Brevet FR3023079A1 — publié le 20160101

Stator de machine électrique tournante La présente invention se rapporte à une machine électrique tournante à enroulement de désaccord, notamment dans le domaine de l'automobile. La demande de brevet FR 2 979 769 au nom de la Demanderesse, décrit un dispositif visant à réduire les nuisances acoustiques générées par une machine électrique tournante, en particulier les nuisances sonores causées par les harmoniques de denture et les harmoniques de bobinage. Cette machine électrique tournante est excitée par de nombreuses forces d'excitation composées d'harmoniques utiles et d'harmoniques parasites. Ces harmoniques parasites engendrent des vibrations et des bruits qui peuvent être particulièrement gênants pour le conducteur et les passagers. On cherche toutefois à limiter les nuisances acoustiques par différents moyens. Il est notamment connu d'agir sur les excentricités statiques et/ou dynamiques du moteur, ce qui impose une qualité de construction et d'assemblage relativement importante. Les perturbations acoustiques peuvent être diminuées, mais le coût de fabrication est susceptible d'augmenter. Il existe donc un besoin pour réduire les nuisances acoustiques générées par une machine électrique tournante, de manière relativement simple. Dans le but de résoudre ce problème, il est proposé un stator de machine électrique tournante à P 1 paires de pôles, destiné à entrainer un rotor ; qui comprend : - une pluralité d'encoches et une pluralité de dents, lesdites dents encadrant lesdites encoches ; - pour chaque paire de pôles, au moins un bobinage principal parcouru par un courant principal, et produisant une force magnétomotrice principale ; chaque encoche de la pluralité d'encoches recevant un bobinage principal ; caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bobinage de désaccord, chaque bobinage de désaccord dudit au moins un bobinage de désaccord étant parcouru par un courant électrique de désaccord produisant une forme magnétomotrice de désaccord, et traversant au moins deux encoches de ladite pluralité d'encoches, de sorte que pour chaque encoche traversée par un bobinage de désaccord dudit au moins un bobinage de désaccord, une force magnétomotrice totale correspondant à cette encoche est fonction de la force magnétomotrice produite par le bobinage principal reçu par ladite encoche et de la force magnétomotrice de désaccord produite par ledit bobinage de désaccord traversant ladite encoche. Ainsi il est relativement simple de désaccorder les harmoniques de 5 denture et les harmoniques de bobinage, sans avoir à modifier la forme de la machine électrique et avec une commande des bobinages principaux relativement simple. Il est en outre relativement simple d'adapter cette invention à tout type de machine électrique tournante, indépendamment du type 10 d'alimentation et du nombre de bobinages principaux. En particulier, deux encoches traversées par un même bobinage de désaccord, peuvent être des encoches d'une même paire de pôles ou non. En particulier, chaque encoche de la pluralité d'encoches peut être 15 traversée par un bobinage de désaccord dudit au moins un bobinage de désaccord. Ainsi on peut désaccorder les harmoniques de denture et de bobinage de manière relativement importante. La machine électrique tournante peut être alimentée par un système électrique, en particulier un système électrique à N 1 phases, 20 par exemple un système électrique triphasé ou quadriphasé ou tout autre nombre de phases. Chaque phase correspond à une tension de phase. Avantageusement et de manière non limitative le stator peut comprendre au moins deux bobinages de désaccord comprenant un 25 premier bobinage de désaccord et un deuxième bobinage de désaccord, le deuxième bobinage de désaccord pouvant comprendre un nombre de spires supérieur au nombre de spires du premier bobinage de désaccord (8). Ainsi il est possible d'étaler de manière relativement bonne les perturbations acoustiques dans le spectre. 30 En particulier, le nombre de spires du premier bobinage de désaccord et du deuxième bobinage de désaccord peuvent être obtenus par une méthode aléatoire, pseudo-aléatoire, ou par un choix déterministe visant à obtenir une atténuation des perturbations acoustiques relativement bonnes, tout en limitant la perte de 35 performance du moteur pouvant résulter du désaccord. En particulier, pour chaque bobinage de désaccord peut être associé un nombre de spires différent du nombre de spires des autres bobinages de désaccord. Ainsi le désaccord sera relativement bien étalé dans le spectre. 40 Avantageusement et de manière non limitative, l'ensemble des bobinages de désaccord desdits au moins deux bobinages de désaccord peut être fait d'un seul fil conducteur continu, par exemple un fil de cuivre, un fil d'aluminium ou tout autre type de fil de bobinage. Le courant électrique de désaccord est alors le même pour l'ensemble des bobinages de désaccord desdits au moins deux bobinages de désaccord. Ainsi les bobinages de désaccord sont relativement simples à alimenter. Avantageusement et de manière non limitative, pour chaque encoche, le nombre de spires du bobinage de désaccord traversant ladite encoche peut être choisi de telle sorte que la force magnétomotrice de désaccord corresponde à 5% et 10% de la force magnétomotrice principale produite par le bobinage principal reçu par ladite encoche. Ainsi le désaccord est relativement efficace tout en préservant le moteur d'une éventuelle perte de puissance trop importante. Avantageusement et de manière non limitative, pour au moins un bobinage de désaccord, le courant de désaccord peut être issu d'une source d'alimentation distincte du système électrique à N phases. Ainsi l'alimentation d'un bobinage de désaccord est relativement facile à mettre en oeuvre. Avantageusement et de manière non limitative, les N phases du système électrique à N phases peuvent se rejoindre en un point de neutre ; et les tensions des N phases peuvent être déséquilibrées, par exemple par l'ajout d'une composante de tension continue sur l'une des phases, ou par tout autre moyen de déséquilibrage d'un système électrique, de telle sorte que pour au moins un bobinage de désaccord, le courant de désaccord est obtenu au point de neutre. Ainsi l'alimentation d'un bobinage de désaccord est relativement peu coûteuse à mettre en oeuvre, et permet d'éviter l'ajout d'une alimentation supplémentaire. Avantageusement et de manière non limitative, pour au moins un bobinage de désaccord, le courant de désaccord peut être continu. Ainsi 30 les valeurs de désaccord sont relativement simplement contrôlées. Avantageusement et de manière non limitative, pour au moins un bobinage de désaccord, le courant de désaccord est alternatif. Ainsi le désaccord peut être relativement diffus. L'invention se rapporte aussi à une machine électrique tournante 35 comprenant un stator tel que décrit précédemment. L'invention se rapporte aussi à un véhicule électrique comprenant une machine électrique telle que décrite précédemment. Mais l'invention ne se limite pas à cette application et peut se rapporter à toute application industrielle mettant en oeuvre une 40 machine électrique tournante. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une machine 5 électrique tournante selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de l'alimentation électrique de la machine électrique tournante et d'un enroulement de désaccord selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique de l'alimentation électrique 10 de la machine électrique tournante et d'un enroulement de désaccord selon un mode de réalisation de l'invention ; Selon un mode de réalisation, une machine électrique tournante 1 est alimentée par un système électrique triphasé 20 et comprend deux paires de pôles par phase, soit six paires de pôles au total. 15 La machine électrique tournante 1 comprend un stator 2 et un rotor 4. Le stator 2 comprend des encoches 5 et des dents 6, les dents 6 encadrant les encoches 5. Le stator 2 présente une forme de cylindre à paroi épaisse 3, la 20 paroi épaisse 3 définissant une face extérieure 3b et une face intérieure 3a, la face intérieure 3a formant une alternance régulière d'encoches 5 et de dents 6. Dans ce mode de réalisation, chaque paire de pôles comprend deux encoches du stator 2 recevant un même bobinage principal ; mais il est 25 bien connu de l'homme du métier que chaque paire de pôles peut comprendre un groupe de plusieurs sous-bobinages, dont l'ensemble correspond au bobinage principal 10, de manière à réduire la section de chaque sous-bobinage et, par conséquent, de réduire la taille des encoches 5. 30 D'un point de vue général, le bobinage principal d'une machine électrique tournante 1 est une chose bien connue de l'homme du métier, et il ne sera pas détaillé plus avant la réalisation d'un tel bobinage. Le stator 2 comprend douze encoches conformées pour recevoir les 35 six bobinages principaux 10, chaque bobinage principal 10 produisant une force magnétomotrice principale de telle sorte que le stator 2 est apte à entraîner en rotation le rotor 4. La machine électrique tournante 1 comprend en outre six bobinages de désaccord 8, chaque bobinage de désaccord 8 étant 40 parcouru par un courant électrique de désaccord qui produit une force magnétomotrice de désaccord. On entend par « désaccord » le fait de changer le spectre spatial de la répartition de la force magnétomotrice, aussi appelée ampères-tours, qui est le produit de la répartition du nombre de spires par le courant traversant chacune de ces spires. Le spectre est la somme des harmoniques composant le signal. Lorsque les harmoniques de ce spectre sont de même fréquence que les harmoniques de la répartition du fer des encoches, il y a accord. Quand les harmoniques des deux spectres sont de fréquences différentes, il y a désaccord. Chaque bobinage de désaccord traverse au moins deux encoches 5, ici deux encoches 5 d'une même paire de pôles, de sorte que pour une encoche 5 donnée du stator 2 traversée par un bobinage de désaccord 8, une force magnétomotrice totale est fonction de la force magnétomotrice du bobinage principal 10 reçu par la dite encoche 5, et de la force magnétomotrice de désaccord produite par ledit bobinage de désaccord 8 qui traverse l'encoche 5. Pour une encoche donnée 5, le bobinage de désaccord 8 est disposé au fond, sous le bobinage de désaccord 10. Autrement dit, pour chaque encoche, le bobinage de désaccord 8 est maintenu sur une distance radiale au centre du stator 2 plus importante que la distance radiale du bobinage principal au centre du stator 2. Tous les bobinages de désaccord 8 sont faits d'un même fil conducteur continu, ici un fil de bobinage en cuivre. Autrement dit, un seul fil non interrompu forme successivement les six bobinages de 25 désaccord 8. Dans ce mode de réalisation, chacun des six bobinages de désaccord 8 comprend un nombre de spires différent les uns des autres. Ainsi, chacun des bobinages de désaccord 8 produit une force 30 magnétomotrice de désaccord différente des autres bobinages de désaccord 8. En conséquence, la force magnétomotrice totale est différente pour chaque encoche 5 du stator 2. Les harmoniques de bobinage et les harmoniques de denture produites par la machine électrique tournante 1 étant notamment 35 fonction de la force magnétomotrice totale de chaque encoche 5, les bobinage de désaccord 8 permettent de produire des harmoniques de bobinage et des harmoniques de denture de fréquences différentes et permettent donc de les désaccorder. Le nombre de spires de chacun de bobinages de désaccord 8 40 traversant une encoche 5 est défini de telle sorte que la force magnétomotrice de désaccord produite soit comprise entre 5 `)/0 et 10 `)/0 de la force magnétomotrice principale produite par le bobinage principal 10 reçu par l'encoche 5. Le nombre de spires de chacun des bobinages de désaccord 8 est défini dans une étape préalable à la fabrication du stator 2 bien connue 5 de l'homme de métier. Le nombre de spires peut être obtenu, dans la plage de valeur indiquée, par une méthode aléatoire, pseudo-aléatoire, ou encore déterministe, basée par exemple sur une répartition relativement uniforme des forces magnétomotrices de désaccord entre 5 `)/0 et 10 `)/0 10 de la force magnétomotrice principale produite par l'un des bobinages principaux 10 de la machine électrique tournante 1. Dans ce mode de réalisation, en référence à la figure 2, les bobinages de désaccord 8 sont parcourus par un courant de désaccord produit par une source d'alimentation distincte 22 du système 15 électrique triphasé 20. Ici, la source d'alimentation distincte 22 du bobinage de désaccord 8 est un générateur de courant alternatif 22 dédié. Dans un mode de réalisation préféré, en référence à la figure 3, le système électrique triphasé 20 comprend un point de neutre 30 auquel 20 chacune des trois phases A,B,C est reliée. Au moins une phase A,B,C du système électrique triphasé 20 est déséquilibrée, ici une tension de déséquilibre est appliquée aux trois phases A,B,C. De cette manière, au point de neutre 30, un courant électrique 25 résiduel est obtenu. Le bobinage de désaccord 8 est alors raccordé au point de neutre 30 de telle sorte qu'il est parcouru par ce courant résiduel, définissant le courant de désaccord. Ainsi, l'alimentation du bobinage de désaccord 8 est relativement peu coûteuse à mettre en oeuvre. En outre, le gain acoustique est 30 relativement important et la perte de puissance que peut engendrer le déséquilibre des phases A,B,C du système électrique triphasé 20 est relativement faible. La tension de déséquilibre appliquée aux phases A,B,C du système électrique triphasé 20 peut être une tension continue, ou encore une 35 tension alternative. De cette manière, les harmoniques parasites de la machine électrique tournante 1, en particulier les harmoniques de denture et les harmoniques de bobinages sont relativement bien atténuées en étant étalées dans le spectre. Ainsi, il est relativement simple et peu coûteux 40 de désaccorder les harmoniques parasites en vue d'un meilleur confort acoustique lors de l'utilisation de la machine électrique tournante 1. REVENDICATIONS1. Stator (2) de machine électrique tournante (1) à P 1 paires de pôles, destiné à entrainer un rotor (4), comprenant : - une pluralité d'encoches (5) et une pluralité de dents (6), lesdites dents (6) encadrant lesdites encoches (5) ; - pour chaque paire de pôles, au moins un bobinage principal (10) parcouru par un courant principal, et produisant une force magnétomotrice principale ; chaque encoche (5) de la pluralité d'encoches (5) recevant un bobinage principal (10) ; caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un bobinage de désaccord (8), chaque bobinage de désaccord (8) dudit au moins un bobinage de désaccord (8) étant parcouru par un courant électrique de désaccord produisant une forme magnétomotrice de désaccord, et traversant au moins deux encoches (5) de ladite pluralité d'encoches (5), de sorte que pour chaque encoche (5) traversée par un bobinage de désaccord (8) dudit au moins un bobinage de désaccord (8), une force magnétomotrice totale correspondant à cette encoche (5) est fonction de la force magnétomotrice principale produite par le bobinage principal (10) reçu par ladite encoche (5) et de la force magnétomotrice de désaccord produite par ledit bobinage de désaccord (8) traversant ladite encoche (5). 2. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux bobinages de désaccord (8) comprenant un premier bobinage de désaccord (8) et un deuxième bobinage de désaccord (8), le deuxième bobinage de désaccord (8) comprenant un nombre de spires supérieur au nombre de spires du premier bobinage de désaccord (8). 3. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'ensemble des bobinages de désaccord (8) desdits au moins deux bobinages de désaccord (8) est fait d'un seul fil conducteur continu. 4. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour chaque encoche (5), le nombre de spires du bobinage dedésaccord (8) traversant ladite encoche (5) est choisi de telle sorte que la force magnétomotrice de désaccord correspondant à cette encoche (5) représente entre 5% et 10% de la force magnétomotrice principale produite par le bobinage principal (10) reçu par ladite encoche (5). 5. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la machine électrique tournante (1) est alimentée par un système électrique (20), caractérisé en ce que pour au moins un bobinage de désaccord (8), le courant de désaccord est issu d'une source d'alimentation distincte (22) du système électrique (20). 6. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le système électrique (20) comprend N 1 phases (A,B,C), chaque phase des N phases (A,B,C) correspondant à une tension de phase, caractérisé en ce que : les N phases (A,B,C) du système électrique (20) à N phases (A,B,C) se rejoignent en un point de neutre (30) ; et les tensions de phase des N phases (A,B,C) sont déséquilibrées, de telle sorte que pour au moins un bobinage de désaccord (8), le courant de désaccord est obtenu au point de neutre (30). 7. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour au moins un bobinage de désaccord (8), le courant de désaccord est continu. 8. Stator (2) de machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour au moins un bobinage de désaccord (8), le courant de désaccord est alternatif. 9. Machine électrique tournante (1) comprenant un stator (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile comprenant une machine électrique (1) selon la revendication 9.40