Brevet FR2027863A1 — publié le 19701002

La présente invention a trait à un enroulement unique, commutable en deux polarités selon un rapport préétabli et apte à satisfaire aux couples de démarrage et aux caractéristiques générales de puissance qu'on requiert aux respectives polarités0 Dans de nombreuses applications, notamment dans les installations pour ascenseurs, on requiert des moteurs avec possibilité de fonctionnement à deux vitesses distinctes. Dans la branche spécifique des ascenseurs, le rapport de 1 à 4 des vitesses s'est démontré maintenant le plus adapté. Le but de la présente invention est la réalisation d'un enroulement unique pour moteurs asynchrones triphasés employés dans le domaine des ascenseurs, qui peut aisément être commuté entre une haute polarité et une basse polarité pour varier la vitesse de rotation du moteur. L'enroulement, selon la présente invention, est réalisé en fixant convenablement le pas d'écheveau ou couronne et en choisissant convenablement les connexions entre les écheveaux euxmimes pour permettre la formation de l'enroulement à basse polarité ou, respectivement, à haute polarité, en combinant convenablement les connexions portées à l'extérieur du moteur.Plus précicément l'enroulement pour les moteurs asynchrones triphasés selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il est commutable en deux polarités dans le rapport 1 à 4 et il est réalisé de telle manière que, entre les deux groupes de K cotés d'écheveau de K écheveaux contigus de la même phase et reliés en série, il y ait 8 K encoches, K indiquant le nombre d'encoches pour ptle-phase de la haute polarité ; les connexions des bornes d'écheveau étant telles que chaque phase de l'enroulement soit subdivisée en 4 parties formées par un même nombre de conducteurs actifs-; ces parties, en considérant la haute polarité, résultent toutes en phase entre elles, tandis qu'en considérant la basse polarité elles résultent en phase deux à deux ; les différentes parties dont chaque phase de l'enroulement se compose étant convenablement reliées entre elles et avec les parties d'enroulement des autres phases, de manière à obtenir un enroulement unique commutable entre les deux polarités voulues. Pour mieux comprendre l'invention on se rapportera aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif, la réalisation dgun enroulement commutable de 4 à 16 pales, Sur les dessins la figure 1 représente le schéma linéaire de tout l'enroulement, dans le cas de 16 pales la figure 2 représente le schéma linéaire de tout l'en- roulement, semblable à celui de la figure 1, dans le cas de 4 pales ; les figures 3 et 4 représentent les connexions des bornes extérieures dans le cas de 4 piles 3 les figures -5 et 6 représentent les connexions des bornes extérieures dans le cas de 16 piles. Puisque la partie essentielle de l'invention est consti- tuée par la manière selon laquelle l'enroulement est réalisé et non par la manière selon laquelle il est calculé pour réaliser les valeurs de couple de démarrage requises aux respectives polarités, on décrira exclusivement les caractéristiques de cette réalisation. En considérant tout d'abord le cas général, on va indiquer par p le nombre des piles relatifs à la basse polarité, tandis qu'on indique par 4 p le nombre des pôles relatifs à la haute polarité (p étant un nombre pair). On donnera tout d'abord l'indice p et respectivement 4 p aux grandeurs relatives 8 la basse polarité et à la haute polarité. On indiquera en outre par q4p = K le nombre d'encoches par pCle-phase de la haute polarité, donc le nombre d'encoches pour p8le-phase de la basse polarité sera q p = 4K (où K est un nombre entier ou fractionnaire positif). La structure dentée sera donc constituée par un nombre d'encoches égal à c = 12pK. L'enroulement peut être réalisé par une ou deux couches de type imbriqué ou concentrique, les têtes étant equiversées (même sens) ou contreversées (sens contraire). Pour déterminer le pas ou les pas, selon qu'il s'agit d'un enroulement imbriqué ou concentrique, il est nécessaire qut- entre les deux groupes de E cotés d'écheveau de K écheveaux contigus, de la mame phase et relié en série, il y ait 8K encoches. Pour mieux appliquer les connexions entre les bornes libres des écheveaux, on se reportera à un enroulement de E = 1. En effet, le nombre de bouts libres des écheveaux est toujours 12p, dans le cas d'enroulements en une couche, ou 24p dans le cas d'enroulement en double couche, donc il est indépendant du nombre K d'encoches par p8les-phase. Pour fixer les idées on va considérer un enroulement avec 4 p8les pour la basse polarité et, donc, t6 pâles pour la haute polarité, exécuté en une seule couche. Nous aurons donc : q4p = K = 1 ; q p = 4E = 4. Le pas de écheveau qui en dérive sera = 9 c'est-à-dire les bobines auront les côtés actifs dans des encoches ayant un nombre d'ordre respectivement n et n + 9. En effet comme il est représenté à la figure 1, on voit, par exemple que les écheveaux ont les catés dans les encoches indi quées par les numéros de référence respectivement 1-10, 3-12 etc. ç de cette manière comme on peut aisément le voir sur les dessins annexés, les deux côtés d'un mtme écheveau, liés par la partie frontale étant toujours l'un sortant et l'autre entrant, ou viceversa, satisfont en même temps à la réalisation des deux polarités différentes (l'une "nord" et l'autre "sud") requises, dans ces mimes positions, soit pour l'enroulement à 4 piles soit pour l'en- roulement à 16 piles, comme on peut le voir en comparant les n- roulements des figures 1 et 2.En effet, si l'encoche n réalise une polarité (par exemple un courant entrant pour une phase donnée) au mtme instant (et pour la même phase) dans le cas de 16 piles, le courant sortant devra être dans l'encoche n + 3, et de mBme dans l'encoche n + 6 on devra avoir un courant entrant et dans l'encoche n + 9 un courant sortant. Ceci, pour ce qui est de l'encoche n et de l'encoche n + 9, est automatiquement réalisé, comme on l'a dit précédemment, par le pas de l'écheveau. Le pas # m = 9 (1 - 10), d'autre part est presque classique dans la réalisation des moteurs à quatre pôles à pas raccourci, ayant un nombre d'encoches égal à 48, c'est pourquoi il ne requiert aucune explication complémentaire. Ces deux considérations font déjà prévoir comment, grbee à un choix convenable de connexions intérieures, on peut réaliser les deux polarités préétablies. Aucune description écrite ne peut être aussi claire que les graphiques relatifs aux figures 1 et 2. Un examen attentif de l'enroulement qui en résulte, dans le cas de 16 pales, démontre que le facteur d'enroulement de chaque phase est égal à t et que le diagramme de Gorges, pour la courbe de champ qui en résulte, est identique à celui quton aurait pour un enroulement avec un pas 1-4, c'est-à-dire classique à pas entier ; les caractéristiques de fonctionnement seront par eonsé- quent prévisibles et pratiquement identiques à celles obtenues avec l'enroulement pour 16 pales seulement avec un pas î-4o Pour l'enroulement réalisé pour 4 pales, il n'est pas nécessaire de le considérer davantage 9 puisque, comme on l'a déjà dit, il n'est pas différent de celui qui est normal pour 4 pales seulement, avec un pas 1-10 et 48 encoches. On voit donc que l'originalité de l'invention consiste, outre dans le choix opportun du pas d'écheveau, aussi dans la modal lité des connexions0 Les connexions des bornes des écheveaux peuvent se subdiviser pratiquement en trois types ; à savoir : les connexions intérieures primaires, les connexions intérieures secondaires,. les connexions extérieures (on ne considère pas les connexions de E écheveaux contigus qui, comme on l'a déjC dit, sont reliés en série). s la figure 1, on a représenté lesdites connexions et précisément les connexions intérieures primaires sont représentées entre les deux lignes à trait mixte, indiquées par les nombres 50 et 51, les connexions intérieures secondaires sont représentées entre les lignes à trait mixte 51 et 52, tandis que les extérieures sont indiquées sur les figures de 3 & 6 respectivement pour les 4 et les 16 pales. Comme on le voit sur les figures de 3 à 6 citées, les bornes extérieures du moteur, entre lesquelles se font les connexions extérieures, ont été indiquées par des lettres et les mêmes lettres, pour les mimes bornes, ont été représentées aussi sur les figures 1 et 2 sous la ligne à trait mixte 52. Des schémas annexés il ressort donc clairement comment on doit effectuer les connexions dans le cas d'un moteur commutable entre 4 et 16 pales. Pour définir l'argument de façon générale, on peut pré ciser ce qui suit : le pas des connexions intérieures primaires est est c n = t5 + 24 n (où n peut hêtre un nombre entier positif ou négatif quelconque) exprimé en nombre d'encoches dans le cas de K P1 OU en nombre de groupes de K encoches pour K plus grand que 1. On effectue les connexions primaires de telle manière que chaque phase de l'enroulement soit subdivisée en quatre par ties distinctes et formées par un même nombre de conducteurs actifs en considérant soit la basse polarité, soit la haute polarité. En considérant la haute polarité, les quatre parties d'une mtme phase sont toutes en phase entre elles ; en considérant, an contraire, la basse polarité, les quatre parties sont en phase deux à deux. À ce point les bornes libres sont 24. Les connexions intérieures secondaires sont obtenues en reliant entre elles (ayant auparavant fixé le sens de parcours des courants pour la basse polarité) les deux premières parties en phase entre elles pour chaque phase, de la partie des courants sortant (ou entrant) et les deux autres parties en phase entre elles de la partie des courants entrant (ou sortant) ; ce qui fait en tout six connexions. À ce point il y a 12 bouts libres qui sont portés à lsex- térieur du- moteur, en outre on amène à l'extérieur du moteur les points des six connexions intérieures secondaires citées plus haut. En tout, les fils sortant du moteur sont au nombre de 18, auxquels correspondent autant de bornes. Les connexions extérieures entre les 18 bornes qui en résultent peuvent être combinées de plusieurs façons, de l'étoile simple au triangle simple, de l'étoile double au triangle double, et en référence indépendamment à chacune des polarités : ceci en fonction des caractéristiques de couple de démarrage et de puissance qui sont nécessaires à chaque polarité. Sur les figures de 3 à 6 on a indiqué seulement les couples de connexions pour un enroulement à 4 pales et à t6 pôles, qui permettent d'obtenir, par suite des rapports entre les utilisations qui en dérivent, les caractéristiques normalement requises dans les moteurs pour ascenseurs. Evidemment avec 18 fils sortant, le moteur peut etre alimenté soit à la basse polarité soit à la haute polarité par deux valeurs de tension Va et V qui sont entre elles dans le rapport suivant : V1/V2 = 3. Si l'on prévoit l'alimentation avec une seule valeur de tension, les fils sortant peuvent être réduits à 15. il va de soi que ce qui a été décrit et représenté sur les dessins a été donné à titre d'exemple seulement et que d'autres variantes peuvent être apportées sans pour cela s'écarter du cadre et de l'objet de l'invention0 REVEhBIChTIONS t. Enroulement pour moteursasynchrones triphasés caras- térisé par le fait qu'il est commutable en deux polarités dans le rapport 1 à 4 et il est réalisé de telle manière qu'entre les deux groupes de K cotés d'écheveau de K écheveaux contigus de la ême phase et reliés en série, il y ait 8E encoches, od E est le nombre d'encoches pourp8le-phase de la haute polarité , les connexions de bornes d'écheveau étant telles que chaque phase de laenroule- ment se trouve subdivisée en 4 parties formées par un méme nombro de conducteurs actifs, ces parties, en considérant la haute pola- rité, sont toutes en phase entre elles, tandis qu'en considérant la basse polarit elles sont en phase deux à deux ; les diverses parties dont se compose chaque phase de l'enroulement étant convenablement reliées entre elles et avec les parties d'enroulement des autres phases de manière à obtenir un enroulement unique commutable entre les deux polarités voulues. 2. Enroulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les connexions entre les bornes des écheveaux sont réalisées de telle manière- que les connexions primaires aient un pas donné par la formule suivante : > n = 15 + 24n, où n = O + 1, + 2, + 3, etc., exprimé en nombre d'encoches dans le cas de K = 1, en nombre de groupes de E encoches pour X > 1 ; ; les connexions intérieures secondaires se réalisent, une fois fixés les sens de parcours des courants pour la basse polarité, en reliant entre elles les deux premières parties en phase de chacune des quatre parties de chaque phase citée, de la partie des courants sortant et les autres deux parties en phase entre elles de la partie des courants entrant, les bouts libres qui à ce point restent et les points des connexions intérieures secondaires précités, pouvant être reliés entre eux à l'extérieur du moteur, de la façon la plus convenable pour obtenir une ou l'autre des deux polarités voulues.