Brevet FR2535920A1 — publié le 19840511

CIRCUIT MAGNETIQUE EN PLUSIEURS PIECES POUR UNE MACHINE ELECTRIQUE La présente invention s'applique dans le domaine de la construction électromécanique, en particulier, aux circuits magnétiques en plusieurs pièces,de machines électriques. Elle s'applique plus particulièrement aux machines électriques a courant alternatif sans pôles saillants. On connaît un circuit magnétique en plusieurs pièces pour machine électrique (brevet américain 3.983.435), doté dcune culasse enroulée en un ruban ferromagnétique, et d'une zone de denture, réalisée à l'aide d'un ruban plié en accordéon. Les encoches de la zone de denture sont ouvertes du côté de l'alésage interne d'entrefer du stator de la machine électri- que. Les encoches étant ouvertes vers l'entrefer, les paramètres énergé- tiques du stator sont sensiblement réduits.La couche de denture qui adhère par Ses entredents à l'alésage interne de la culasse constitue une structure "faible" au point de vue mécanique, car toutes les sol licita- tions mécaniques appliquées a la zone de denture-se concentrent sur l'en redents dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur du ruban plié. Après l'assemblage du circuit magnétique, il est prevu une opération d'usinage qui consiste à faire disparaître les arêtes des plis, ce qui pose un problême lors de la production des machines electriques en grande série, car ceci augmente la quantite de travail nécessaire pour leur fabrication. On connaît par ailleurs un circuit magnétique én plusieurs pièces pour machine electrique (certificat d'auteur de 1'URSS nO 584392) comportant une culasse et une zone de denture, réalisée en un ruban plié avec des encoches ouvertes vers la culasse, la largeur du ruban gaufré étant alors egale a la longueur du circuit magnétique en plusieurs pièces. Dans le circuit magnétique en plusieurs pièces connu, le flux magnétique venant de l'entrefer arrive dans les plis des dents, puis, par deux parcours magnétiques parallèles, (qui sont les arêtes du pli) se dirige vers la culasse par le circuit de fer. Lorsqu'ils se rencontrent dans l'arête du pli, les flux magnetiques saturent le fer. L'induction magnétique dans cette zone atteint 2,1 à 2,5 T. Ainsi l'arête du pli se trouve saturée à un tel point, que la perméabilité magnétique de l'acier est alors voisine de la perméabilité magnétique de l'air. Sur cette zone du circuit magnétique en plusieurs parties, la réluctance magnétique du métal croit notablement et le flux magnétique s'avère partiellement dispersé. A cause de la saturation de l'arête, l'entrefer entre la zone de denture et la culasse et dans lequel penètre le flux dispersé, est artificiellement augmenté. De ce fait, on observe dans un tel circuit magnétique en plusieurs pièces un échauffement exagéré du fait des pertes élevées dans le fer, car les valeurs accrues de l'induction dans la zone de denture augmentent les pertes fer. Les arêtes des plis accroissent le facteur d'entrefer, ce qui réduit le rendement de la machine. L'invention vise à réaliser un circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique avec une géométrie de la zone de denture permettant de réduire les flux de dispersion du flux magnétique principal, ainsi que le facteur d'entrefer et d'améliorer le rendement de la machine électrique. L'essentiel de l'invention consiste en ce que dans un circuit ma gnétique en plusieurs pièces pour machine électrique, comportant une culasse et une zone de denture, réalisée en un ruban plie en accordéon formant des encoches pour recevoir l'enroulement et ouvertes vers la culasse, la largeur du ruban plié étant égale à la longueur du circuit magnétique, selon l'invention le ruban plie comporte des decoupages rectangulaires réalisés du côte de l'un des bords de pliage du ruban plié et formant un canal dans lequel est placée la culasse, la profondeur et la largeur des découpages rectangulaires étant respectivement égales à la longueur du circuit magnétique de la culasse et a la largeur de la culasse. L'invention permet d'améliorer le rendement de la machine électrique grâce à la réduction des pertes dans le fer de la zone de denture et à la réduction du facteur d'entrefer. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé, ou: - la figure 1 représente en vue de dessus une partie d'un circuit magnétique en plusieurs pièces pour un stator, selon l'invention; - la figure 2 est une coupe-selon la ligne III-III de la figure 1; - la figure 3 montre en perspective avec arrachements une partie d'un circuit magnétique. en plusieurs pièces d'une ma chine électrique à entrefer axial, selon l'invention; - la figure 4 montre une partie du ruban ferromagnétique avec sa ligne de coupe, utilisé selon l'invention. Le circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique tel que représenté sur la figure 1 comporte une culasse 1 et une zone de denture 2, réalisée à l'aide d'un ruban 3 plis en accordéon qui forme des encoches 4 ouvertes vers la culasse 1 pour recevoir un enroulement 5. Le ruban en accordéon 3 comporte des découpages rectangulaires 6 (figure 2) réalisés du côté de l'un des bords de pliage, dans lequel est placee la culasse 1. La profondeur du découpage 6 est égale à la longueur du circuit magnétique de la culasse 1, et la largeur du découpage est égale à la-largeur de-la culasse 1. Le découpage 6 se situe entre les dents 7 de la zone de denture 2 et l'entredent 8 de liaison entre les dents 7. Une telle réalisation du circuit magnétique pour une machine élec- trique permet de réduire le courant d'aimantation grâce à un trajet plus favorable du flux magnétique, car la zone de denture 2 (figure 1) entre en contact avec la culasse. 1 à travers le bord du ruban plié 3. La culasse 1 qui se trouve à l'interieur du ruban plié 3 peut être entourée par l'enroulement 5 et de ce fait le flux traversant l'enroulement est augmente, ce qui permet d'économiser sur le matériau conducteur de l'enroulement. Les sommets des plis de la bande orientés vers la culasse 1 possèdent une surface lisse, ce qui réduit le coeffici-ent d'entrefer du côte de la culasse 1 et permet d'ameliorer les paramètres énergétiques de la machine électrique. La figure 3 représente une partie du circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique à entrefer axial. La zone de denture 2 est réalisée en un ruban de tôle ferromagnetique 9 (figure 4), qui est divisée selon la ligne 10 en deux rubans emboités 11, dont chacun est plié en accordéon pour obtenir le ruban plié 3. Au cours du pliage en accordeon, on deforme les saillies 12 pour former les arêtes du pli et, les arêtes adjacentes forment l'une par rapport à l'autre un angle de 1804. Pour une machine electrique cylindrique, la zone de denture 2 (figure 1) est enroulée en cylindre et on introduit la culasse 1 dans le canal 6 en la raccordant ainsi à la zone de denture 2. Le ruban plié 3 remplit alors deux fonctions : sa partie interne (par rapport à la culasse) constitue la zone de denture 2, et sa partie extérieure constitue les nervures de refroidissement. Dans ce dernier cas, l'enroulement conducteur 5 est placé seulement dans la zone de denture. L'entredent 8 constitue également un élément échangeur de chaleur à travers lequel la chaleur passe de la zone de denture 2 et de l'enroulement 5 aux nervures de refroidissement. Une machine électrique équipée du circuit magnétique selon l'invention n'a ainsi pas besoin d'un carter ou d'une enveloppe dotée d'ailettes de refroidissement. Dans le cas d'une machine à entrefer axial, la culasse 1 (figure 3) est entouree par la zone de denture 2 et ses extrémités sont mises bout à bout. il est bien connu que dans les machines électriques à entrefer axial les déformations importantes des circuits magnétiques dues aux champs magnétiques provoquent des collages du rotor contre le stator. Ce phénomène est particulièrement gênant pour les machines à entrefer axial de moyenne puissance. La structure proposée par l'invention evite la déformation éventuelle du circuit magnétique, car les arêtes des plis sont disposees radialement et sont orientées en travers des couches de la culasse 1, tandis que la zone de denture 2 elle-même est raccordée par un entredent 8 à l'autre côté de la zone de denture 2, qui en s'appuyant contre la culasse retient l'ensemble de la denture en empêchant son deplacement en direction du circuit magnétique opposé (du stator ou du rotor-de la machine électrique). Pour réaliser le circuit magnétique en plusieurs pieces d'un rotor à enroulement en court-circuit, on reunit d'abord la zone de denture 2 (figure 3) à la culasse 1, et ensuite on met en place dans les encoches 4 l'enroulement en court-circuit. L'invention permet d'améliorer les caractéristiques et les performances énergétiques des machines électriques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses- varian tss accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDI CATION Circuit magnétique en plusieurs parties pour une machine électrique, comportant une culasse et une zone de denture réalisée en un ruban plié en accordéon formant des encoches pour recevoir un enroulement conducteur et ouvertes vers la culasse3 la largeur du ruban plié étant égale à la longueur du circuit magnétique en plusieurs pièces, caractérise en ce que le ruban plie 3) comporte des découpages rectangulaires (6), réalisés du côte de l'un des bords de pliage et formant un canal, dans lequel est placée la culasse (1), la profondeur et la largeur des découpages rectangulaires (6) étant, respectivement, égales à la longueur du circuit magnetique de la culasse (1)-et a la largeur de la culasse (1).