Brevet FR2398403A1 — publié le 19790216

L'invention se rapporte aux enroulements des moteurs é- lectriques à courant alternatif et, plus précisément, concerne les enroulements triphasés A deux couches à pôles commutables des moteurs électriques à deux vitesses. L'invention peut etre appliquée aux moteurs électriques triphasés à deux vitesses employés pour la commande de machinesoutils, en particulier ltusinage par coupe. L'invention peut être également utilisée dans la commande de mécanismes élévateurs. On connaît un enroulement triphase à deux couches à pôles commutables de moteur électrique à deux vitesses prévu pour un nombre d'encoches statoriques du moteur électrique multiple de 36 avec un rapport du nombre de poles 2 p1 : 2 p2 = 8:6 (1) oU p1 et p2 sont les nombres de paires de pales de l'enroulement respectivement pour la vitesse inférieure et supérieure Cet enroulement triphasé à deux couches à pales commutables A six bornes est commuté pour etre connecté suivant le schéma @@/YY, ou suivant le schéma Y/YY. Les bobines de l'enroulement en question sont réparties irrégulièrement en 26 groupes de bobines qui forment les phases d'enroulement divisées en demi-phases. Les facteurs de bobinage de l'enroulement décrit prévu pour 36 encoches, le pas d'enroulement étant Y = 5, font Kw4 = 0,945, Kw3 = 0,622 K = 0,784 w0 Lorsque l'enroulement est logé dans 72 encoches à pas d'enroulement y = 10, les facteurs de bobinage sont :: Kw4 = 0,930, Kw3 = 0,617 Kw0 = 0,774 ou Kz4 est le facteur de bobinage pour un nombre de pôles 2p1 = 8, Kw3 est le facteur de bobinage pour le cas où le nombre de pôles est 2p2 = 6, K est le facteur de bobinage moyen, Dans le cas où l'enroulement est connecté pour la vitesse supérieure de rotation du moteur, l'enroulement a un faible facteur de bobinage et un niveau élevé d'harmoniques supplémentaires des forces magnétisantes, ce qui dégrade les caractéristiques mécaniques du moteur. Les caractéristiques technico-économiques du moteur, dans lequel cet enroulement est utilisé, se dégradent également et, en particulier, le rendement et le facteur de puissance (cosy) diminuent. Ledit enroulement est assez difficile à fabriquer à cause de la présence du nombre considérable de groupes de bobines. Les particularités indiquées de l'enroulement susmentionné limitent son utilisation dans les moteurs électriques. L'invention vise à mettre au point, grâce à une répartition rationnelle des bobines en groupes de bobines, un enroulement triphasé A deux couches à pales commutables pour moteur électrique à deux vitesses qui soit de fabrication aisée, présente des facteurs de bobinage plus élevés sur les deux vitesses, soit plus fiable en service et permette de construire des moteurs à-deux vitesses dont la puissance par unité de masse soit plus élevée et dont les caractéristiques de fonctionnement soient améliorées. Le probleme posé est résolu à l'aide d'un enroulement triphasé A deux couches à pâles commutables, ayant six bornes et comportant des bobines dont le nombre est un multiple de 36, le rapport des nombres de pales étant 2pl : 2p2 = 8 : 6, et qui sont réparties irrégulièrement en groupes de bobines formant des phases d'enroulement divisées en demi-phases, ledit-enroulement étant, suivant l'invention, caractérisé en ce que les bobines sont réparties en seize groupes de bpbines, le nombre de bobines dans chaque groupe de bobines, en partant du premier, étant déterminé conformément à la série numérique : 3K, 1K, 1K, 3K, 3K, 2K, 2K, 3K, 3K, 1K, 1K, 3K, 3K, 2K, 2K, 3X, le premier et le quatrième groupes de bobines formant la première demi-phase d'une première phase, le neuvième et le douzième groupes de bobines formant la seconde demi-phase de la premiere phase, le sixième, le huitième et le onzième groupes de bobines formant la première demi-phase d'une deuxième phase, la seconde demi-phase de cette dernière étant formée par le quatorzième, le seizième et le troisième groupes de bobines, la première demi-phase de la troisième phase étant formée par le dixième, le treizième et le quinzième groupe de bobines et la deuxième demiphase de la troisième phase étant formée par le deuxième, le cinquième et le septième groupes de bobines, le troisième, le quatrième, le cinquième, le sixième, le onzième, le douzième, le treizième me et le quatorzième groupe de bobines étant connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines, p1, p2 étant les nombres de paires de pôles de l'enroulement respectivement pour les vitesses inférieure et supérieure. z K = 36 étant le coefficient de multiplicité et z étant le nombre d'encoches statoriques du moteur électrique. Une telle réalisation d'un enroulement triphasé à deux couches à polos commutables de moteur électrique à deux vitesses permet de réduire le nombre de groupes de bobines jusqu'à 16 ce qui simplifie la fabrication et réduit le coût des enroulements en quos- tion et, par conséquents des moteurs à deux vitesses. Ltenroulement proposé se distingue de l'enroulement connu par un facteur de bobinage moyen plus élevé, ce qui assure un accroissement de la puissance par unité de masse du moteur électrique A deux vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 est un schéma développé d'enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables suivant l'invention pour moteur électrique à deux vitesses, logé dans 36 encoches statoriques ; et - la Fig. 2 est le schéma de connexion des groupes de bobines de l'enroulement triphasé à deux couches à pales commutables suivant l'invention. La Fig. I est un schéma développédd'un enroulement triphasé à deux couches à pales commutables ayant six bornes. A6, B6, C6 sont les bornes de la première, de la deuxième et de la troisième phases pour la vitesse supérieure, le nom bre de pôles étant égal à ó, et A8, B8, Cg sont les bornes de la première, de la deuxième et de la troisième phases pour la vitesse inférieure, le nombre de pôles étant égal à 8. L'enroulement est logé dans 36 encoches statoriques d'un moteur électrique A deux vitesses et comporte respectivement 36 bobines 1, 2, 3..., 36, le rapport des nombres de pales étant égal à 2pl : 2P2 = 8 : 6. Lorsqu'une source d'alimentation est connectée aux bornes A8, B8 et C8, 11 enroulement est commuté pour être connecté en triangle (d) et fonctionne avec le nombre de pales 2pl = 8 (vitesse inférieure du moteur). Afin d'obtenir le fonctionnement avec le nombre de pôles 2p2 = 6 (vitesse supérieure du moteur), il faut connecter la source alimentation aux bornes A6, B6 et C6, les bor nes A8, B8, C8 étant court-clrcultées. Dans ce cas > l'enroulement est commuté pour être connecté suivant le schéma en double étoile (Y Y). Les bobines 1, 2, 3..., 36 sont réparties en 16 groupes de bobines 101, 102, 103..., 116 (Fig.2), le nombre de bobines dans chaque groupe de bobines 101, 102, 103..., 116, en partant du premier,-étant déterminé en fonction de la série numérique : 3, 1, 1, 3, 3,2, 2, 3, 3, 1, 1, 3, 3,2, 2, 3 > les groupes de bobines 101 et 104 formant la première demi-phase d'une première phase, les groupes de- bobines 109 et 112 formant la deuxième demi-phase de la première phase, les groupes de bobines 106, 108, 111 formant la première demi-phase d'une deuxième phase, la deuxième demi-phase de cette dernière étant formée par les groupes de bobines 114, 116, 103. La première demi-phase de la troisième phase est formée par les groupes- de bobines 110, 113, 115 et la deuxième demi-phase de la troisième phase est constituée par les groupes de bobines 102, 105, 107. Les groupes de bobines 103, 104, 105, 106, 111, 112, 113, 114 sont connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines. Les origines des groupes de bobines sont indiquées par des points sur la Fig.2. Dans le cas où l'enroulement triphasé à deux couches à pales commutables du moteur électrique à deux vitesses est logé dans 36 encoches (Fig. 1, Fig.2), les facteurs de bobinage, à pas d'enroulement Y = 5, sont : Kw4 = 0,819, Kw3 = 0,850 ; Kw0 = 0,834 Dans le cas ou ltenroulement triphasé à deux couches A pôles commutables du moteur électrique à deux vitesses est logé dans 72 encoches, les facteurs de bobinage, à pas d'enroulement y = 9, sont Kw4 = 0,818, Kw3 = 0,806, Kw0 = 0,812. L'enroulement proposé est remarquable par les hauts fac teurs de bobinage qu'il présente sur les deux vitesses. I1 assure une utilisation plus rationnelle des matériaux actifs des moteurs électriques, permet de créer des moteurs électriques A bonnes ca ractéristiques d'exploitation et donne la possibilité d'élever la puissance par unité de masse des moteurs à deux vitesses. L'utilisation de l'enroulement proposé dans les moteurs à deux vitesses simplifie considérablement la technologie desdits moteurs, et réduit également leur coût, R E V E N D I C A T I O N Enroulement triphasé a deux couches à piles commutables, ayant six bornes et comportant des bobines dont le nombre est un multiple de 36, le rapport des nombres de pales étant 2pl : 2p2 = 8 : 6, et qui sont réparties d'une manière irrégulière en groupes de bobines formant des phases d'enroulement divisées en demi-phases, ledit enroulement triphasé étant caracterisé en ce que les bobines sont réparties en 16 groupes de bobines, le nombre de bobines dans chaque groupe de bobines, en partant du premier, étant déterminé conformément à la série numérique . 3K, 1K, 1K, 3K, 3K, 2K, 2K, 3K, 3K, 1K, 1K, 3K, 3K, 2K, 2K, 3-,le premier et le quatrième groupes de bobines formant la première demi-phase d'une première phase, le neuvième et le douzième groupes de bobines formant la deuxième demi-phase de la première phase, le sixième, le huitième et le onzième groupes de bobines formant la première demi-phase de la deuxième phase, la deuxième demi-phase de cette dernière -étant formée par le quatorzième, le seizième et le troisième groupes de bobines, la première demi-phase de la troisième phase étant formées par le dixième, le treizième, le quinzième groupes de bobines et la deuxième demi-phase de la troisième phase étant formée par le deuxième, le cinquième et le septième groupes de bobines, le troisième, le quatrième, le cinquième, le sixième, le onzième, le douzième, trei zième et le quatorzième groupes de bobines étant connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines, P1, p2 étant le nombre de paires de. pales respectivement pour les vitesses infé rieure et supérieure, K = 36 étant le coefficient de multiplicité 36 et Z étant le nombre d'encoches statoriques.