Brevet FR2484727A1 — publié le 19811218

La présente invention concerne les machines électriques et plus particulièrement le circuit magnétique de telles machines. L'invention peut être appliquée dans les machines électriques à courant continu et à courant alternatif de différents types, mais elle peut être appliquée le plus efficacement dans-les stators des machines électriques asynchrones et synchrones. Les noyaux magnétiques des machines électriques servent à augmenter la perméabilité du circuit magnétique fermé de la machine électrique, à fixer les enroulements dans une position requise, et à évacuer la chaleur depuis les sources de puissance internes vers le milieu ambiant. les facteurs suivants dfune machine électrique varient en fonction de la construction du noyau magnéti-: que : difficultés, de fabrication, l'indice d'utilisation de l'acier électro-technique pour sa fabrication, la résis- tance mécanique de l'ensemble, la conduction de la chaleur et la transmission de la chaleur depuis la surface du noyau, et la perméabilité du circuit magnétique. On connait, des noyaux magnétiques pour machines électriques qui comportent une partie dentée et une culasse couplé magnétiquement à cette partie dentée. Celle-ci et la culasse sont fabriquées en tôle et font un tout sous la forme d'un empilement. Les encoches de la partie dentée sont ouvertes vers l'entrefer entre le stator et le rotor. I1 existe un noyau magnétique pour machine électrique avec un stator sans encoche qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement à cette partie dentée. La culasse et la partie dentée sont disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre. La partie dentée comporte des dents séparées montées sur la surface extérieure de la culasse. La culasse du noyau magnétique du stator sans encoche est feuilletée et se présente sous la forme d'un empilement de tôles annulaires munis de saillies du côté interne. Ces saillies servent d'appui pour les dents séparées de la partie dentée. Il existe également un noyau magnétique massif de machine électrique qui comporte une partie dentée faisant un tout avec une culasse réalisée par exemple, par fraisage. Les encoches de la partie dentée sont ouvertes vers l'entrefer entre le stator et le rotor de la machine - élec- trique. Or, la réalisation de la partie dentée en une seule pièce avec la culasse rend la fabrication-du noyau magnétique plus laborieuse et entrain une augmentation de l'indice d'utilisation de l'acier électrotechnique -nécessaire pour la fabrication de la partie dentée. Il existe aussi un noyau magnétique de-machine électrique qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement a cette partie dentée, celle-ci et la culasse étant disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre. Lå partie dentée et la culasse sont réalises en une bande d'acier enroulée en boudin et assemblée en pa-guet. Les encoches de- la partie dentée sont ouvertes vers la culasse. Cette structure du noyau magnétique- entrai ne une augmentation de l'indice d'utilisation de l'acier électrotechnique et une réduction du travail nécessaire pour la fabrication des circuits magnétiques. Par contre, il est très difficile de maintenir constant le rayon de-ltenroulement du boudin pour la -fa- brication de la culasse et de la partie dentée quiprovoque des irrégularités de l'entrefer entre l'empile-- ment de la culasse et l'empilement de la partie-dentee. Comme 1 'épaisseur du matériau à déformer lors de la fabrication de la culasse en bande continue enroulée varie dans de larges limites (+ 108), le rayon du boudin varie proportionnellement à l'épaisseur de la bande et les spires adjacentes du boudin sont feuilletées irrégu lièrement. Les écarts de la valeur du rayon du boudin par rapport à la valeur nominale sont d'autant plus grands que la hauteur de la culasse est plus grande et que le rayon d'enroulement est faible. Afin de supprimer cet inconvé nient, il faut introduire dans le processus-technologique une opération supplémentaire d'ajustage des rayons dés surfaces interne et externe de- l'empilement- de la culasse ce qui rend la fabrication plus laborieuse.En-outre, liu- sinage mécanique de la culasse entraîne la formation de bavures qui agissent comme des barrettes de connexion entre les tôles adjacents des empilements d'où une augmentation des pertes de puissance magnétique par accroissement des courants Foucault dans l'acier d-es tôles adjacents ainsi connectees entre elles. il existe un noyau magnétique-de-machine electri- que qui comporte une partie dentée et une culasse couplées magnétiquement. La partie dentée présente sous la forme d'fun empilement en une bande ondulée, ou gauffrée à'nervures radiales formant le long-de l'axe du circuit magnétique de la machine électrique des encoches recevant un enroulement. Les encoches sont ouvertes vers la culasse. La culasse se présente sous la forme d'un empilement réalisé en une -bande continue enroulée en boudin. Cette construction de la partie dentée facilite le montage de ce noyau magnetique par rapport à celui du noyau magnétique décrit précédem-.. ment. Cependant, la réalisation de l'empilement-de la culasse par enroulement en boudin d'une bande continue est une opération complexe et laborieuse. L'invention vise à fournir un noyau magnétique de machine électrique dont la construction de la culassepermet de réduire le travail nécessaire pour-sa fabricatison, d'augmenter l'indice d'util-isation de l1acier lors de sa fabrication et d'utiliser le même type de noyau magnétique pour différents types de machines électririues. 1'invention à donc pour objet un noyau magnétique. de machine électrique qui comporte une partie dentée et une culasse couplée magnétiquement à celle-ci-et réalisée à partir d'une bande, ledit noyau magnétique étant caractérisé en ce que la culasse se présente sous la forme d'au moins une bande ondulée ou gauffrée selon l'axe géométri que du noyau magnétique. Un noyau magnétique comportant une culasse realisée conformément à l'invention exclut la nécessité d'un découpage de chaque tôle de l'empilement de la culasse ce qui réduit le travail nécessaire pour la fabrication du noyau magnétique et augmente l'indice d'utilisation l'acier. Ceci permet d'utiliser le même type de noyau magnétique pour différents types de machines électriques. Pour certaines applications, on produit des ma- chines électriques ayant un faible diamètre et une très grande longueur axiale ; c'est le cas, par exemple, des moteurs électriques asynchrones de forage. Dans ce cas, il est utile de réaliser la culasse-du noyau magnétique de la machine électrique en plusieurs parties disposées selon l'axe géométrique du noyau magnétique chaque partie. constitutive étant réalisée en une bande gauffrée ou on dulée la distincte. Ceci simplifie considérablement la fabrication du noyau magnétique grâce à une diminution des efforts nécessaires pour le cintrage de la bande gauffrée ou ondu- lée, et augmente la précision de l'opération de fabrication magnétique en supprimant la déformation de la culasse par suite des efforts irréguliers selon l'axe de la machine électrique. Il est également utile que la culasse de noyau magnétique pour machine électrique soit démontable suivant le périmètre du circuit magnétique, chaque partie ?tant réalisée en une bande ondulee ou gauffrée distincte. Pour les machines electriques,de grand diamètre ceci simplifie l'entretien et la réparation en rendant plus commode l'accès aux enroulements disposés dans les encoches de la partie dentée. Ceci simplifie également la fabrication du noyau magnétique en supprimant la néces sité de séparer (couper) la culasse par un de mécanique suivant les plans de séparation et de compenser la déformation de la culasse d'une valeur de à l'épaisseur sommaire de la trace de l'outil de coupe. Dans les machines électriques à courant alterna tif, il est souhaitable de placer entre la culasse et la partie dentée une garniture d'isolation. Ceci améliore sensiblement les caractéristiques des machines électriques, surtout dans le cas d'un circuit magnétique à dents multiples en diminuant la perméabilité de dispersion d'encoche. D'autres caractéristiques de l'invention ressortira de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels la Fig. 1 représente une vue d'ensemble schématique d'un noyau magnétique pour machine électrique selon l'invention la Fig. 2 représente schématiquement une culasse composite suivant l'axe géométrique du noyau magnétique, selon l'invention ; la Fig. 3 -représente schématiquement une culasse démontable suivant le périmètre du noyau magnétique selon l'invention la Fig. 4 représente différentes formes de la section transversale de la culasse du noyau magnétique, selon l'invention. L'exemple décrit concerne un noyau magnétique 1 de machine électrique qui comporte une partie dentée 2 et une culasse 3 couplée magnétiquement à cette dernière. La partie dentée'a est réalisée en une bande gauffrée 4. Un enroulement (non représenté) est plac entre les dents 5 de la bande gauffrée 4 et dans des encoches 6. Dans l'exemple décrit, la partie dentée 2 est réalisée en une bande gauffrée 4, mais la partie dentée 2 peut être réalisée de toute autre manière connue. Selon l'invention la culasse 3 est ondulée selon l'axe géométrique 7 du circuit magnétique 1 de la machine électrique, à partir d'une bande 8 de matériau magnétique. La culasse 3 et la partie dentée 2 sont coaxiaux. Un rotor 9 d'une forme quelconque connue est placée coaxialement dans ces éléments. Entre la partie dentée 2 et la culasse 3 est placée une garniture d'isolation 10. La Fig. 2 représente une culasse il qui est compo site selon l'xe géométrique 7 du noyau magnétique et cett culasse comporte dans cet exemple, trois parties 12, 13 et 14. Chaque partie est réalisée à partir d-'une bande ondulée distincte. Une tee réalisation de la culasse est avantageuse pour les machines électriques dont le noyau magnétique présente un faible diamètre et une grande longueur, par exemple, pour les moteurs électriques asynchrones de forage car dans ces conditions les déformations géométriques qui alternent les dimensions a obtenir et qui peuvent avoir lieu par suite des efforts irréguliers aux extrémités d'une bande de grande longueur sont supprimées. La Fig. 3 représente une culasse 15 qui est démontable suivant le périmètre du circuit magnétique, par exemple, en deux parties 16 et 17. Chaque partie est realisee en une bande ondulée distincte ce qui facilite-l'accès aux.-pie- ces internes de la machine électrique lors dé sa réparation. I1 est clair que suivant les besoins constructifs la section transversale de la culasse 3 peut être différente. Ainsi, la Fig. - 4 montre une section transversale "a" de la culasse 3 ayant des ondulations serrées les unes contre les autres après la formation des ondulations. La culasse 3 avec une telle section transversale "a" est utilisable pratiquement pour toutes les machines électriques dans lesquelles le fini des-surfaces cylindriques de la culasse n'influe pas sur l'aptitude de la machine à l'assemblage. Lorsque les exigences de précision des cotes cons tractifs sont plus sévères, la culasse 3 peut être réalisée avec un ajustage supplémentaire des surface cylindriques comme le montre la Fig. 4b. Pour les machines à refroidissement externe - naturel ou forcé - il est utile de réaliser la culasse 3 avec une section transversale comme le montre la Fig. 4c, où les ondulations sont séparées l'une de l'autre d'une distance donnée et forment des ailettes de refroidissement. Le noyau magnétique pour machine électrique fonc tionne de la façon suivante. Lors du passage du courant alternatif par l'enroulement d'excitation de la machine électrique, il apparaît dans le circuit magnétique un flux magnétique alternatif. Le flux magnétique alternatif traverse l'enroulement du rotor 9 et y produit un moment de reptation de sorte que le rotor 9 commence à tourner. Le circuit magnétique proposé peut etre utilisé dans des machines électriques à courant continu et ou à courant alternatif de différents types. Le circuit magnétique propose peut être utilisé avec un maximum d'efficacité dans les stators des machines électriques asynchrones et synchrones. -REVENDICATIONS 1. Noyau magnétique de machine électrique comportant une partie dentée et une culasse couplé magnétiquement à celle-ci et réalisé en une bande, caractérisé en ce que la culasse (3 , 11, 15) se présente sous la forme d'au moins une bande (85 ondulée selon l'axe géométrique (7) du noyau magnétique (1). 2.,Noyau suivant la revendication l,-caractérisé en ce que la culasse (11) est composite selon l'axe géométrique (7) du noyau magnétique (1) chaque-partie constitutive (12,13,14) de la culasse (11) étant réalisée en une bande ondulée distincte. 3. Noyau suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la culasse (15). est démontable suivant le périmètre du noyau magnétique, chaque partie etant réalisée en une bande ondulée distincte. 4, Noyau magnétique suivant ltune quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce qu'entre la culasse (3) et la partie dentée (2) est disposée une garniture d'isolation (10).