Brevet FR2536917A1 — publié le 19840601

CIRCUIT MAGNéTIQUE EN PLUSIEURS PIECES POUR UNE MACHINE ELECTRIQUE La présente invention s'applique dans le domaine de l'électrotech- nique à un CirCuit magnétique en plusieurs pieces pour machines électriques. L'invention trouvera sa meilleure application pour la réalisation des stators fixes et des induits tournants des machines électriques dont la zone de denture est realisée en tôle ferromagnétique mince pliée dans le sens axial, tandis qu'entre les dents est amenagé un entrefer d'assemblage. On connait un circuit magnétique en plusieurs pièces pour machine électrique comportant une culasse et une zone de denture ondulée (brevet britannique 1524638) realisee en un ruban continu de materiau ferroma gnétique formant des dents et des rainures pour recevoir l'enroulement électrique, et avec un entrefer d'assemblage entre les dents et la culasse. Une telle construction du circuit magnétique implique-une réluctance magnétique élevee des entrefers d'assemblage due à la largeur invariable des dents du côté des entrefers d'assemblage, ce qui, en définitive, conduit à la diminution des parametres energétiques (rendement et facteur de puissance) de la machine -On connaît egalement un stator de machine électrique (brevet américain 3983435), comportant une culasse et une zone de denture ondulee realisée en un ruban continu de tôle ferromagnétique possédant des dents et des rainures pour recevoir l'enroulement, des encoches en matériau ferro- magnétique avec des bases, des parois latérales et des cambrures des parois latérales possédant une longueur égale à la longueur de la zone de denture et recouvrant la partie ouverte de la rainure du côté opposé aux barrettes de fermeture de la rainure. entre les dents de la zone de denture. Cette construction complique la technologie de fabrication de la zone de denture du fait de la présence d'une rainure supplémentaire pour les encoches. La fixation des encoches dans la rainure complémentaire est peu fiable à cause du parallélisme des parois de la rainure et des encoches, et la machine électrique presente des caractéristiques énergétiques altérées à cause de la présenced'un entrefer d'assemblage supplémentaire entre les dents et les encoches. La présente invention a pour but la création d'un circuit magnéti- que en plusieurs pièces pour machine électrique, dans lequel la réduction de la réluctance du circuit magnétique permettrait de simplifier la technologie de fabrication de-la zone de denture, d'améliorer les paramètres énergétiques de la machine et d'augmenter la fiabilité de la fixation des encoches dans la zone de denture. La solution consiste en ce que, dans le circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique, comportant une culasse, une zone de denture ondulée, réalisée en un ruban conti-nu de tôle ferromagnétique comportant des dents et des rainures pour recevoir l'enroulement, des encoches en tôle ferromagnétique avec des bases, des parois latérales, et des cambrures des parois latérales possédant une longueur égale à la longueur de la zone de denture, et recouvrant les parties ouvertes des rainures du côté opposé aux barrettes de fermeture des rainures entre les dents de la zone de denture, selon l'invention, les encoches sont disposées dans les rainures tandis que les parois latérales des encoches et des -rainures comportent une surface de contact commune. il est avantageux de recouvrir avec les cambrures des parois latérales des encoches les parties ouvertes des'rainures tandis que les bases des encoches présentent une surface de contact commune avec les barrettes de fermeture des rainures. En variante, les bases des encoches peuvent recouvrir les parties ouvertes des rainures, tandis que les cambrures des parois latérales présentent une surface de contact commune avec les barrettes des rainures. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les encoches sont isolées électriquement sur leur face interne avant d'être placées dans les rainures. On peut également prévoir que l'épaisseur de la tôle des encoches et l'épaisseur du ruban de la zone de denture sont différentes. La presente invention permet d'améliorer les paramètres energe- tiques (le rendement et le facteur de puissance de la machine électrique) grâce à I'élimination d'un entrefer d'assemblage supplémentaire entre les dents de la zone de denture et les cambrures des parois latérales des encoches. La présente invention permet également de simplifier la technologie de fabrication de la zone de denture et d'améliorer la qualitede la fixation des encoches dans la zone de denture. D'autres buts, avantages et caracteristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation faite à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexe qui représente: - à la figure 1 la coupe transversale d'une moitié du circuit magne tique en plusieurs parties d'une machine electrique avec des encoches, selon- l'invention; - aux figures 2-a, b-, c, d - diverses formes d'encoches, selon l'in vention; - à la figure 3 la sequence de pose de l'enroulement dans les rainures de la zone de denture du stator, lors de l'utilisation d'encoches avec des cambrures réalises seulement après la mise en place de l'-enroulement, selon l'in vention;; - à la figure 4 la sequence de pose de l'enroulement dans les rainures de la zone de denture du stator, lors de l'utilisation d'encoches avec des cambrures partiellement formées, selon l'invention; - à la figure 5 un secteur de la zone de denture du stator en coupe, avec l'enroulement et des encoches présentant une base et une seule paroi laterale avec une cambrure, selon l'invention; - à la figure 6 une coupe transversale d'une partie de la zone de denture du rotor avec ltenroulement, lors de l'utilisa tion d'encoches à cambrures préformées avec des parois latérales, selon l'invention; ; - à la figure 7 une coupe transversale d'une partie de la zone de den ture du rotor avec l'enroulement, les encoches à cam brurés preformées et une seule paroi latérale, selon 1 'invention. Le circuit magnétique en plusieurs pièces d'une machine électrique comporte une culasse 1-(fi-g. 1) du stator-et une culasse 2 du rotor, une zone dedenture ondulée 3 du stator et la zone de denture'ondulée 4 du rotor ainsi que dès encoches 5. Des rainures 6 du stator pour recevoir l'enroulement sont formees par des dents 7 de la zone de denture 3 du stator et par des barrettes 8 de la rainure 6, tandis que des rainures 9 du rotor pour recevoir l'enroulement sont formées par des dents 10 de la zone de denture 4 du rotor et par des barrettes 11 de la rainure 9. Les encoches 5 du rotor et du stator qui sont realisées en tôle ferromagnétique, possedent une base 12 et des parois laterales avec- des cambrures 13.La zone de denture 3, 4 est réalisée dans un ruban continu de tôle ferromagnétique. a longueur des encoches 5 est égale à la longueur de la zone de denture 3, 4. Les encoches 5 recouvrent la partie ouverte de la rainure 6, 9 du côté oppose aux barrettes 8, 11 de la rainure 6, 9, entre les dents 7, 10 de la zone de denture 3, 4. Les encoches5sontdisposées dans les rainures 6, 9 et les parois laterales des encoches 5 et des rainures 6, 9 possèdent une surface de contact commune. Sur le rotor, les bases 12 des encoches 5 recouvrent la partie ouverte des rainures 9, tandis que les cambrures des encoches 5 possèdent une surface de contact commune avec les barrettes 11 des rainures 9. Sur le stator, les cambrures 13 des parois laterales des encoches 5 recouvrent la partie ouverte des rainures 6, et les bases 12 des encoches 5 presentent une surface de contact commune avec les barrettes 8 des rainures 6. On a désigné par b1 la largeur de la rainure 6, 9 de la zone de denture 3, 4, et par ba la largeur totale d'une dent; 61 est l'entrefer d'assemblage entre la culasse 1 du stator et la zone de denture; 62 est l'entrefer d'assemblage entre la culasse 2 du stator et la zone de denture; 6 est l'entrefer de service entre le stator et le rotor. Les encoches 5 (fig. 2) peuvent présenter diverses formes: - avec des cambrures 13 préformees (fig. 2a, b); - avec des cambrures partiellement formées (fig. 2c, d). Les encoches 5 (fig. 2d) peuvent être réalisées avec une seule paroi latérale. Pour simplifier la technologie d'isolement des rainures 6, 9 (fig. 1) les encoches 5 (fig. 2a, c, d) peuvent comporter une couche d'isolement 14 préalablement déposée sur leur surface interne avant de les installer dans la rainure 6, 9. On a désigné par b3 la plus grande largeur de l'encoche 5. Sur les figures 3 et 4 est représentée la séquence de la mise en place de l'enroulement 15 dans les rainures 6 du stator avant la fermeture des cambrures 13 de l'encoche 5 (fig. 3) et après que les cambrures 13 (fig. 4) de l'encoche 5 ont été partiellement formées. - dans la position A, la rainure 6 est ouverte et n'a pas encore reçu l'encoche 5; - dans la position B, on a pose, dans la rainure 6, l'encoche 5 dotée d'un isolement intérieur 14 réalise préalablement; - dans la position C, l'enroulement 15 est pose dans la rainure 6; -dans la position D, les cambrures 13 sont réalisées et une cale 16 est placée dans la rainure 6 pour la refermer. La figure 5 représente une coupe transversale de la zone de denture 3 du stator avec l'enroulement 15, lorsqu'on utilise des encoches 5 avec une seule paroi latérale. Avec un tel mode de construction de l'encoche 5, la cambrure 13 est deux fois plus longue que celle réalisée selon les figures3 et 4. L'utilisation d'encoches 5 avec une seule paroi latérale permet de faire varier aisément la largeur totale b2 de la dent 7, 10 du circuit magnétique. Sur les figures 6, 7 est représentée une coupe transversale de la zone de denture 4 du rotor, lorsque les bases 12 des encoches 5 sont disposées du côte de la partie ouverte des rainures 9, tandis que les cambrures 13 des encoches 5 ont une surface de contact commune avec les barrettes 11 de fermeture de la zone de denture A. L'encoche 5 de la figure6 est fermée sur elle-même et sur la figure 7 l'encoche ne présente qu'une seule paroi latérale. Sur les figures 6 et 7 les encoches 5 qui ne sont'pas prévues pour retenir l'enroulement, permettent de réduire la réluctance magnétique du côté des entrefers d'assemblage 6, (figure 1) et 62 et de l'entrefer entre stator et rotor 6. Les encoches 5 peuvent être réalisées en tôle ferromagnétique possedant une épaisseur différente de l'épaisseur des tôles ferromagnetiques de la zone de denture 3, 4, ce qui permet de faire varier la largeur b2 de la dent 7, 10 et la hauteur de la cambrure 13. On donnera plus loin un exemple d'assemblage du circuit magnétique en plusieurs pieces d'une machine électrique en se basant sur l'exemple de l'assemblage du circuit magnétique d'un stator, car l'assemblage du circuit magnétique d'un rotor est effectué de la même façon. La zone de denture 3 (fig. 1) du stator est installée dans la culasse 1 du stator. Puis les encoches 5 sont placées dans les rainures 6 du stator à partir de n'importe quel côté frontal de celui-ci. Pour que les parois de l'encoche 5 adhèrent bien à la paroi de la rainure 6, sous l'effet d'une compression élastique, la paroi ouverte (découpée) de l'encoche 5 présente à l'état libre une largeur b3 supérieure à la largeur b1 de la rainure 6, mesuree au même niveau. Après l'installation des encoches 5 dans la rainure 6, on met en place l'isolement 14 qui peut être déposé au préalable sur la partie in- terne de l'encoche 5, avant son installation dans la rainure 6. Après ceci on place, dans les rainures 6, l'enroulement 15 et la cale 16. Si on installe dans la rainure 6 (fig. 3, 4) l'encoche 5 sans réaliser les cambrures 13 préalablement, ou bien avec seulement une partie des cambrures 13 préalablement realisées, on forme à l'aide de dispositifs spéciaux les cambrures 13 en épousant le diamètre interne du stator après la mise en place de l'enroulement 15. Si necessaire, la surface interne du stator peut être usinée. La particularité essentielle de l'assemblage du circuit magnétique des machines électriques avec des encoches 5 (fig. 6, 7) dont la base 12 est disposée du côté de la partie ouverte de la rainure 9, réside dans le fait que les encoches 5 doivent toujours avoir des cambrures préformées. Il convient de remarquer que dans ce cas, les encoches 5 ne jouent pas le rôle de dispositifs de fixation de l'enroulement 15, mais diminuent seulement la réluctance magnétique dans les entrefers d'assemblage 61 et 62 et dans l'entrefer de service d. Grâce au fait que l'encoche 5 (fig. 1) et la rainure 6, 9 presentent toujours une forme trapézoidale, l'encoche 5 est toujours retenue dans la rainure 6, 9 grâce à sa forme en coin, ce qui augmente lafiabilité de l'assemblage de la zone de denture 3, 4. Du fait qu'entre les dents 7, 10 et l'encoche 5 il n'y a pas d'en- trefer supplémentaire, la réluctance magnétique de l'entrefer de service 6 est ainsi réduite, ce qui améliore les paramètres énergétiques de la machine électrique. D'autre part, le fait que les encoches 5 soient du côte des entrefers d'assemblage ô,,.6, permet d'augmenter la largeur totale b2 de la dent, ce qui diminue encore la réluctance magnétique et, par consequent, améliore les paramètres énergétiques de la machine électrique. Ainsi, l'invention permet de simplifier la technologie de fabrication de la zone de denture, d'ameliorer les paramètres énergétiques de la machine électrique et d'augmenter la fiabilite de la fixation des encoches 5 de la zone de denture 3, 4. Bien entendu, la présente invention n'est pas limite aux modes de réalisation decrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Circuit magnétique en plusieurs pièces pou- une machine elec- trique comportant une culasse et une zone de denture-ondulée, réalisez en un ruban continu de tôle ferromagnétique, comportant des dents et des rainures pour recevoir l'enroulement, des encoches (5)'en tôle ferromagnéti- que avec -des-bases, des parois latérales et dés cambrures des parois latérales possédant une longueur égale à la longueur de la zone de denture et recouvrant les parties ouvertes des rainures du côté opposé aux barrettes de fermeture de ces rainures entre les dents de la zone de denture, caractérisé en ce que les encoches (5) sont disposes dans les rainures (6, 9), tandis que les parois latérales des éncoches (5) et des rainures (6, 9) presentent une surface de contact commune. 2.- Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérise en ce que les cambrures (13) des parois lateralés des encoches (5) recouvrent les parties ouvertes des rainures (6, 9), tandis que les bases (12) des. encoches (5) présentent-une surface due -contact commune avec les barrettes (8,-11) de fermeture des rainures (6, 9). 3.- Circuit magnétique selon la revendication 1, caracterisé en ce que les bases (12) des encoches (5) recouvrent les parties ouvertes des rainures (6, 9) et les cambrures (13) des parois laterales des encoches (5) présentent une surface commune de contact avec les barrettes (8, 11) des rainures (6, 9). 4.- Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 3, carac térisé en ce que les encoches (5) sont isolées électriquement sur leur face interne. 5.- Circuit magnétique selon l'une des revendications 1-à 4, carac -térisé en ce que l'épaisseur du matériau des encoches (5) et l'épaisseur du ruban de la zone de denture (3, 4) sont differentes.