Brevet FR2484164A1 — publié le 19811211

La présente invention se rapporte à des enroulements d'armature pour une machine dynamo-électrique o un certain nombre de brins d'un conducteur divisé de bobine sont transposés. Les enroulements d'armature. des machines dynEmos électriques sont généralement formés avec lE conducteLrs de bobines divisés en un certain nombre de brins pour empêcher les courants parasites qui sont produits dans un conducteur par le flux magnétique reliant les conducteurs de bobines. Cependant, les brins individuels séparés produisent mutuellement une différence de potentiel du fait de l'effet du flux magnétique, et un courant en circulation s'écoule entre les brins. Celacependantest empêché en prévoyant une transposition parmi les brins. Une transposition parmi les brins des enroulements d'armature selon l'art antérieur consiste typiquement à transposer chaque brin sur 3600 autour de la longueur axiale du conducteur à l'intérieur des fentes du noyau de 1 'armature afin que chaque brin soit tourné a travers chaque position relative sur la longueur axiale du conducteur dans l'espace entre le point o le conducteur rentre dans la-fente et celui o il la quitte. Cependant, ce procédé selon l'art antérieur de trans- position des brins dans un enroulement nécessite le double de croisements entre les rangées de brins qu'il ya de brins, et ainsi dans des dispositifs ayant un court noyau d'armature ou un grand nombre de couches de brins, le pas des croisements devient excessivement petit, ce qui le rend peu pratique pour une utilisation pour la fabrication, du point de vue limite de dimension. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients cidessus de l'art antérieur, en prévoyant un enroulement d'armature o les courants en circulation entre les brins sont efficacement supprimés, même dans des dispositifs ayant un court noyau d'armature ou un grand nombre de couches de brins, en prévoyant unée transposition des brins dans les parties de fentes sur un angle sensible- ment de 3600 divisé par le nombre de segments o les brins doivent être transposés, et en déplaçant les positions des brins par rapport à une autre bobine aux parties de connexion pour connecter avec une transposition inverse d'un angle égal sensiblement àla moitiéde l'angle de transposition dans les fentes, de façon que chaque brin soit transposé sur un angle total de 3600 ou un angle qui en est proche, tandis que le groupe de bobines d'une seule phase forme un circuit complet à travers chaque partie de fentes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa- raltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et des lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe et en élévation latérale d'une machine dynamo-électrique; - la figure 2 est un schéma expliquant le déplace- ment de la bobine d'un enroulement d'armature selon un mode de réalisation de l'invention, en regardant du côté; - la figure 3 est une vue en plan de la partie de fentes des bobines de la figure 2; - la figure 4 (a) est une vue en coupe faite suivant la ligne X-X de la figure 2; - la figure 4(b) est une vue en coupe faite suivant la ligne Y-Y de la figure 2; - la figure 4(c) est une vue en coupe faite suivant la ligne Z- Z de la figure 2; - la figure 5 est un schéma expliquant la disposi- tion des brins transposés illustant des coupes faites suivant la ligne JJ, K-K, L-L et M-M aux parties extrêmes des bobines de la figure 2, avec les vues des coupesleloeg des lignes L-L et M-M montrées d'arrière en avant pour la continuité de l'illustration et la facilité de la compréhension; - la figure 6 est un schéma expliquant la transposi- tion montrant la voie des transpositions de la bobine de la figure 2 à travers les parties consécutives de fentes d'une seule phase, avec les parties extremes decorne2ion omises pour la simplicité; - la figure 7 est un schéma expliquant les positions des brins au" parties extrêmes d'une seulephase de la bobine de la figure 2, pour chaque brin individuel; - la figure 8 est un schéma expliquant la trans= position d'une partie des bobines supérieures d'un enroule- ment d'armature selon un autre mode de realisation de l'invention, en regardant du côté;et - la figure 9 est une vue en plan de la partie de fentes des bobines de la figure 8. La figure 1 est une vue en coupe et en élévation latérale d'une armature d'une machine dynamoeelectrique typique,, telle que celle avec laquelle la présente invention peut être utilisée, o un noyau dabmature rotatif 1 présente un certain nombre de fentes la dans son bord circonférentiel, dans lesquelles sont insérées les pat droites d'une bobine supérieure 2 et d'une bobine inférieure 3, dont chacune forme une demi bobines la partie de connexion 2b à une extrémité de la bobine supérieure 2 et la partie de connexion 3b ài une extréemté de la bobine inférieure 3 dans une fente la séparée par le pas entre les pôles sont jointes, pour former une seule bobine complète 4. La partie de connexion 2a à l'autre extrémité de la bobine supérieure 2 est reliée à la bobine inférieure d'une bobine adjacente ayant le mOme pôle et la même phase (ou le fil de croisement entre des groupes de bobines), et la partie de connexion 3a à l'autre extrémité de la bobine inférieure 3 est reliée à la bobine supérieure d'une bobine adjacente 'du même pôle et de la même phase (ou le conducteur de croisement entre des groupes de bobines). Dans les bobines supérieure et inférieure 2 et 3, la section marquée par S sur la figure est la partie de fentes, les sections E1 et E2 sont les parties extrêmes et T1 et T2 sont les parties de connexion. La figure 2 explique la transposition des brins, montrant la bobine d'un enroulement d'une armature selon un mode de réalisation de l'invention en regardant du cOté, et la figure 3 représente en vue en plan, la partie de fentes de la bobine de la figure 2. Les brins isolés individuels et respectifs 5 des bobines supérieure et inférieure 2 et 3 sont transposées dans la partie de fentes S sur un angle approprié inférieur à 360 . Sur la figure, pour deux rangées et quatre niveaux de brins , l'angle de transposition (la différence de position entre deux brins individuels) est sensiblement de 90 et le nombre de croisements5p entre les rangées est de-deux pour chacune des bobines supérieure et inférieure 2 et 3. Chaque brin 5 a sa bobine supérieure 2 et sa bobine inférieure 3 de la même bobine, reliées par des connecteurs 7 et 8 aux parties de connexion T2. De même, aux parties de connexion T1, la bobine supérieure 2 et une bobine inférieure 3 d'une bobine adjacente ayant le même pôle et la même phase, et la bobine inférieure et une bobine supérieure 2 d'une bobine adjacente ayant le même pôle et la même phase, sont respectivement reliées par les connecteurs 7 et 8. Les connexions des brins 5 a ces parties de connexion T1 et T2, font varier la position du *brin en regardant dans la direction d'avance des brins 5. Sur les figures, c'est un changement de position qui est égal à un brin 5, ou une transposition sensible- ment de 45 . Sur les figures 4a, 4b et 4c sont montrées des vues en coupe faite suivant les lignes X-X, Y-Y, et Z-Z de la figure 2 respectivement, montrant de façon correspondante les positions de chaque biin 5. Chaque brin 5 des bobines supérieure et inférieure 2 et 3 est respectivement joint par un connecteur approprié 7,8, et les brins sont connectés par soudure ou à la cire. La figure 5 explique les états transposés de chacun des brins 5 à travers une phase, le long de la direction d'avance de la bobine par les vues en coupe des parties extrêmes E1 et E2 de la figure 2, faites suivant les lignes J-J, K-K, L-L, et M-M. Chaque section fait face dans la direction d'avance de la bobine (indiquée par la flèche) et afin de rendre l'état transposé de la bobine inférieure 3 plus facile à saisir, la représentation est inversée de . Sur les figures, le nombre de bobines 4 (bobines complète$ de chaque pôle et phase est de quatre, et il y a respectivement quatre bobines supérieures2 et quatre bobines inférieures3. Les lettres A-D et a-d indiquent les 8 brins individuels reliés en parallèle d'un circuit relié en série. La région d'une bobine 4 est indiquée par un bloc en traits mixtes. Chaque brin 5 a ses bobines supérieure 2 et ses bobines inférieure 3 transposées sensiblement de 90 dans la direction d'avance, dans chaque partie de fentesS, et aux parties de connexion T1 et T2, elles sonttransposées de sensiblement 45 dans la direction de retour, la direction opposée à la direction de transposition dans les parties de fentes S, et cela se répète pour chacunedes quatre bobines pour chaque pôle et phase, et les positions de chaque brin 5 occupées à la partie de fentes S sont transposées respectivement sensible- ment de 360 électriques sur tout un circuit des bobines supérieures2 et des bobines inférieures3. Ainsi, la force électromotrice de chaque brin en parallèle 5 dans le groupe de bobines de chaque pôle et phase est en équilibre, et la distribution de courant est uniforme. La figure 6 explique la transposition, montrant les parties de fentes de toutes les bobines supérieures(quatre) dans une seule phase de chaque pôle>dela bobine, continuel- lement (avec les parties de connexion T1 et T2 omises), es parties de fentes étant indiquées en S1 pour la première bobine supérieure 2, S2 pour la seconde, et ainsi de suite. Le brin marqué par "b" est le brin 5 qui était marqué par "b" sur la figure 5. Chaque brin 5, considéré en terme de la totalité d'une seule phase, a le même changement de position sur les parties totales de fentes que la transposition de 3600 de l'art antérieur, et chaque brin est équilibré par rapport au flux magnétique dans les fentes. La figure 7 montre la position occupée par chaque brin 5 de la bobine de la figure 2 aux extrémités des bobines supérieure et inférieure 2 et 3 à travers une phase de chaque pôle, pour chaque brin 5. Les marque 0, *, O, et G Mxliqiet respectivement les positions occupées par les brins dans les coupes transversales faites suivant les lignes J-J, K-K, L-L, et M-M, la partie supérieure étant la bobine supérieure 2 et la partie inférieure étant la bobine inférieure 3. Chaque brin A-D et a-d des brins 5 occupe la dmême position en haut et en bas et à gauche et à droite, et ils sont tous équilibrés par rapport au flux magnétique dans les directions cîroonférentielles et radiales. Comme on l'a expliqué ci-dessus, les effets d'équili- brage de chacun des1rins 5 sont obtenus parce que le nombre de niveaux des brins est rendu égal au nombre, quatre, de bobines dans chaque pôle et phase, et dans les parties de fentes des bobines supérieure et inférieure 2 et 3 est effectuée une transposition équivalente à deux brins, c'est-à-dire 900, et à la partie-de connexion de l'extré- mité de la bobine, est effectuée une transposition inverse équivalente à un brin (45 ). En effet, la transposition est divisée en segments par rapport au nombre de niveaux de brins, le nombre de segments étant un nombre N, les bobines supérieure et inférieure 2 et 3 étant transposées dans les parties de fentes de 3600 x el et de 3600 x (2N)-1 dans les parties de connexion, et ainsi il est possible d'équilibrer chaque ligne par rapport au flux magnétique agissant, en ce qui concerne un enroulement d'armature quand le nombre de bobines de chaque pôle et phase est égal au nombre de niveaux des brins (qui est le même que le nombre de segments N). 248 4 164 Par ailleurs, selon lti:ventione des effets semblables peuvent ftre obtenus par application à un cas o le nombre de bobines de chaque pôle et phase est moN0 En effet, en r(peé'a&u la transposition illustrée à la figure 5 ci=dessus tux nombre m de fois, la voie de transposition des parties de fentes de la figure 6 aura une transposition é6quilIbrsde de 3600 x m, et les positions desparties extr9mes de la figure 7 seront chacune multipliée par mq afin d'obtenir ainsi un 6tat de position équiliBréeo 0 gDe mime si le nombre de niveau de brins est Mq et que le nombre de bobines de chaqu. pôle et phase est M0n si le nombre de niveauzde brins m est segmuté par N (N = Min-1l comme pour le nombre de bobines) et que la traisposition est effectu'.e sr le nombre de segmens- N, on obtiendra des effets semolabes à oux du mode de réalisation cidessus.: exet si les bobîmes supérieure et infrieure sont tr$posées de J60 a tcha prepe Szntes er p sdss de '60x1 (,' à ckea uie parti de connexion, ohaque brin sera equilbréo Dans ce cas, il est souhaitable dutiiîser les conecteurs 7 et 8 de la figure 2 sur chaque brins Cependantg sil y a un grand nombre de brins il est possible de les agmcer comme cela est tllustré sur la vue d'explication et la Niue en plan des figures 8 et 9 qui montrent la -face latérale d'ume partie des bobines supérieur0 Lee brins individuels 5 de la bobine supéerieure 9 et de la bobine inférieur (illustration omise) sont divisés en plusieurs groupes de brins 10,oes groupa10 tant joints par les connecteurs 7 et 8, ainsi chaque groupe 10 est équilibré dans une phase. Les brins 5 dans un groupe individuel 10 sont mis en court-circuit aux deux extrémités de la bobine supérieure 9 et de la bobine inférieure, ainsi s'écoulera une certaine quantité de couranten circulation, mais contrairement au cas o tous les brins 5 dans une bobine sont mis en court-circuit aux deux extrémités, le courant en circulation entre le brin 5 dans les groupes individuels 10 ne peut devenir très important. En conséquence, il est possible d'avoir une bonne utilisation de cette construction o les groupes de brins 10 sont assemblés, en saisissant l'étendue des pertes supplémen- taires et en contrôlant le motif dgs températures. Comme on l'a expliqué ci-dessus, des résultats sou- haitables sont obtenus en prévoyant une relation entre le nombre de niveatzdes brins et le nombre de bobines dce chaque pôle et phase de façon que l'un soit un multiple par un nombre entier de l'autre, et même si le résultat n'est pas idéal, la relation de multiple entier peut toujours être employéepour obtenir des résultats sensible- ment équilibrés. Par exemple, si le nombre de bobines de chaque pôle et phase est de 7, et que le nombre de niveaurde brins M est de 6, le nombre de segments de trans- position N est 6, ainsi la transposition dans les parties de fentes est sensiblement de 600, et la transposition invense à la partie de connexion est sensiblement de 30 , ainsi la voie de transposition d'une partie de fentes dans une phase, correspondant à la figure 6,est de 4200 électriques (3600 + 600 = 420 ), et les positions des brins des parties extrêmes correspondant à la figure 7 ont les symboles 0, 0,0 et 0 pour une bobine complète. En effet, pour une seule phase de sept bobines, six bobines sont équilibrées et les positions des brins de la bobine restante ne sont pas équilibrées, il s'écoule donc un certain courant en circulation. Cependant, la longueur connectée en série des-bobines d'une seule phase est très longue, et l'impédance par rapport au courant en circula- tion entre les b1ins est également suffisamment importante pour que des pertes supplémentaires puissent être rendues suffisamment faibles. En conséquence, même quand la relation entre le nombre des bobines de chaque pôle et phase et le nombre dE niveaux des brins n'est pas un multiple par un nombre entier, par un motif approprié des températures, il est toujours possible d'employer le procé- dé de transposition proposé par l'inventinn. Comme on l'a décrit ci-dessus, selon l'invention, la transposition des brins dans la partie de fentes de la bobine est formée à un angle sensiblement de 3600 divisé par le nombre de segments sur lequel les brins doivent être transposés et les positiom des brins par rapport à une autre bobine sont décalées aux parties de connexion pour connecter avec une transposition inverse d'un angle égal sensiblement à la moitié de l'angle de transposition dans les fentes ainsi chaque brin est transposé sur un angle total de 3600 ou un angle qui en est proche, tandis que le groupe de bobines d'une seule phase forme un circuit complet à travers chaque partie de fentes, donc même dans des disposi- tifs ayant des noyaux courts d'armature, ou un grand nombre de niveaux de brins, les courants en circulation entre les brins peuvent être efficacement supprimés Par ailleurs, même dans des dispositifs antérieurs o l'on a utilisé une transposition de 3600 dans une partie de fente, jusqu'au point o aucune interférence pratique n'était provoquée, le travail consistant à effectuer physiquement la transposition peut être quelque peu simplifié et réduit à la fois par la quantité et le temps requis, et en prix également, en adoptant le mode de transposition proposé par l'invention. 2 484 16 4 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Machine dynamo-électrique du type comprenant une armature généralement cylindrique, ladite armature comprenant un noyau rotatif ayant un certain nombre de fentEsdans son bord circonférentiel, caractérisée en ce qu'un certain nombre de bobines (2,3) sont enroulées à un certain nombre de pôles et de phases, lesdites bobines comprenant un certain nombre de brins individuels et séparés (5), lesdits brins desditesbobines se chevauchant en un certain nombre de niveaux, chaque brin étant disposé sur la longueur de ladite bobine par rapport aux autres brins de façon qu'ils soient transposés dans les sections de fentes (S) par un angle sensiblement de 360 divisé par le nombre de segments sur lesquels les brins doivent être transposés, et sont transposés de façon inverse aux parties de connexion extrême d'un angle sensiblement de 3600 divisé par le double du nombre de segments sur lesquels les brins doivent être transposés, afin d'obtenir à travers tous les segments, une transposition totale sensiblement égale à 360 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre de segments sur lesquels les brins précités doivent être transposés est rendu égal au nombre de niveaux des brins. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre de segments sur -lesquels les brins précités doivent être transposés est rendus égal au nombre de groupesde niveaux des brins. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de segments sur lesquels les brins doivent être transposés est égal au nombre de bobines de chaque pôle et phase. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le nombre de bobines de chaque pôle et phase est en rapport avec le nombre de segments sur lesquels les brins doivent être transposés par une relation qui est un multiple par un nombre entier supérieur à 1.