Brevet FR2121562A1 — publié le 19720825

La présente invention est relative aux noyaux magnétiques pour machines dynamo-électriques. Suivant un aspect de l'invention un noyau magnétique pour une machine dynamo-électrique comprend des pôles saillants 5 dans chacun desquels est ménagé au moins un trou destiné à recevoir des enroulements auxiliaires, chaque pièce polaire comportant une portion avant et une portion arrière, la portion avant permettant de présenter une surface continue à l'intervalle d'air, et une surface opposée de liaison qui bute contre la portion arrière 10 et est fixée à celle-ci, au moins une partie de la portion avant possédant line fente qui constitue ledit trou, s'ouvre sur la surface de liaison, et est fermée par la portion arrière lorsque les deux portions sont fixées l'une à l'autre. les portions arrières d'au moins deux pôles peuvent être munies d'une culasse commune, 15 par exemple de forme annulaire. Pan h les machines dynamo-électriques qui possèdent une armature commutatrice, on rencontre toujours le problème de champ d'aimantation transversale créé au sein de l'armature par le courant en charge, le problème a peu de conséquences dans les machi-20 nés les plus petites; mais lorsque la taille de la machine devient supérieure à quelques chevaux, la surcharge maxima et la plus large gamme de vitesses sont désirables et il est donc nécessaire de munir la machine d'enroulements compensateurs accouplés en série à l'armature pour supporter le courant qM circule. Ceci a pour effet 25 de neutraliser dans la mesure du possible l'aimantation transversale. On avait accoutumé jusqu'ici de munir les pôles saillants des machines de fentes ménagées dans les faces polaires pour recevoir les enroulements compensateurs. Pour obtenir un rendement 30 optimum on a trouvé que des fentes partiellement ou totalement fermées avec une section saturable sont nécessaires. Ceci en raison du fait que des fentes ouvertes donnent un voltage fortement ondulés un bruit de fond magnétique et une vibration; cette disposition n'est donc employée que pour de petites machines avec de nombreux 35 tours par fente. Dans les cas particuliers où le bruit de fond et le niveau de vibration entrent en ligne de compte, il est nécessaire d'employer la disposition avec fentes fermées, de même que dans le cas de moteurs appliqués à la propulsion d'un véhicule. De plus, la disposition à fentes fermées assure une capacité de charge plus 40 élevée. 72 00118 2121562 Cependant, malgré les avantages de la disposition à fentes fermées, il y a des difficultés de fabrication qui ont pour résultat des coûts élevés en main-d'oeuvre pour placer les enroulements dans les fentes. Jusqu'ici, la seule méthode pratique pour 5 insérer des enroulements dans des fentes fermées était d'employer des barres isolées insérées axialement dans les fentes, après quoi les extrémités des barres étaient accouplées avec des connecteurs pour constituer les enroulements désirés. Il est bien entendu évident qu'il est presque impossible d'enfiler des conduo-10 teurs torsadés dans les fentes de cette façon puisque ceci reviendrait à essayer de pousser une corde depuis son extrémité. L'invention propose une disposition efficace et avantageuse pour palier ces difficultés. Lorsqu'on les fixe l'une à l'autre,la portion avant et 15 la portion arrière peuvent être attirées l'une vers l'autre par • attraction magnétique . Ainsi, suivant une autre caractéristique de l'invention, un procédé de jonction de deux parties d'un corps magnétique, possédant des faces d'accouplement susceptibles de coopérer 20 entre elles sur des surfaces importantes, consiste à mettre lesdites faces en contact, à établir dans ces parties un flux magnétique traversant lesdites faces de manière à tendre à les attirer étroitement l'une vers l'autre, et à fixer les parties l'une à l'autre, tandis que ledit flux traverse lesdites faces. 25 D'autres caractéristiques et détails de 1'invention vont ressortir de la description qui va suivre de certains modes de réalisation spécifiques, qui seront donnés à titre d'exemple^ en référence aux dessins annexés, dans lesquels î - la figure 1 est une vue d'extrémité d'une machine 30 dynamo-électrique dont une cloche d'extrémité a été enlevée pour montrer la structure de champ du stator, l'armature étant représentée schématiquement ; - la figure 2 est une vue développée de la structure de champ de la figure 1, vue radialement depuis l'axe de rotation de 35 l'armature; - la figure 3 est une vue en élévation partielle agrandie d'une portion de la structure de champ, vue suivant 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3, mon-40 trant une variante de réalisation; 72 00118 2121562 - et la figure 5 est une vue en élévation partielle d'extrémité du châssis et de la structure de champ montrant un mode de réalisation d'un outil employé dans le procédé d'assemblage. La figure 1 montre une machine dynamo-électrique 10 pos-5 sédant un châssis 12 susceptible de recevoir une paire de cloches d'extrémités (non—représentées). La machine 10 comprend une structure polie de stator 14 disposée à l'intérieur du châssis 12 et une structure d'armature de rotor 16 disposée autour d'un arbre 18 susceptible d'être tourillonné dans les cloches d'extrémités. Le 10 rotor 16 n'est représenté que de façon schématique pour raison de clarté. Le stator 14 comprend une culasse 20 qui constitue un trajet pour le flux magnétique entre les pôles saillants 22, 24, 26 et 28. On remarquera que bien qu'on ait représenté une machine à 15 quatre pôles, l'invention pcarrait s'appliquer à des machines à deux pôles, six pôles, ou tout nombre de pôles désiré. Au-dessu^de chacun des pôles 22, 24, 26 et 28 et au voisinage de la culasse 20 sont disposés les enroulements d'excitation correspondants 30, 32, 34 et 36 qui peuvent être soit de type à auto-excitation soit du 20 type à excitation indépendante, selon le but recherché. Superposés aux enroulements d'excitation, des enroulements compensateurs 38, 40, 42 et 44 relient de façon connue des portions de pôles saillants voisins. C'est-à-dire que l'enroulement 38 relie des portions des pôles 22 et 24, 1'enroulement 40 des por-25 tions des pôles 24 et 26, l'enroulement 42 des portions des pôles 26 et 28, et l'enroulement 44 des portions des pôles 28 et 22, comme on le voit à la figure 2. On remarquera, bien entendu, que les enroulements d'excitation 30, 32, 34 et 36 sont susceptibles d'être accouplés l'un 30 à l'autre ainsi qu'à une source de courant d'excitation par des conducteurs (non-représentés). De façon analogue, les enroulements compensateurs 38, 40, 42 et 44 peuvent être susceptibles de véhiculer le courant dans l'armature 16 en étant accouplés à celle-ci et entre eux par des conducteurs (non-représentés). 35 Comme on le voit à la figure 2, chaque enroulement com pensateur comprend deux bobines, bien qu'il soit entendu que tout nombre de bobines puisse être employé. Comme on le voit, l'enroulement 38 comprend une bobine externe 46 et une bobine interne 48. De la même façon, les enroulements 40, 42 et 44 comprennent des bo-40 bines externes et internes respectivement 50 et 52, 54 et 56, et 72 o o il a 4 2121562 58 et 60. On observera que, tandis que les enroulements d'excitation enveloppent les pôles saillants, les bobines des enroulements compensateurs traversent des fentes fermées ou des trous ménagés dans les pôles. La disposition relative des enroulements et des 5 pôles sera mieux comprise en référence à la figure 3. A la figure 3 le pôle 24 est représenté comprenant une portion avant ou sommet de pôle 62, et une portion arrière ou corps 64 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la culasse 20 de la structure de champ 14» De préférence, le corps 64 s'étend 10 radialement vers l'intérieur sur une distance suffisante pour lui permettre de constituer un moyen de mise en place de l'enroulement d'excitation 32 qui enveloppe le pôle. Des portions en gradins 66 et 68 du sommet de pôle 62 sont prévues pour coopérer avec des portions en gradins correspondantes 70 et 72 du corps 64 disposées en 15 vis-à-vis afin d'assurer un positionnement précis des parties polaires. On voit que le sommet de pôle 24 présente une surface lisse 74 susceptible de définir un intervalle d'air avec l'armature 16 voisine, et présente une face arrière opposée, ou surface de liaison 76, coopérant avec la surface d'accouplement 78 du corps 64» 20 Quatre fentes à parois parallèles 80, 82, 84 et 86 s'étendent à partir de la face 76 vers l'intérieur du sommet de pôle 62 pour recevoir les bobines compensatrices correspondantes 48, 46, 50 et 52. Le corps de pôle 64 est muni de fôntes à parois parallèles 88, 90, 92 et 94 en vis-à-vis des fentes eorrespondan-25 tes 80, 82, 84 et 86 du sommet de pôle 62. On remarquera que les fentes du corps 64 sont considérablement moins profondes que celles du sommet 62. Les fentes du corps 64 ne sont nécessaires que dans les cas où il est préférable de disposer à l'avance les enroulements compensateurs 46, 48, 50 et 52 en position précise sur la 30 culasse 20 avant d'assembler le sommet 62 sur le corps 64. H est visible, bien entendu, que 1'enroulement d'excitation 32 est mis en place et enveloppe le corps 64 avant que les enroulements compensateurs ne soient placés dans les fentes du corps. Un certain nombre de vis 96, dont l'une est représentée, 35 traversent des suralésages de la culasse 20 et se vissent dans le sommet de pôle 62 de façon à fixer ce dernier en position sur le corps 64 avec 1'enroulement 32 en place et les enroulements 46, 48, 50 et 52 à l'intérieur des fentes polaires. De préférence le noyau est feuilleté, les feuilles du 40 sommet 62 étant fixé-es par des rivets 97 et 98, et celles de la 72 00113 5 2121562 culasse 20 et de son prolongement corps de pôle 64 par des rivets 99. Les fonds des fentes 80, 82, 84 et 86 sont biseautées ou d'une autre forme similaire. Ainsi la fente 82 converge depuis 5 ses parois latérales parallèles vers la ligne 100 qui laisse entre elle et l'intervalle d'air un passage saturé d'épaisseur mini-ma pour le flux circonférentiel. Ceci est de pratique connue pour réaliser une face polaire lisse et assurer en même temps que la plus grande partie du flux engendré par l'enroulement 50 traverse 10 l'intervalle d'air et le fer de l'armature 16 pour réaliser l'effet compensateur de l'enroulement 50. Seule une très faible partie du flux est pour ainsi dire court-eircuité à travers le passage en question. Les espaces des fentes compris entre les fonds des fentes et les enroulements peuvent être remplis par tout remplissage 15 de fente non-magnétique préféré pour assurer que les enroulements soient fixés dans les fentes contre toute vibration ou tout mouvement. La structure de la figure 3 possède, des fentes dans le corps polaire pour recevoir une faible partie des enroulements 20 compensateurs. Dans les cas où il n'y a aucune préférence ou nécessité de prévoir des fentes dans le corps pour positionner les enroulements de compensation au cours de l'assemblage, me disposition de pôle légèrement plus simple peut être employée, comme celle représentée à la figure 4. 25 La figure 4 montre une partie de la culasse 120 d'une machine dynamo-électrique comprenant un pôle saillant 124 constitué par un sommet de pôle 162 et un corps de pôle 164«Le sommet 162 possède une face polaire lisse 174 qui définit l'intervalle d'air entre le pôle saillant 124 et 1'armature voisine (non-repré-30 sentée). L'arrière du sommet 162 est muni d'une face de-liaison 176 d'une forme coopérant avec une face de liaison correspondante 178 du corps de pôle 164. S'étendant depuis la face de liaison 176 vers la face d'intervalle d'air 174, quatre fentes d'enroulement 180, 182, 184 35 et 186 ont une profondeur de leur sommet à leur fond suffisante pour recevoir les enroulements compensateurs (non-représentés). Puisque la face d'intervalle d'air 174 est courbe, il est évident que la projection des sommets des fentes 180 et 186 va être différente de celle des sommets des fentes 182 et 184. Les faces de 40 liaison 176 et 178 du corps sont en gradins pour assurer des fentes 72 00113 6 2121562 de profondeurs égales. Une telle disposition conserve la plus grande quantité de matériau magnétique pour le flux magnétique. Il est évident, bien entendu, que la disposition d'interface peut être de toute forme désirée par, ou imposée à, celui qui con-5 çoit la machine, et elle n'est pas limitée à la configuration particulière représentée à la figure 4. Les fentes 180, 182, 184 et 186 sont à parois parallèles et leurs fonds voisins de la face polaire 174 convergent depuis les parois parallèles vers des lignes proches de la surfa-10 ce de la face 174. Ces lignes définissent ainsi avec la face de l'intervalle d'air 174 des sections saturables du sommet en conformité avec les principes de conception exposés brièvement ci-dessus à propos de la figure 3. On a mentionné ci-dessus que les surfaces de liaison 15 des sommets de pôles et/ou les surfaces de liaison des corps de pôles pouvaient être revêtues d'un agent de liaison vulcanisable pour maintenir en place les sommets. Egalement, à propos de la figure 3, on a représenté et décrit la fixation des sommets au moyen de vis. Dans les deux cas, avec ou sans vis, les surfaces 20 de liaison peuvent être attirées étroitement l'une vers l'autre dans la relation la plus intime par introduction d'une aimantation à travers les sommets et les corps de pôles le long des axes de ceux-ci. Ceci est plus aisément et avantageusement effectué en 25 alimentant les enroulements d'excitation de la machine dynamoélectrique. De préférence un ou des outils magnétiques sont utilisés pour compléter le passage du flux entre les pôles. Par exemple, la figure 5 montre un outil magnétique 301 disposé sur les faces des pôles 324 et 326. Après que les sur-30 faces des sommets ou des corps de pôles aient été revêtues comme mentionné plus haut et les sommets mis en place avec tous les enroulements, d'excitation et compensateurs, convenablement assemblés et mis en place, l'outil magnétique 301 est disposé au-dessus des faces des pôles 324 et 326 comme on le voit à la figure 5. En 35 même temps, ou peut-être juste avant, les vis telles que la vis 96 de la figure 3, sont vissées solidement, après quoi les enroulements d'excitation de champs sont alimentés. L'alimentation de l'un ou des deux enroulements d'excitation respectifs 332 et 334 établit un flux magnétique à travers l'outil 301, les pôles 324 40 et 326 et la portion intermédiaire 321 de la culasse 320. Le 72 oc-ia 7 2121562 champ magnétique est sensiblement uniforme de part et d'autre des interfaces des sommets et des corps de pôles et ce fait tend à attirer toutes les portions des faces de liaison des sommets de pôles dans le plus intime contact avec les faces de liaison des corps de pôles, en rejetant l'excès de ciment de liaison hors des interfaces au cours de l'opération. De préférence, le champ magnétique est maintenu jusqu'à ce que la vulcanisation de la liaison soit terminée ou jusqu'à ce que le ciment soit pris d'une autre façon. 72 OCltS 8 2121562 EETESHICAIIONS 1 - Noyau magnétique pour une machine dynamo-électrique caractérisé en ce qu'il comprend des pôles saillants dans chacun desquels est ménagé au moins un trou destiné à recevoir des enrou- 5 lements auxiliaires, chaque pièce polaire comportant une portion avant et une portion arrière, la portion avant permettant de présenter une surface continue à l'intervalle d'air, et une surface opposée de liaison qui bute contre la portion arrière et est fixée à celle-ci, au moins une partie de la portion avant possédant une 10 fente qui constitue ledit trou, s'ouvre sur la surface de liaison, et est fermée par la portion arrière lorsque les deux portions sont fixées l'une à l'autre. 2 - Noyau suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les portions arrière d'au moins deux pôles sont munies d'une 15 culasse commune. 3 - Noyau suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la culasse a une forme annulaire. 4 - Noyau suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'une partie de chaque trou est ménagée dans la por- 20 tion arrière du noyau. 5 - Noyau suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la partie du trou ménagée dans la portion avant a la forme d'une fente à parois parallèles. 6 - Noyau suivant la revendication 5 caractérisé en ce 25 que les parois de la fente sont parallèles à la ligne médiane du pôle. 7 - Noyau suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le fond de la fente est biseauté ou de toute autre façon réalisé de manière à être le plus profond en son milieu, 30 où. il laisse entre lui et l'intervalle d'air un passage saturable d'épaisseur minima pour le flux circonférentiel. 8 - Pôle saillant pour un noyau magnétique caractérisé en ce qu'il est réalisé suivant l'une des revendications 1 à 7. 9 - Machine dynamo-électrique comportant un noyau réa- 35 lisé suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'il possède des enroulements principaux dont chacun entoure une pièce polaire et des enroulements compensateurs dont chacun passe à travers des trous de deux pièces polaires voisines de manière à entourer une portion de chacune de ces pièces polaires. 40 10 - Procédé de Jonction de deux parties d'un corps 72 10: l-'. 2121562 magnétique possédant des faces d'accouplement susceptibles de coopérer entre elles sur des surfaces importantes, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre lesdites faces en contact, à établir dans ces parties un flux magnétique traversant lesdites faces de ma- 5 nière à tendre à les attirer étroitement l'une vers l'autre, et à fixer les parties l'une à l'autre, tandis «jue ledit flux traverse lesdites faces. 11 - Procédé suivant la revendication 10 caractérisé en ce que les deux parties du corps magnétique sont les deux portions 10 d'un noyau magnétique réalisé suivant l'une des revendications 1 à 7. 12 - Procédé suivant l'une des revendications 10 et 11 caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'application d'un revêtement de ciment liaison sur l'une des faces d'accouplement avant 1p de les mettre en contact. 13 - Procédé suivant la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comporte en outre le traitement du cimerit pendant que le flux magnétique maintient ensemble les faces.