Brevet FR2531583A1 — publié le 19840210

" Moteur synchrone et asynchrone combiné ". L'invention a pour objet une sortie de moteur syn- chrone unipolaire dans lequel le rotor est constitué par un système d'excitation unipolaire synchrone et par une cage amortissante de construction robuste disposés l'un derrière l'autre en direction axialeainsi que par un stator commun avec un enroulement de stator à un ou plu- sieurs brins disposé sur un paquet de tales de stator annulaire. L'invention a pour but de créer, par combinaison d'un rotor asynhrone en court-circuit avec un rotor syn- chrone excité par aimants permanents, un moteur d'entrai- nement ayant, avec de faibles dimensions extérieures, un bon couple de démarrage, un couple de synchronisme élevé et une vitesse de rotation nominale constante égale à la- vitesse de rotation de synchronisme. L'invention concerne à cet effet un moteur du type ci-dessus caractérisé en ce que le rotor est divisé, en plusieurs rotors élémentaires notamment en trois rotors élémentaires montés sur un arbre commun et assemblés solidairement avec lui en étant disposés l'un à côté de l'autre en direction axiale, au moins l'un d'entre eux étant formé par un empilage de tôles-et étant muni d'une cage en court-circuit, et au moins l'un d'entre eux étant constitué par des aimants permanents en forme de coquil- les ou annulaires, par une culasse en fer doux et par un moyeu central perforé en matière non-aimantable portant les aimants permanents et la culasse en fer doux, deux des trois rotors élémentaires présentant entre eux la même construction et le troisième rotor étant disposé, au moins approximativement, au milieu entre les deux autres rotors. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un premier exemple de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue similaire d'un second exemple de réalisation; la figure 3 est une vue partielle représentant une variante de réalisation. Le moteur synchrone et asynchrone combiné repré- senté sur la figure 1 comporte un paquet de tôles de sta- tor 1 réalisé avec d-es lamelles en tale empilées ou avec un feuillard continu enroulé sur chant avec un enroulement 2 à deux brins ou davantage qui est introduit dans le paquet de tales de stator 1 sur toute la longueur de celui-ci Un rotor commun 3 est monté pour tourner sui- vant l'axe du paquet de tales de stator 1, ce rotor étant à son tour constitué par un rotor élémentaire 4 en tôles avec une cage en court-circuit 5 et par deux ro- tors élémentaires de moteur synchrone 6 et 7 disposés de part et d'autre Les deux rotors élémentaires extérieurs 6 et 7 sont, conjointement avec le troisième rotor élé- mentaire 4, assemblés solidairement entre eux sur un ar- bre commun 12. Les rotors élémentaires de moteur synchrone 6 et 7 situés à l'extérieur sont, conformément à la demi-coupe radiale représentée sur la moitié gauche de la figure 1, constitués par deux aimants permanents 9 en forme de demi- anneau, par une culasse en fer doux 10 portant les aimants permanents et par un moyeu central perforé 8, réalisé en aluminium ou en matière plastique et engagé sur une par- tie cannelée 11 de l'arbre 12. Le rotor élémentaire de droite 7 est constitué de façon similaire au rotor élémentaire de gauche 6 décrit cidessus En moyenne, le troisième rotor élémentaire 4 présente une longueur égale sensiblement à une valeur comprise entre deux et trois fois la longueur axiale d-'une rotor élémentaire extérieur 6 ou 7 La longueur du troi- sième rotor 4 est déterminée suivant le coup Le de démar- rage désiré Les barres de son enroulement en court-cir- cuit 5, non représentées en détail, sont parallèles à l'axe ou s'étendent de façon connue avec une légère incli- naison Ces barres sont reliées entre elles sur les cotés frontaux du rotor par des bagues de court-circuit moulées. Ces bagues sont situées en face et à faible distance axiale des faces frontales intérieures des rotors élémen- taires 6 et 7 Par les conduits d'air de refroidissement 13 ainsi formés, les pertes thermiques de la machine qui se produisent lors du fonctionnement du moteur sont éva- cuées. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, il est prévu deux rotors en court-circuit élémentaires 24 et 25 constitués par des tôles et disposés à l'exté- rieur sur l'arbre de rotor commun 12 Chacun de ces ro- tors élémentaires extérieurs porte un enroulement en court-circuit 26, 27 Entre ces deux rotors élémentaires extérieurs est disposé le troisième rotor élémentaire 28 constitué à la manière d'un rotor de moteur synchrone. De façon sensiblement similaire aux rotors élémentaires 6 et 7 du premier exemple de réalisation, le rotor élé- mentaire 28 est constitué par deux aimants permanents en forme de coquilles 29, 30, par une culasse en fer doux tubulaire 31 portant ces aimants permanents et par un moyeu perforé 32 en aluminium ou en matière plastique moulée par injection. Comme dans le premier exemple de réalisation, un enroulement de stator commun 2, qui peut également être réalisé à deux brins ou davantage, traverse le moteur sur toute sa longueur axiale Cependant, contrairement au premier exemple de réalisation, le stator peut être divi- sé en trois paquets de tôles de stator élémentaires 33, 34 et 35 qui sont respectivement associés aux rotors élémentaires 24, 25 et 28 et ménagent entre eux des in- tervalles axiaux 37 et 38 pour le passage d'air de refroi- dissement Pour améliorer l'effet de refroidissement, des agitateurs 40 sont disposés sur les faces frontales des enroulements en court-circuit. Conformément à la figure 3, l'utilisation d'élé- ments de concentration de flux 45 peut être avantageuse, ces éléments étant engagés sur les aimants permanents et servant à accroître le flux dans l'entrefer. R E V E N D I C-A TI O N S 1 ) Moteur électrique agencé en tant que moteur synchrone et asynchrone combiné, comportant un enroule- ment de stator à deux brins ou davantage disposé sur un paquet de tôles de stator annulaire et un rotor disposé suivant l'axe de ce paquet, caractérisé en ce que le rotor est divisé en plusieurs rotors élémentaires, notam- ment en trois rotors élémentaires ( 4, 6, 7) montés sur un arbre commun ( 12) et assemblés solidairement avec lui en étant disposés l'un à côté de l'autre en direction axiale, au moins l'un d'entre eux étant formé par un em- pilage de tôles et étant muni d'une cage en court-circuit ( 5), au moins l'un d'entre eux étant constitué par des aimants permanents ( 9) en forme de coquilles ou annulai- res, par une culasse en fer doux ( 10) et par un moyeu central perforé ( 8) en matière non aimantable portant les aimants permanents ( 9) et la culasse en fer doux ( 10), deux des trois rotors élémentaires présentant entre eux la même construction et le troisième rotor étant disposé, au moins approximativement, au milieu entre les deux au- tres rotors. ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième rotor élémentaire ( 4) est egencé en tant que rotor en court-circuit, sa longueur axiale étant choisie de préférence sensiblement égale au double de la longueur axiale de chacun des deux rotors élémen- taires extérieurs ( 6, 7) constituant respectivement un élément d'un moteur synchrone. ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux rotors élémentaires ( 24, 25) du même type de construction disposé sur les deux côtés frontaux du rotor, sont agencés en tant que rotors en court-cir- cuit. ) Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le paquet de tôles du stator est divisé en trois paquets de tôles élémentaires ( 33, 34, 35), ménageant entre eux un intervalle axial ( 37, 38), et portant cepen- dant le même enroulement de stator ( 2) pour les trois paquets de tales élémentaires, cet enroulement étant con- tinu en direction axiale. ) Moteur selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que des agitateurs ( 40) sont disposés sur les faces frontales des rotors annulaires en court-circuit. 60) Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des fentes d'air de refroi- dissement ( 37, 38) sont prévues entre les rotors élémen- taires intérieurs ( 4, 28) et les deux rotors élémentaires extérieurs ( 6, 7; 24, 25), ces -Fentes étant formées par des intervalles axiaux entre ces rotors élémentaires et étant reliées à des passages d'air des moyeux des rotors élémentaires extérieurs. ) Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des éléments de concentration de flux ( 45) sont disposés sur les aimants permanents du côté de l'entrefer.