Brevet FR2539257A1 — publié le 19840713

La présente invention concerne la construction de-machines électriques et se rapporte notamment a un circuit magnétique composé de plusieurs pièces, d'une machine électrique. I1 est plus efficace d'appliquer l'invention a des machines électriques à courant continu et alternatif d'une puissance faible et moyenne utilisée tant pour des applications industrielles générales que pour des applications particulières. L'une des conditions imposes aux machines électriques est leur indice de fiabilite et de durée de vie en utilisation. La fiabilité de fonctionnement d'une machine électrique dépend dans une large mesure, des conditions de la disposition de l'enroulement dans les encoches d'un circuit magnétique (endommagements mecaniques, isolation électrique). C'est pourquoi il est nécessaire de créer des conditions favorables pour la technologie de fabrication et pour l'utilisation ulterieure de la machine électrique. On peut atteindre ce but en créant un circuit magnétique dont la fabrication pourrait etrefacile- ment automatisée. De plus, lors de la création d'un circuit magnétique, il faut utiliser, de façon plus complète, le volume du cir- cuit magnétique. On connaît un stator lisse d'une machine électrique (certificat d'auteur de 1'URSS nO 278836, cl.H02K 15/10 rendu public le 21 août 1970) dont la partie active est exécutée en une rangée de paquets composés de conducteurs d'enroulement et d'éléments ferromagnétiques en tale séparés par une couche dtisolation alternés entre eux. La conception connue du circuit magnétique 'assure pas une fixation sare de l'enroulement dans un paquet du fait que les conducteurs des couches inférieures sont attirés sous l'action du champ électrique alternatif vers le rotor tour- nant et pénètrent dans l'entrefer ce qui aboutit à l'-endomma- gement de ltenroulement. En outre, par suite de la disposition de la partie ac tive composée des paquets ae section rectangulaire dans le circuit magnétique cylindrique, des secteurs inactifs se forment entre les paquets contigus De ce fait, le volume du cir cuit magnétique ntest pas utilise totalement. On connatt un stator lisse d'une machine électrique (certificat d'auteur de L'URUS nO 886142 1981, H02K 1/12) comportant une culasse et une zone dentelée composée de paquets constitués par des paires de plaques ayant des rigoles longitudinales orientées l'une vers l'autre. Dans ces rigoles sont logés des conducteurs d'un enroulement. La conception connue du circuit magnétique conditionne une structure irrégulière de l'alésage intérieur du stator ce qui entraine une élévation de ltentrefer et, par conséquent, une réduction du rendement de la machine électrique. En outre, l'assemblage de ce circuit magnétique complique la technologie car on doit, dans ce cas, fabriquer un grand nombre de plaques, les assembler en paquets, en posant l'en- roulement entre ces plaques. De ssus, la fixation des paquets dans un stator est rendue difficile par suite des cales placées dans le stator entre les paquets qui ne permettent pas d'utiliser pleinement le volume d'une machine électrique. Avant l'assemblage d'une machine électrique, il est nécessaire d'effectuer l'usinage de l'alésage intérieur du stator ; en conséquence la main d'oeuvre nécessaire à la fabrication d'une machine croît. Le fait que les dents sont constituées seulement par des paires de plaques diminue le domaine d'emploi de cette conception du circuit magnétique à cause de la largeur limitée de la dent. On s'est donc proposé de mettre au point un circuit magnétique de machine électrique composé de plusieurs pièces qui serait muni d'un élément de liaison des dents de la zone dentelée qui permette de simplifier la technologie de fabrication du circuit magnétique et d'améliorer les caractéristiques énergétiques de la machine électrique. Elle a donc pour objet un circuit magnétique de machine électrique composé de plusieurs pièces comportant une culasse, une zone dentelée dans les encoches de laquelle entre les dents est logé un enroulement, caractérisée en ce que, les dents de la zone dentelée sont liées l'une à l'autre au moins par un élément de fixation rendu solidaire des dents. Pour créer une conception continue de la zone dentelée et fixer l'enroulement dans une position prescrite, il est avantageux que l'élément de fixation des dents de la zone dentelée soit exécuté sous forme d'une tige fixée sur les parties d'extrémité des dents au niveau de leur pied. Dans le but d'accroftre la rigidité de la fixation des dents de la zone dentelée, il est plus avantageux que ltéle- ment de fixation des dents de la zone dentelée soit exécuté sous forme d'une tige pliée périodiquement dont les plis seraient fixés sur les parties d'extrémité des dents, la plus grande hauteur des arêtes des plis étant égale à la hauteur de la dent. Dans le cas ou on pose entre les dents de la zone dentelée un enroulement coulé court circuité, il est nécessaire que l'élément de fixation des dents soit exécuté sous forme d'une tige pliée, dont les plis seraient disposés entre les dents de manière à entourer chaque dent, au moins de trois côtés et que la hauteur des arêtes des plis soit égale à la longueur du circuit magnétique. Dans le but d'améliorer les caractéristiques énergétiques d'une machine électrique, par exemple le rendement, il est utile que chaque pli de la tige pliée constituant l'élé- ment de fixation ait un pliage complémentaire, la hauteur des plis complémentaires étant egale à la largeur du creux entre les dents. Dans le but de simplifier la technologie de fabrication de la zone dentelée, il est préférable que ltélément de fixation des dents de la zone dentelée soit exécuté sous forme d'une tige fixée sur les parties d'extrémité des dents au ni veau de leur pied et d'une tige périodiquement pliée dont les plis seraient placés entre les dents de maniere qu'ils entourent chaque dent au moins de trois cotés la hauteur des arê- tes des plis étant égale à la longueur du circuit magnétique. Pour permettre d'utiliser des éléments de fixation unifiés des dents, il est aussi avantageux que l'élément de fixation des dents de la zone dentelée soit exécuté sous forme de deux tiges pliées périodiquement dont les plis seraient disposés entre les dents de manière qu'ils entourent chaque dent de trois cotés5 que les plis dgune tige pliée périodique- ment soient orientés vers les plis de l'autre tige pliée périodiquement en formant le fond de l'encoche et que la somme des hauteurs des plis de deux tiges soit égale à la longueur du circuit magnétique. Dans le cas de l'utilisation du circuit magnétique de l'invention dans des machines électriques de puissance moyenne avec un stator à encoches semi-fermées il est nécessaire que l'élément de fixation des dents de la zone dentelée soit constituée de deux bandes pliées periodiquement 9 que les plis de chacune d'elles soient disposés entre les dents, en alternance avec les plis de 1'autre bande, un pli par deux encoches, chaque pli étant réalisé avec un jeu orienté le long du circuit magnétique de manière à former une encoche semi-fermée, la hauteur des arêtes des plis étant égale à la longueur du circuit magnétique et la largeur des arêtes des plis étant égale à la largeur d'une encoche semi-fermée. Dans le but de régler la valeur du coefficient de l'entrefer pour les machines électriques de puissance moyenne, il est avantageux que l'élément de fixation des dents de la zone dentelée soit exécuté sous forme d'une bande pliée dont les plis seraient disposés entre les dents et formés par les encoches transversales pratiquées alternativement a' partir des bords opposés de la bande. L'invention sera mieux comprise.et d'autres buts, dé- tails et avantages de celle-ci apparattront mieux a' la lu mire de la description 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 Fig. 1 représente une conception d'un circuit magnétique d'une machine électrique, selon l'invention - la Fig. 2 montre une partie d'une zone dentelée d'un circuit magnétique d'une machine électrique dans laquelle les dents sont liées l'une à l'autre à l'aide d'une tige, selon l'invention - la Fig. 3 représente une partie d'une zone dentelée du circuit magnétique d'une machine électrique dans laquelle les dents sont reliées à l'aide d'une tige gaufrée, selon l'invention ; - la Fig. 4 représente en vue de dessus une autre variante de la liaison des dents de la zone dentelée a' laide d'une tige gaufrée selon l'invention - la Fig. 5 représente en vue de côté une autre variante de la liaison des dents de la zone dentelée à l'aide d'une tige gaufrée selon l'invention - la Fig. 6 représente en vue de dessus une variante de la liaison-des plis d'une tige pliée liant les dents de la zone dentelée d'un circuit magnétique selon l'invention - la Fig. 7 représente en vue de côté une variante de la liaison des gaufres d'une tige pliée liant les dents de la zone dentelée d'un circuit magnétique, selon l'invention ;; - la Fig. 8 représente en vue de dessus une partie de la zone dentelée d'un circuit dentelé dans laquelle les dents sont liées à l'aide de deux éléments de fixation dont l'un est exécuté sous forme d'une tige et l'autre est exécuté sous forme d'une tige pliée, selon l'invention - la Fig. 9 représente en vue de côté une partie de la zone dentelée d'un circuit magnétique dans laquelle les dents sont liées à l'aide de deux éléments de fixation dont l'un est exécuté sons forme d'une tige et l'autre sous forme d'une tige pliée selon l'invention - la Fig. 10 représente en vue de dessus une variance de la liaison des dents de la zone dentelée d'un circuit magnétique å l'aide de deux tiges pliées unifiées, selon 1'invention - la Fig. 11 représente en vue de conté, une variante de la liaison des dents de la zone dentelée d1un circuit magnétique à l'aide de deux tiges pliées unifiées, selon l'invention - la Fig. 12 représente une conception d'un circuit magnétique dans laquelle les éléments de fixation des dents de la zone dentelée sont exécutés sous forme de deux bandes pliées formant une encoche semi-fermée, selon l'invention - la Fig. 13 est une variante de la liaison des dents de la zone dentelée d'un circuit magnétique réalisée à l'aide des bandes pliées selon l'invention. Le circuit magnétique d'une machine électrique comporte une culasse 1 (figure 1) et une zone dentelée 2, dont les dents 3 sont liées entre elles à l'aide d'un élément de fixation 4 rendu solidaire des dents 3. Un enroulement 6 est logé dans les encoches 5 entre les dents 3. Le nombre d'éléments 4 est choisi égal à un ou deux. L'élément de fixation 4 (figure 2) des dents 3 peut être exécuté sous forme d'une tige fixée sur les parties d'extrémité des dents 3 au niveau de leur pied. Si l'on utilise une tige diélectrique comme élément de fixation 4 les dents 3 sont rendues solidaires de celle-ci par brasage. Si l'on utilise une tige métallique, les dents 3 sont 'rendues solidaires de celle-ci par soudages Ce type de liaison des dents 3 assure la création d'une zone dentelée continue 2 dont le procédé de fabrication peut être facilement automatisé. On sépare d'un produit continu deS tronçons conformes à la longueur d'une zone dentelée 2 d'un circuit magnétique qu'on utilise ultérieurement pour l'assemblage d'une machine électrique. L'enroulement 6 est posé dans les encoches 5 de la zone dentelée 2 et, on relie la zone dentelée 2 à la culasse 1. Dans ce cas, ltenroulement 6 se place entre la culasse 1, les dents contigus 3 et l'élément de fixation 4 qui empêche lten- roulement 6 de tomber dans l'entrefer de la machine électri- que. L'élément de fixation 4 (figure 3) peut être réalisé aussi sous forme d'une tige pliee périodique dont les plis 7 sont fixés sur les parties d'extrémité des dents 3. La plus grande hauteur des plis 7 ne dépasse pas la hauteur de la dent 3. La rigidité de la construction de la zone dentelée 2 est déterminée par les particularités mécaniques de la tige et par la hauteur du pli 7 qui sont liées à la partie d'extrémité de la dent 3. Ces conditions imposées à la rigidité de la construction sont conditionnées par les charges dynamiques engendrées pendant la pose d'un enroulement 6 dans les encoches 5. Dans le cas où on pose entre les dents -3 (figure 1) de la zone dentelée 2 un enroulement coulé court-circuité 6 l'élément de fixation 4 se présente sous forme d'une tige pliée, dont les plis 8 (figure 4)sont disposés entre les dents 3- de manière qu'il entoure chaque dent 3 au moins de deux côtés. La hauteur des arêtes 8 est égale à la longueur e du circuit magnétique. La figure 5 montre une vue de côté d'un circuit magnétique sur laquelle on voit que l'élément de fixation 4 forme, avec les dents 3, une encoche fermée 5 dans laquelle est logé un enroulement 6. Une telle construction du circuit magnétique est utilisable dans des machines électriques à plusieurs encoches. Dans des machines électriques ayant un petit nombre de pales, on réalise de larges dents 3 (figure 6) et de larges encoches 5. Pour assurer le recouvrement de l'encoche 5 en vue d'y fixer 11 enroulement 6 et améliorer les caractéristiques énergétiques de la machine électrique, par exemple, le rendement, on a réalisé des plis supplémentaires sur chaque pli 8 de la tige pliée. La hauteur des arêtes des plis 9 est égale à la largeur "at' de l'encoche 5 entre les dents 3. La figure 7- représente une vue de côté d'un circuit magnétique dont l'élément de fixation 4 recouvre l'encoche 5 avec l'enroulement 6. Grâce à cette conception du circuit magnétique on peut utiliser le volume de la machine électrique dgune maniè- re économe. Dans le but de simplifier la technologie de fabrication de la zone dentelee 2 (figure 8), ltélément de fixation 3 est exécuté sous forme dune tige 10 fixée sur les parties frontales des dents 3 au niveau de leur pied et d'une tige pliée 11 dont les plis sont disposés entre les dents 3 de ma nière qu'ils entourent chaque dent 3 de trois cotés. La hauteur des arêtes, des plis est égale à la longueur 1 du circuit magnétique. La figure 9 représente une vue de cOte d'un circuit magnétique, on voit que la tige pliée ll recouvre les enco- ches 5 de la zone dentelée 2 du circuit magnétique. La liaison des dents 3 à l'aide d'une tige pliée 11 assure le recouvrement de l'encoche S-et leur liaison à l'aide de la tige 10 assure la rigidité de la construction dans les dimensions prescrites. Dans le but d'assurer la possibilité de l'utilisation des éléments de fixation unifies des dents 3, l'élément de fixation 4 (figure 10) est exécute sous forme ae deux tiges pliées périodiquement 12 et 13 dont les plis sont disposés entre les dents 3 de manière qu'ils entourent chaque dent 3 de trois cotés. Les armes des plis de la tige 12 sont orientees vers les arêtes des plis de la tige 13 de maniere qu'ils forment le fond de l'encoche 5. La somme des hauteurs des arêtes des plis des tiges 12 et 13 est égale à la longueur 1 du circuit magnétique. La figure 11 montre une vue de côté d'un circuit magnétique dont on voit que le recouvrement de l'encoche 5 dans laquelle est posé l'enroulement 6 se fait à l'aide d'éléments de fixation 4 identiques, à savoir des tiges pliées 12 et 13. Dans le cas où on utilise un circuit magnétique dans des machines électriques de puissance moyenne comprenant un stator à encoches semi-fermées l'élément de fixation 4 (figure 12) est exécuté sous forme de deux bandes pliées périodiquement 14 et 15. Les plis de la bande 14 sont alternés avec les plis de la bande 15, un pli par deux encoches 5. Chaque pli de chaque bande 14 et 15 possède un jeu 16 orienté le long du circuit magnétique et formant une encoche semi-fermée 5. La hauteur des arêtes des plis des bandes 14 et 15 est égale à la longueur du circuit magnétique tandis que la largeur de l'arête des plis est égale à la largeur d'une encoche semifermée 5.Ce mode de réalisation de l'élément de fixation 4 permet d'élever les caractéristiques de la machine électrique, par exemple, le rendement grâce à la réduction des pertes d'énergie dans l'acier. Pour la régulation de la valeur du coefficient de l'entrefer pour les machines électriques de puissance moyenne, l'élément de fixation 4 (figure 13) des dents 3 est exécuté sous forme d'une bande pliée 17 dont les plis sont disposés entre les dents 3 au niveau de leur pied. Les plis de la bande 17 sont formés par les entailles transversales 18 et 19 pratiquées alternativement à partir des bords opposés de la bande 17. Le coefficient de l'entrefer de la machine électrique est réglé par un degré de répartition des arêtes des plis de la bande 17 ce qui permet d'obtenir, a' l'étape de mise au point d'une machine, les caractéristiques de sortie variées mais prescrites d'une machine électrique. Le circuit magnétique faisant l'objet de l'invention est fabriqué de la manière suivante. Un rouleau d'acier électrotechnique est tronçonné en plaques dont la largeur est égale à la hauteur des dents 3 (figure 2) et la longueur est égale à la longueur 1 du circuit magnétique. Les plaques sont logées dans les encoches d'un dispositif se présentant sous forme d'une structure de peigne dont la longueur est égale à la longueur de la zone dentelée 2 du circuit magnétique et le nombre de plaques est égal au nombre de dents 3. Au niveau de la base des plaques, on applique des tiges 4 (figure 2) des deux côtés d'extrémité. On relie les tiges 4 avec chaque plaque Ceci fait, on retire la construction formée de 17équipement technologique, on la roule en formant un cylindre et on relie les extrémités li- bres. Un enroulement isolé 6 est posé dans les encoches 5 de la zone dentelée 2 puis, la zone dentelée 2 renfermant lten- roulement 6 est liée 9 la culasse 1 du circuit magnétique. Si les dents 3 (figure 3) sont formées de plusieurs couches, par exemple, d'une bande pliée posée sur chant la tige 4 est réalisée pliée et les arêtes des plis de la tige sont liées à la partie d'extrémité des dents 3. La liaison des dents 3 (figure 4) de la zone dentelée 2 se fait à l'aide d'une tige 4 qui entoure chaque dent 3 de trois côtés. On relie la tige 4 aux dents 3 et la zone dente lée 2 realisée d'une longueur prescrite est roulée en un cylindre. Le circuit magnétique de l'invention permet de simplifier la technologie de fabrication, supprime des opérations technologiques par exemple, 1 e usinage de la zone dentelée, élargit le domaine d'emploi du circuit magnétique et peut être utilise tant dans le stator que dans le rotor. On a accru la fiabilité de la fixation de l'enroulement 6 dans les enco- ches 5 de la zone dentelée 2, on utilise d'une manière efficace le volume du circuit magnétique. R E V E N D I C AT IONS 1 - Circuit magnétique de machine électrique composé de plusieurs pie ces, comportant une culasse (1) et une zone dentelée (2) dans les encoches (5) de laquelle, entre les dents (3), est placé un enroulement (6), caractérisé en ce que les dents (3) de la zone dentelée (2) sont liées l'une à l'autre au moins à l'aide d'un élément de fixation (4) rendu solidaire des dents (3). 2 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation (4) des dents (3) de la zone dentelée (2) est exécuté sous forme d'une tige fixée sur les parties d'extrémité des dents (3) au niveau de leur pied. 3 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation des dents (3) de la zone dentelée (2) est exécuté sous forme dtune tige pliée périodiquement dont les plis (7) sont fixés sur la partie d'extrémité des dents (3), la plus grande hauteur de l'arêfe, d'un pli (7) étant égale à la hauteur d'une dent (3). 4 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation (4) des dents (3) est exécuté sous forme d'une tige pliée périodiquement dont les plis (8) sont disposés entre les dents (3) de manière que chacune entoure une dent correspondante au moins de trois cô- tés et en ce que la hauteur des arêtes des plis (8) est égale à la longueur (1) du circuit magnétique. 5 - Circuit magnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque pli (8) d'une tige pliée périodiquement est réalisé avec des plis supplémentaires, la hauteur des arêtes des plis supplémentaires étant égale à la largeur (a) de l'encoche (5). 6 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation (4) des dents (3) de la zone dentelée (2) est exécuté sous forme d'une tige (10) fixée sur les parties d'extrémité des dents (3) au niveau de leur pied et d'une tige pliée périodiquement (11), dont les plis sont disposés entre les dents (3) de manière qu'ils entourent chaque dent (3) au moins de trois cotés, la hauteur des arêtes des plis étant égale à la longueur (1) d'un cir- cuit magnétique. 7 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'êîCment de fixation (4) est exécuté sous forme de deux tiges pliées périodiquement (12, 13) dont les plis sont disposés entre les dents (3) et entourent, chacune, une dent correspondante de trois côtés, les arêtes des plis d'une tige pliée périodiquement (12) étant orientées vers les arêtes des plis de l'autre tige pliée périodiquement (13) en formant un fond de l'encoche (S) et la somme des hauteurs des arêtes de deux tiges (12, 13) étant égale à la longueur (1) du circuit magnétique. 8 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation (4) des dents (3) de la zone dentelée (2) est exécuté sous forme de deux bandes pliées périodiquement (14, 15) les plis de chacune d'elle (14) etant alternés avec les plis de l'autre bande (15) après une encoche (5) et disposés entre les dents (3), chaque pli ayant entre les arêtes, un jeu (16) oriente le long du circuit ma ynétique et formant une encoche (5) semi-fermée entre les dents, la hauteur des arêtes des plis étant égale à la longueur (1) du circuit magnétique et sa largeur étant égale à la largeur (a) de l'encoche semi-fermée (5). 9 - Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation (4) des dents (3) de la zone dentelée (2) est exécuté sous forme d'une bande pliée (17), dont les plis sont disposés entre les dents (3) et formées par des entailles transversales (18, 19) pratiquées alternativement à partir des bords opposés de la bande (17).