Brevet FR2443759A1 — publié le 19800704

L'invention se rapporte aux schémas d'enroulement des moteurs électriques à courant alternatif et, plus précisément, concerne les enroulements triphasés à deux couches à pôles commutables des moteurs électriques à deux vitesses. L'invention peut être utilisée dans les moteurs élec- triques triphasés à deux vitesses qui sont employés, en particulier, pour la commande des machines-outils, d'usinage par coupe. L'invention peut être également utilisée pour la commande de mécanismes élévateurs. On connaît un enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables de moteu électrique à deux vitesses (v. Proc. IE. v. 112, N 10, 19J, p. 1899-1913 G.H. Rawcliff, W. Fong. Two Speed induction motors srng fractional slot windings") prévu pour un nombre d'encoches statoriques du moteur électrique égal à 72 avec un rapport des nombres de pôles 2p1 : 2p2 = 8 : 6 où, dans cette formule comme dans la suite de la des cription P1 et P2 sont les nombres de paires de pôles de 1'enroulement respectivement pour la vitesse inférieure et supérieure. Cet enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables et à six bornes peut-être commuté pour être connecté soit suivant le schéma #/YY, soit suivant le schéma Y/XY, et comnorte des bobines reparties irrégulièrement en 24 groupes de bobines qui forment des phases d'enroulement divisées en demi-phases. Les facteurs de bobinage de l'enroulement décrit logé dans les 72 encoches sont, le pas d'enroulement étant y=12 Kw4 # 0,866, Kw3 # 0,753 KwO # 0,8095, où Kw4 est le facteur de bobinage dans le cas d'une connexion de l'enroulement pour un nombre de pôles 2p1 = 8 ; Kw3 est le facteur de bobinage pour un nombre de pôles 2P2 = 6 Kw est le facteur de bobinage moyen o Kw4 + Kw3 Kw0 = 2 La connexion de l'enroulement pour la vitesse de rotation supérieure du moteur est telle que l'enroulement est déséquilibré ce qui unit aux caractéristiques mécaniques du moteur. Les paramètres technico-économiques du moteur dans lequel cet enroulement est utilisé, tels que le rendement et le facteur de puissance (cos 9 ) s'en trouvent aussi abaissés. L'invention vise à réaliser, grâce à une répartition rationnelle des bobines en groupes de bobines, un enroulement symétrique à deux couches à piles commutables de moteur électrique à deux vitesses qui soit de fabrication aisée, présente des factures de bobinage plus élevés sur les deux vitesses, soit plus fiable en fonctionnant 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. Ces buts sont atteints au moyen d'un enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables ayant six bornes et comportant soixante douze bobines qui, le rapport des nombres de pôles étant 2p1 : 2P2 = 8 : 6, sont réparties irrégulièrement en groupes de bobines formant des phases divisées en demi-phases, ledit enroulement triphasé étant, suivant l'invention, caractérise en ce que les bobines sont réparties en vingt-deux groupes de bobines avec un nombre de bobines dans chaque groupe de bobines, en partant du premier, déterminé conformément à la série numérique : 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6, 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6, le vingtième, le premier et le cinquième groupes de bobines etant connectés en une première demi-phase d'une première phase, le neuvième, le douzième et le seizième groupes de bobines en une seconde demi-phase de la première phase, le treizième, le quinzième, le dix-septième, le dix-neuvième et le vingt et unième groupes de bobines étant connectés en une première demi-phase de la seconde phase, la seconde demi-phase de cette dernière étant formée par le deuxième, le quatrième, le sixième, le huitième et le dixième groupes de bobines, la première demi-phase de la troisième phase étant formée par le septième, le onzième et le quatorzième groupes de bobines et la deuxième demi-phase de la troisième phase étant formée par le dixhuitième, le vingt-deuxième et le troisième groupes de bobines, le troisième, le cinquième, le sizième, le septième, le neuvième, le quatorzième, le seizième, le dix-septième, le dix-huitibme et le vingtième groupes de bobines étant connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines. Une telle réalisation de l'enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables de moteur électrique à deux vitesses permet d'équilibrer ledit enroulement, de simplifier la fabrication de celui-ci, d'obtenir des facteurs de bobinage plus élevés aux deux vitesses et, par conséquent, un facteur de bobinage moyen plus élevé, ce qui assure l'accroissement de la puissance par unité de masse d'un moteur électrique à deux vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 represente le schéma développé de l'enrou- lement triphasé à deux couches à pôles commutables d'un moteur électrique à deux vitesses, logé dans 72 encoches du stator, suivant l'invention ; et - la Fig. 2 représente le schéma de connexion des groupes de bobines de l'enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables d'un moteur électrique, suivant l'invention. La Fig. 1 représente le schéma développé d'un enroulement triphasé à deux couches à pôles 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 A8, B8, C8 sont les bornes de la première, de la deuxième et de la troisième phase pour la vitesse inférieure. L'enroulement est logé dans les 72 encoches statoriques d'un moteur électrique à deux vitesses et comporte respectivement 72 bobines 1, 2, 3, ..., 72, le rapport des nombres de pôles étant 2pl : 2P2 = 8 : 6. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée aux bornes A8, B8 et C8, l'enroulement est commuté pour être connecté en triangle ( b ) et fonctionne avec le nombre de pôles 2p1= 8 (vitesse inférieure du moteur). Afin d'obtenir un fonctionnement avec le nombre de pôles 2p2= 6 (vitesse supérieure du moteur), il faut appliquer la tension d'alimentation aux bornes A6, B6, et C6, les bornes A8, B8, C8 étant courtcircuitées. Dans ce cas, l'enroulement est commuté pour etre connecté suivant le schéma en double étoile (YY). Les bobines 1, 2, 3 ...., 72 sont réparties en vingt deux groupes de bobines 101, 102, 103, ..., 122 (Fig.2), le nombre de bobines 1, 2, 3, ..., 72 dans chaque groupe de bobines 101, 102, 103, ... 122, en partant du premier, étant déterminé conformément à la série numérique : 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6, 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6. Le vingtième, le premier et le cinquième groupes de bobines : 120, 101, 105, constituent la première demi-phase de la première phase ; le neuvième, le douzième et le seizième groupes de bobines : 109, 112, 116, la deuxième demi-phase de la première phase. Le treizième, le quinzième le dix-septième, le dix-neuvième et le vingt-et unième groupes de bobines : 113, 115, 117, 119, 121, constituent la première demi-phase de la deuxieme phase, la deuxième demiphase de cette dernière étant formée par le deuxième, le quatrième, le sixième, le huitième et le dixième groupes de bobines : 102, 104, 106, 108, 110.La première demi-phase de la troisième phase est formée par le septième, le onzième et le quatorzième groupes de bobines 107, 111, 114, et la deuxième demi-phase de la troisième phase est formée par le dix-huitième, le vingt-deuxième et le troisième groupes de bobines 118, 122, 103. Le troisième, le cinquième, le sixième, le septième, le neuvième, le quatorzième, le seizième, le dix-septième, le dix-huitième et le vingtieme groupes de bobines 103, 105, 106, 107, 109, 114, 116, 117, 118, 120, sont connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines. Les origines des groupes de bobines sur la Fig. 2 sont indiquées par des points. Dans le cas où l'enroulement triphasé a deux couches à pôles commutables du moteur électrique à deux vitesse est logé dans 72 encoches, les facteurs de bobinage, pour un pas d'enroulement y=9, sont Kw4 = 0,831, Kw3 = 0,806 , Kw0 = 0,8185. L'enroulement propose suivant l'invention est caractérisé par de hauts facteurs de bobinage sur les deux vitesses, il assure une utilisation plus rationnelle des matériaux actifs des moteurs électriques, permet de réaliser des moteurs électriques à bonnes caractéristiques de fonctionnement et donne la possibilité délever la puissance, par unité de sa masse, d'un moteur à deux vitesses. L'utilisation de l'enroulement proposé dans les moteurs à deux vitesses simplifie considérablement la téchnologie de ces moteurs et réduit leur coût. REyENDICATION Enroulement triphasé à deux couches à pôles commutables ayant six bornes et comportant soixante douze bobines qui, le rapport des nombres de pôles étant 2p1/2p2 = 8/6, sont réparties d'une manière irrégulière en groupes de bobines formant des phases d'enroulement divisées en demi-phases, ledit enroulement étant caractérisé en ce que les bobines sont réparties en vingt-deux Croupes de bobines, le nombre de bobines dans chaque groupe étant déterminé conformément a la série numérique : 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6, 6, 2, 1, 1, 5, 6, 5, 1, 1, 2, 6, le vingtième , le premier et le cinquième groupe de bobines formant la première demiphase de la première phase; le neuvième, le douzième et le seizième groupes de bobines formant la deuxième demi-phase de la première phase; le treizième, le quinzième, le dix-septième, le dix-neuvième et le vingt et unième groupes de bobines forment la première demi-phase de la deuxième phase, la deuxième demi-phase de cette dernière étant. formée par le deuxième, le quatrième, le sixième, le huitième et le dixième groupes de bobines; la première demi-phase de la troisième phase étant formée par le septième, le onzième et le quatorzième groupes de bobines, et la deuxième demi-phase de la troisième phase étant formée par le dix-huitième, le vingt-deuxième et le troisième groupes de bobines, le troisième, le cinquième, le sixième, le septième, le neuvième, le quatorzième, le seizième, le dix-septième, le dix-huitième et le vingtième groupes de bobines étant connectés en opposition par rapport aux autres groupes de bobines, et P1, P2 étant les nombres de paires de pôles respectivement pour les vitesses inférieure et supérieure