Brevet FR2531820A1 — publié le 19840217

La présente invention concerne les constructions électromécaniques et a notamment pour objet un circuit magnétique divisé de machine électrique. L'application de l'invention est dlune efficacité maximale dans les machines électriques à courant continu ou à courant alternatifç de faible ou de moyenne puissance, tant d'un usage industriel général ou que d'unusage spécial. La fiabilité et la -longévité en service comptent parmi les principales exigences auquelles doivent satisfaire les- machines électriques En outre, le coefficient dgutilisation des matériaux est luune des principales caractéristiques économiques des machines. C'est pourquoi l'orientation la plus avancée de la fabrication des machines électriques est celle gui-consiste à combiner une technologie de fabrication sans déchets du circuit magnétique, qui est la partie de la machine éléctrique qui nécessite le plues de métal pour sa fabrication, avec une conception dudit circuit magnétique permettant d'obtenir la fiabilité et la longévité voulues des machines électriques. Ce probleme est partiellement résolu dans un circuit magnétique cylindrique divisé de machine électrique (c0 ,par exemple, le brevet Grande-Bretagne NO 1524638, cl. H02K 1/06) comprenant une culasse cylindrique formée d'une feuillard ferromagnétique enroulé en hélice. A cette culasse est adjacente une couche à denture réalisée en feuillard ferromagnétique ondulé, dont les cannelures sont disposées radialement par rapport à la su-rface latérale de la culasse et forment des rainures destinées à recevoir l'enroulement. Les parties du feuillard qui sont disposées entre les cannelures sont orientées vers l'entrefe. du rotor et du stator, en formant une rainure fermée pour ledit enroulement. La présente, dans le circuit magnétique ainsi réalisé, de la rainure fermée nécessaire pour assurer la liaison magnétique entre les dents de la couche à denture formant un écran magnétique, conduit à des pertes thermiques supplémentaires dues à l'échauffement du circuit magnétique. Cet échauffement est du aux courants de Foucault créés dans l'écran magnétig-ue ainsi formé. Il en résulte une réduction du rendement de la machine électrique. En outre, le fait que l'enroulement soit disposé dans les rainures ouvertes du câté de la culasse complique son montage avec la couche à denture à l'intérieur de la culasse, de sorte que isolation de l'enroulement risque d'entre endommagé pendant ce mont-age. Ce problème est partiellement résolu dans un circuit magnétique divisé de machine électrique, comprenant une culasse à laquelle est adjacente une couche à denture réalisee en feuillard ferromagnétique ondulé dont les ondulations sont disposées sensiblement perpendiculaire- ment à la culasse, chacune des dents de la couche a denture étant formée par au moins deU2 ondulations et les rainures recevant l'enroulement étant formées par les parois des ondulations des dents voisines et par les parties du feuillard qui sont disposées entre ces (cf., par exemple, le brevet états Unis Nc3983435, cl. H02K 1/06) Dans ce circuit magnétique divisé, chaque dent comporte un élément auxiliaire réalisé en tôle ferroma magnétique. Cet élément ausilisire est disposé entre les ondulations formant la dent et réalisé sous forme d'une plaquette pliee en aeu dont les extrémités sont rabattues vers les rainures d::enrolement correspondantes de manière à former des rainures à demi fermées Ces éléments auxiliaires provoquent une baisse des paramètres énergétiques de la machine électrique et, en particulier, diminuent son coefficient de puissance par suite de l'accroissement du courant de magnétisation du aux jeux technologiques prevus entre les éléments supplémentaires et les ondulations de la zone à denture. En outre, les éléments auxiliaires compliquent la fabrication et le montage du circuit magnétique et diminuent la sécurité de fixation de l'enroulement, ces éléments pouvant quitter leur logement pendant le fonctionnement de la machine électrique et tomber. On s'est donc proposé de mettre au point un circuit magnétique divisé de machine électrique, dans lequel la rainure recevant l'enroulement serait formé d'un feuillard ondulé continu de manière à améliorer les paramètres énergétiques de la machine électrique et la sécurité de fixation de l'enroulement. Ce probleme est résolu à l'aide d'un circuit magnétique divisé de machine électrique, comprenant une culasse à laquelle est adjacent une couche à denture réalisée en feuillard ferromagnétique- ondulé, dont les ondulations sont disposées sensiblement perpendiculairement à la culasse, chacune des dents de la couche à denture étant formée par au moins une ondulation et les rainures pour l'enroulement étant formees par les parois des ondulations voisines ét par les-parties du feuillard disposées entre elles, caractérisé, selon l'invention, en ce que le sommet de l'une des ondulations formant chaque dent et adjacent à la rainure d'enroulementtorrespondante est rabattu vers cette rainure en recouvrant la fente. I1 est préférable que, dans le cas ou chaque dent est formée d'au moins trois ondulations, le sommet de la deuxième-ondulaton adjacente à la rainure d'enroulement correspondante soit rabattu dans le sens opposé au sommet rabattu de la première ondulation adjacente à cette rainure. I1 est également avantageux que, dans le cas ou chaque dent est formée d'au moins quatre ondulations, les parois dés ondulations extrêmes présentent une longueur supérieure à la longueur des parois des ondulations intérieures d'une valeur égale a la longueur des sommets rabattus de ces ondulations. Dans tous les modes de réalisation du circuit magnétique faisant l'objet de l'invention, les rainures recevant l'enroulement sont-à demi fermées du point de vue du déroulement des processus électromagnétiques, ce qui permet d'obtenir des caractéristiques énergétiques élevées de la machine électrique. La possibilité de former une rainure à demi fermée aussi bien avant qu'après la pose de l'enroulement dans la rainure permet d'élargit les possibilités technologiques de montage de la machine électrique. La possibilité de fermer partiellement ou complètement la fente de la rainure d'enroulement par les sommets des ondulations permet d'assurer une bonne sécurité de fixation de l'enroulement. L"invention sera mieux comprise et d'autre buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans-lesquels :: - la figure 1 représente une vue de face d'une machine électrique à courant alternatif à circuit magnétique divisé (coupes locales du stator et du rotor), d'après l'invention - la figure 2 représente une partie du circuit magnétique divisé du stator de la machine électrique, dont les dents de la couche à denture sont formées par trois ondulations, selon l'invention - la figure 3 représente la même partie que la figure 2 dans le cas où les dents de la couche à denture du circuit magnétique sont formées par quatre ondulations, selon l'invention ; - la figure 4 représente la même partie que la figure 3 dans le cas où l'alésage intérieur du circuit magnétique est soumis à l'usinage, selon l'invention. Le circuit magnétique divisé de machine électrique comprend une culasse 1 (figure 1) à laquelle est adjacente une couche à denture 2 réalisée en feuillard ferromagnétique ondulé, dont les ondulations 3- sont disposes sensiblement perpendiculairement à la culasse 1. La disposition des ondulations 3 determine l'orientation du flux magnetique + vers la culasse 1 à travers l'entrefr 4 du rotor 5 et du stator 6 (l'orientation du flux magnétique est indiquk sur le dessin par des flèches) Chacune des dents de la couche à denture 2 est formée d'au moins une ondulation 3 et les rainures 7 pour l'enroulement 8 sont formées par les parois des ondulations voisines 3 et par les parties 9 du feuillard qui sont disposées entre elles. La description ciadessus s'applique également au circuit magnétique du stator et à celui du rotor de la machine électrique et concerne notamment un mode de réalisation du circuit magnétique de stator. Dans le mode de réalisa tion décrite du circuit magnétique du stator 6/chaque dent est formée de deux ondulations 3 Le sommet de l'une de ces ondulations 3, adjacente à la rainure 7 correspondante, est rabattu vers cette rainure 7 en fermant partiellement la fente de ladite rainure. Dans le mode de réalisation décrit du circuit magnétique du rotor 5, chaque dent est formée par une seule ondulation 11 dont le sommet 12 est rabattu du côté de la rainure 13 correspondante recevant l'enroulement 14 en fermant ainsi complètement la fente de la rainure 13. En ce cas, le sommet rabattu 12 et la partie 15 du feuillard comprise entre les ondulations 11 forment une rainure fermée 13, ce qui permet une meilleure pose de l'enroule- ment coulé 14. Les modes de réalisation décrits ci-dessous du circuit magnétique divisé dune machine électrique sont ceux d'un circuit magnétique de stator. Dans le cas où chaque dent de la couche à denture 2 est formée d'au moins trois ondulations 3 (figure 2), le sommet 10 de la deuxième ondulation 3 adjacente à la rainure 7 correspondante pour 18enroulement 8 est rabattu dans le sens opposé au sommet rabattu 10 de la première ondulation 3 adjacente à cette rainure 7. La fente de la rainure 7 est alors partiellement fermée par les sommets rabattus 10 des deux ondulations 3, ce qui permet de régulariser le champ magnétique au-dessous de la rainure 7 et d'améliorer ainsi les caractéristiques énergétiques de la machine électrique par rapport au mode de réalisation du circuit magnétique décrit plus haut. Suivant un autre mode de réalisation du circuit magnetique, les sommets rabattus 10 des ondulations 3 se touchent. Ceci permet une fixation solide de 1' enroulement 8 dans la rainure 7. Dans ce cas, les processus electroma- gnétiques se déroulant dans les dents sont analogues aux processus caractéristiques des rainures a demi Cermees. Ceci résulte de la grande résistance an flux magnétique entre les sommets des ondulations et-a la surSaturrTiOn de ces sommets, de sorte qu'il se produit une dispersion du flux magnétique à la jonction. Dans le cas où chaque dent est formée d'au moins quatre ondulations 3 (f igures3, 4), les parois des ondula- lations 3 extrêmes présentent une longueur supérieure à la longueur des ondulations 3 intérieures d'une valeur "a" égale à la longueur des sommets rabattus 10 de ces ondulations 3. Pour obtenir les cotes voulues du circuit magnétique et améliorer les caractéristiques énergétiques de la machine électrique, l'alésage intérieur 16 (figure 4) du circuit magnétique est soumis à un usinage. Le circuit magnétique divisé de machine électrique est fabrique comme suit. Un rouleau d'acier pour usages électrotechniques est découpé en feuillards dont la largeur est égale à la hauteur de la culasse 1 (figures 1 à 4), lorsqu'il s'agit d'une culasse de stator cylindrique. Ces feuillards sont ensuite enroulés "sur champ" de manière à former un cylindre dont la longueur est égale à la longueur du circuit magnétique. S'il s'agit d'une culasse de rotor, cette culasse peut être réalisée sous forme d'un cylindre massif. La couche à denture 2 est fabriquée, elle aussi, en tôle d'acier découpée en feuillards dont la largeur détermine la longueur du circuit magnétique. Ces feuillards sont pliés par un procédé connu de manière à former des ondulations 3 formant des dents et à former entre les ondulations 3 une rainure 7 pour l'enroulement 8. Dans le cas où les dents de ia couche à denture sont formées par au moins quatre ondulations 3 (figures 3,4), il est prévu que la longueur des ondulations-3 intérieures de la dent soit égale à la hauteur de la couche à denture, et que la longueur des ondulations 3 extrêmes soit supérieure d'une valeur "a". A ce stade de la fabrication de la couche à denture, les rainures 7 recevant l'enroulement 8 sont ouvertes, de sorte qu'on peut y poser l'enroulement 8 préalablement formé en sections rigides. Après la pose de l'enroulement 8 dans les rainures 7, les sommets saillants 10 des ondulations 3 extrêmes sont rabattus du côté de la rainure 7 à laquelle ils appartiennent, de manière à fermer partiellement ou complètement la fente de la rainure 7. Suivant une variante, les-sommets 10 des ondulations 3 extrêmes sont rabattus du côté de la rainure 7 avant que l'enroulement 8 y soit posé L'enroulement 8 est alors monté fil à fil et posé à travers la partie ouverte de la fente de la rainure 7. Lorsque la pose de l'enroulement 8 dans les rainures 7 est terminée, la couche à denture est imprégnée pour fixer rigidement les spires de l'enroulement 8, puis elle est séchée et montée dans l'alésage intérieur de la culasse 1. Si nécessaire, la surface de la couche à denture 2 tournée vers la culasse 1 peut être préalablement soumise à un usinage. Après le montage de la couche à denture 2 sur la culasse 1, on peut imprégner le stator encore une fois (le rotor représenté sur la figure 1 étant à enroulement coulé) et usiner les surfaces du circuit magnétique du stator et du rotor orientées vers l'entrefer 4 (figure 1). REVENDICATIONS 1. Circuit magnétique divisé de machine électrique, du type comprenant une culasse (1) à laquelle est adjacente une couche à denture (2) réalisée en feuillard ferromagnétique ondulé dont les ondulations (3) sont disposées sensiblement perpendiculairement à la culasse (1), les dents de la couche à denture étant formées par au moins une ondulation (3) et les rainures (7) recevant l'enroulement (8) étant formées par les parois des ondulations (3) voisines et par les parties (9) du feuillard qui sont disposées entre elles, caractérisé en ce que le sommet (10) de l'une des ondulations (3) formant chaque dent et adjacente à la rainure (7) correspondante est rabattu du côté de cette rainure demanière à fermer la fente de celle-ci. 2. Circuit magnétique divisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas ou chaque dent est formée par au moins trois ondulations (3), le sommet (10) de la deuxième ondulation (3) adjacente à la rainure (7) correspondante est rabattu dans le sens opposé au sommet rabattu (10) de lapremièreondulation (3) adjacente à cette rainure (7). 3. Circuit magnétique divisé selon l'une des revendications 1 et2, caractérisé en ce que, dans le cas où chaque dent est formée par au moins quatre ondulations (3), les parois des ondulations (3) extrêmes présentent une longueur supérieure à la longueur des ondulations (3) intérieures d'une valeur égale à la longueur (a) des sommets rabattus (10) de ces ondulations (3).