l'étranglement 10. Cette forme en double coin de l'en- coche 1 produit des consequences particulièrement favorables au démarrage notamment un moment de démarrage élevé et une inductance de fuite faible. Dans le cas où on-le souhaite. la réac tange.de fuite des encoches 1 peut etre encore réduite en aug- mentant encore.la largeur de leur côté large voisin de l'ouverture 3. Les encoches 2-prévues entre deux encoches 1, présentent la base large de leur coin (largeur b") vers le fond 4 de l:encoche. Ces encoches ont une inductance de fuite notablement plus grande que celle des encoches 1. Le fonctionnement du rotor en court-circuit est le suivant Lorsque le moteur est branché sur le réseau, et que le rotor est tout d'abord immobile, la fréquence du courant de rotor est identique à la fréquence du réseau. Par suite de l'inductance de fuite relativement grande, les encoches 2 ont une réactance de fuite relativement grande, alors que les encoches 1 ont une réactance de fuite relativement faible. Dans de telles conditions de fonctionnement, le courant de rotor ne s'écoule essentiellement que par l'intermédiaire des conducteurs dans les encoches i et suite de lief- fet pelliculaire, celui ci ne s'écoule essentiellement que par les parties supérieures d'encoches 11. La forme particulière des encoches 1 permet d'obtenir une résistance effective élevée des parties d'encoches 11, et, du fait de ces résistances élevées, le couple de démarrage du rotor est lui-même important. Lorsque le rotor augmente progressivement son nombre de tours, la fréquence du courant de rotor diminue de façon correspondante. Ainsi l'effet pelliculaire diminue. Dès que le rotor a atteint sa vitesse nominale, la fréquence du courant de rotor n'est plus que très faible. Les réactances de pertes de tous les conducteurs sont alors si faibles qu'elles n'ont qu'une influence infime sur la répartition du courant, c'est-à-dire qu'il n'y a pratiquement plus aucun effet pelliculaire, si bien que le courant dans les conducteurs est régulièrement réparti sur toute la section de ceux-ci, et que les différentes formes d'encoches ne jouent plus de rôle. Aussi longtemps que la vitesse de rotation nominale n'est pas atteinte, la section des encoches 1 a un effet favorable sur le faible échauffement du rotor au cours du démarrage, car la chaleur créée dans-la partie supérieure d'encoche li peut s'écouler dans la partie inférieure 12 de l'encoche puisçueZpar suite de l'effet pelliculaire, cette dernière partie ne conduit pratiquement aucun courant au démarrage. En outre, et du fait de la résistance effective élevée du rotor lors du démarrage1 le courant de démarrage est faible. Le rotor en court-circuit selon l'invention appartient, comme décrit ci-dessus, par suite de l'effet pelliculaire créé au démarrage, au type des rotors à effet pelliculaire. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés1 pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N-S 10) Rotor en court-circuit pour moteur asynchrone avec des encoches ouvertes vers la périphérie et dont la section est essentiellement en forme de coin, les parois d'encoches adjacentes étant pratiquement parallèles l'une à l'autre, une encoche présentant une inductance de fuite élevée, et dont la base large est près du centre9 étant intercalée entre deux encoches présentant une inductance de fuite plus faible et dont la base est voisine de l'ouverture, rotor caractérisé par ce que les encoches de plus faible inductance de fuite, comportent un étranglement au niveau de la profondeur de pénétration électromagnétique lorsque le rotor est immobile, ce qui permet un couple de démarrage élevé en limitant l'échauffement. 20) Rotor suivant la revendication 1, caractérisé par ce que l'encoche comportant un étranglement a une forme de double coin, avec une partie en forme de coin au-dessus de l'étranglement et une autre partie en forme de coin au-dessous de l'étranglement, les deux parties s'élargissant vers l'ouverture de l'encoche. 30) Rotor suivant la revendication 2, caractérisé par ce que les deux parties de l'encoche en forme de coin, communiquent entre elles. 40) Moteurs équipés de rotors suivant l'une des revendications ci-dessus.