INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ainsi, la deuxième ligne et la troisième ligne du chronogramme de la sont des représentations graphiques des conditions cumulatives, à savoir la première condition C1 et la deuxième condition C2 permettant la bascule du premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 ou du deuxième dispositif d’activation 52 du deuxième dispositif de régulation 42 entre l’état activé et l’état désactivé. Dès lors, la deuxième condition C2 est respectée à chaque front du créneau. Dès lors, cette bascule entre l’état activé et l’état désactivé s’effectue lorsque simultanément, un front est détecté dans le signal créneau de la deuxième ligne et que le signal de la troisième ligne est dans sa position haute.
La quatrième ligne du chronogramme de la représente la détection d’un niveau de surtension OvH par le premier détecteur de surtension 21 ou par le deuxième détecteur de surtension 22, en fonction du sens du courant dans le canal de génération électrique L1-L2. Cette détection se fait par le biais d’une représentation binaire dans laquelle une position haute représente une surtension détectée et une position basse représente l’absence d’une détection de surtension. Dès lors, la bascule de l’état inactivé à l’état activé du premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 ou du deuxième dispositif d’activation 52 du deuxième dispositif de régulation 42 se fait lorsque ce niveau de surtension est détecté, c’est-à-dire lorsque le signal bascule en position haute.
La cinquième ligne du chronogramme de la représente alors la durée pendant laquelle le premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 ou le deuxième dispositif d’activation 52 du deuxième dispositif de régulation 42 est dans l’état activé ou dans l’état désactivé. Plus précisément, cette représentation binaire permet d’indiquer que lorsque le signal est dans une position haute, alors le premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 ou le deuxième dispositif d’activation 52 du deuxième dispositif de régulation 42 est dans l’état activé à la suite d’une détection d’une surtension alors que lorsque le signal est dans une position basse, alors premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 ou le deuxième dispositif d’activation 52 du deuxième dispositif de régulation 42 est dans l’état désactivé suite à la détection simultanée de la première condition C1 et de la deuxième condition C2.
Enfin, la cinquième ligne du chronogramme de la représente la valeur de la tension entre la première borne L1 et la deuxième borne L2 suite à une surtension, mettant en évidence la limitation de la surtension détectée sur un temps réduit par le biais du dispositif de protection 1.
Les figures 7A et 7B présentent ainsi des formes d’ondes associées à la tension mesurée dans le canal de génération électrique L1-L2 traversé par un courant alternatif. Plus précisément, la présente une situation dans laquelle le canal de génération électrique L1-L2 fonctionne sans apport du dispositif de protection alors que la représente une situation dans laquelle le canal de génération électrique L1-L2 est suppléé, en cas de surtension, par le dispositif de protection 1.
Dès lors, le dispositif de protection 1 permet de limiter tout pic de surtension détecté au-delà des seuils et de sorte à ne pas impacter les composants électriques présents dans le canal de génération électrique L1-L2.
Une telle caractéristique permettent de faciliter l’enroulement des enroulements autour des noyaux élémentaires. Le prix de la machine électrique tournante est ainsi réduit.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chaque enroulement de phase comprend des bobines enroulées chacune autour d’une dent, les bobines étant connectées en série ou en parallèle.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chaque dent comprend un bord radialement externe et un bord radialement interne, et chaque enroulement de phase comprend un conducteur électrique, le conducteur électrique passant successivement dans les différentes encoches adjacentes d’un secteur de stator élémentaire, le conducteur passant entre les encoches alternativement autour du bord radialement externe et du bord radialement interne.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention le conducteur électrique de chaque enroulement de phase passe plusieurs fois dans chaque encoche, la première encoche d’extrémité et/ou la deuxième encoche d’extrémité formant des encoches de retour permettant d’avoir un sens de courant unique dans chacune des encoches.
De tels enroulements passant dans des encoches de retour permettent d’améliorer l’utilisation de la masse magnétique des noyaux élémentaires. Le couple de la machine électrique tournante est ainsi amélioré.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chaque enroulement de phase comprend des spires dont l’axe est orthoradial.
De tels enroulements permettent de réduire la taille des dents. Les fuites magnétiques traversant l’encoche sont alors réduites. Le couple de la machine électrique tournante est ainsi amélioré.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les dents comprennent des premières dents et des deuxièmes dents, les premières dents étant formées d’un premier coté du noyau élémentaire et les deuxièmes dents étant formées d’un deuxième côté du noyau élémentaire, le deuxième côté étant opposé axialement au premier côté.
Un tel stator permet l’utilisation de deux rotors. Le couple de la machine tournante peut ainsi être augmenté.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le noyau élémentaire comprend un élément de séparation, notamment un élément de séparation réalisé dans un matériau amagnétique, axialement entre les premières dents et les deuxièmes dents.
Un tel élément de séparation permet de découpler électromagnétiquement les premières dents et les deuxièmes dents. Un disfonctionnement électrique sur un du premier côté ou du deuxième côté n’affectera pas le fonctionnement sur l’autre du premier côté et du deuxième côté. La fiabilité de machine électrique tournante sera ainsi améliorée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les dents comprennent, à leur extrémité axiale apte à faire face au rotor, au moins une aile s’étendant circonférentiellement dans la direction d’une dent adjacente, une première distance entre l’aile et la dent adjacente étant inférieure à une largeur de l’encoche entre la dent comprenant l’aile et la dent adjacente.
De telles ailes permettent de réduire les fuites magnétiques entre le rotor et le stator. De plus, l’espace entre les dents est réduit. Les fluctuations du champ magnétique entre le rotor et le stator sont en conséquence réduites. Le rendement de la machine électrique tournante est ainsi amélioré.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les noyaux élémentaires adjacents sont séparés par une barrière de flux, notamment une barrière de flux réalisée dans un matériau amagnétique, notamment une barrière de flux réalisée dans un matériau plastique.
De telles barrières de flux permettent de réduire la masse du stator et donc de la machine électrique tournante. De plus de telles barrières magnétiques permettent de réduire les fuites magnétiques entre les phases. Le rendement de la machine électrique tournante est ainsi amélioré.
L’invention porte également sur une machine électrique tournante à flux axial comprenant : - un stator tel que décrit précédemment, - un rotor faisant face axialement au stator.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les deuxièmes secteurs d’extrémité sont réalisés dans matériaux composites magnétiques doux (SMC).
La deuxième zone de contact 24 est par exemple une deuxième liaison par complémentarité de formes. Cette deuxième liaison par complémentarité de formes peut permettre un maintien entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21 dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La deuxième liaison par complémentarité de formes peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
La troisième zone de contact 27 est par exemple, une troisième liaison par complémentarité de formes. La troisième liaison par complémentarité de formes peut permettre un maintien entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La troisième liaison par complémentarité de forme peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 de deux secteurs de stator élémentaires 20 adjacents peuvent être séparés par une barrière de flux 28. La barrière de flux 28 est par exemple réalisée dans un matériau amagnétique. La barrière de flux 28 est par exemple réalisée dans un matériau plastique.
Comme représenté sur la , la et la représentant le premier mode de réalisation de l’invention, le stator peut comprendre une couronne externe 16 et une couronne interne 17. Les secteurs de noyau élémentaires 4, les premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et les deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 peuvent comprendre une surface radialement externe 18 et une surface radialement interne 19. La surface radialement externe 18 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 est par exemple en contact avec la couronne externe 16. La surface radialement interne 19 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 est par exemple en contact avec la couronne interne 17.
Comme représenté sur la , la et la , la couronne externe 16 peut comprendre une première partie annulaire 31 et des pattes d’appui interne 29. Les pattes d’appui internes 29 peuvent être en contact avec la surface radialement externe 18 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22. Un espace circonférentiel entre les pattes d’appui internes 29 peut permettre le passage des enroulements élémentaires 9.
Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau non conducteur électriquement. Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau plastique notamment en PVC, en PA66, en PEEK ou en polymère à cristaux liquides (LCP pour Liquid Crystal Polymer en anglais). Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau non magnétique.
De même la couronne interne 17 peut comprendre une deuxième partie annulaire 32 et des pattes d’appui externes 30. Les pattes d’appui externes 30 peuvent être en contact avec la surface radialement interne 19 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22. Un espace circonférentiel entre les pattes d’appui externes 30 peut permettre le passage des enroulements élémentaires 9.
Le stator peut comprendre une pluralité de couronnes externes 16. Le premier mode de réalisation de l’invention comprend par exemple deux couronnes externes 16.
De même, le stator peut comprendre une pluralité de couronnes internes 17. Le premier mode réalisation de l’invention comprend par exemple deux couronnes internes 17.
Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau non conducteur électriquement. Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau plastique notamment en PVC, en PA66, en PEEK ou en polymère à cristaux liquides (LCP pour Liquid Crystal Polymer en anglais). Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau non magnétique.
Comme dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, les barrières de flux 27 peuvent être formées de matière avec la couronne externe 16 et la couronne interne 17.
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent également comprendre chacun deux deuxièmes pieds de dent 15 s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps 6 dans un sens circonférentiellement opposé aux premiers pieds de dent 13. Les espaces d’encoche 14 sont alors formés entre l’un des premiers pieds de dent 13 et l’un des deuxièmes pieds de dent 15 de deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents et entre l’autre des premiers pieds de dent 13 et l’autre des deuxièmes pieds de dent 15 des deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents. Les modes de réalisation représentés sur les figures comprennent de tels premiers pieds de dent et de tels deuxièmes pieds de dent.
Les premiers pieds de dent et les deuxièmes pieds de dents sont visibles sur la et sur la .
La première zone de contact 12 est par exemple une première liaison par complémentarité de formes. Cette première liaison par complémentarité de formes permet notamment un maintien entre les deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La première liaison par complémentarité de formes peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre les deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la première liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la première liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la première liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
Le stator peut comprendre un premier nombre m de phases, chaque phase occupant au moins un secteur de stator élémentaire 20 distinct notamment chaque phase occupe un secteur de stator élémentaire 20 distinct. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, le premier nombre m de phases est égal à trois et le stator comprend trois secteurs de stator élémentaires 20.
Chaque secteur de stator élémentaire 20 peut comprendre :
- une pluralité de secteurs de noyau élémentaires 4 et d’enroulements élémentaires 9, les enroulements élémentaires 9 d’un secteur de stator élémentaire 20 formant un enroulement de phase,
- un premier secteur de noyau d’extrémité 21 et un deuxième secteur de noyau d’extrémité 22, la pluralité de secteurs de noyau élémentaires 4 étant située circonférentiellement entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22.
Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 peut comprendre un deuxième corps 23. Le deuxième corps 23 peut faire face à la deuxième extrémité 11 de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent. Le deuxième corps peut s’étendre axialement entre un premier côté 7 et un deuxième côté 8 du premier secteur de noyau d’extrémité 21. Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21 étant en contact dans une deuxième zone de contact 24. La deuxième zone de contact 24 peut être située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité 11 de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent.
Le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 peut comprendre un troisième corps 25 et une deuxième culasse 26. Le troisième corps 25 peut s’étendre axialement entre un premier côté 7 et un deuxième côté 8 du deuxième secteur de noyau d’extrémité 22. La deuxième culasse 26 peut s’étendre à partir du troisième corps 25 et avoir un axe orthoradial, un enroulement élémentaire 9 étant enroulé autour de la deuxième culasse 26 du deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 selon l’axe orthoradial de la deuxième culasse 26. La première extrémité 10 de l’enroulement élémentaire 9 peut faire face au premier corps 6 du secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22.
Le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 peuvent être en contact dans une troisième zone de contact 27 située circonférentiellement au niveau de la première extrémité de l’enroulement élémentaire 9 ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire 9.
Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, chacun des trois secteurs de stator élémentaires 20 comprend cinq secteurs de noyau élémentaires 4.
Le premier secteur d’extrémité 21 peut comprendre un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, les premier secteurs d’extrémité comprennent un tel empilement radial de tôles planes.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les premiers secteurs d’extrémité sont réalisés dans matériaux composites magnétiques doux (SMC).
Le deuxième secteur d’extrémité 22 peut comprendre un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes.
Les bobines 4 sont par exemple multibrins, par exemple composées de vingt et un conducteurs méplats reliés en série et isolés entre eux par de l’isolant électrique. Une pluralité de bobines 4 sont montées autour d’une dent de support 3 respective de la première série, et le cas échéant une pluralité de bobines 4 sont montées autour d’une dent de support 3 de la deuxième série. Les conducteurs des bobines 4 peuvent être d’abord enroulés autour d’un support par exemple plastique, la bobine 4 étant ensuite insérée axialement sur une dent de support 3 respective de la première et deuxième série le cas échéant. Deux dents de support 3 sur trois de chaque série sont par exemple pourvues d'une bobine 4, une dent de support 3 sans bobine étant intercalée entre deux dents de support 3 avec bobine ( ). D'autres réalisations sont possibles sur le nombre de dents de support 3 pourvues ou non de bobines.
Les dents de support 3 et les bobines 4 de la première série, et de la deuxième série le cas échéant, sont distribuées en quartiers monophasés Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, une dent de déphasage 5 étant intercalée entre les quartiers monophasés adjacents ( ). Chaque bobine 4 appartient à un quartier monophasé de l’une des N phases du stator 1.
Les quartiers monophasés Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 sont décalés d’un angle géométrique équivalent au déphasage électrique imposé par le nombre de phases. La dimension des dents de déphasage 5 est déterminée pour que les quartiers monophasés Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 soient déphasés entre eux de cet angle géométrique.
Par ailleurs, l’angle de déphasage électrique équivalent entre deux encoches (espace entre les dents pour le bobinage), respectivement de la dernière bobine 4 du quartier Qi et la première du quartier Qi+1 qui suit, égal à un multiple de l’angle de déphasage électrique. Par exemple, pour une machine électrique 100 triphasée (N=3), l’angle de déphasage électrique est 360/N = 120° et l’angle de déphasage électrique équivalent est k x 120° avec k, un nombre entier.
On a ici six quartiers monophasés Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 décalés d’un angle géométrique de 60°. Le nombre de quartiers peut être différent. C’est un multiple du nombre de phases, par exemple trois, neuf ou douze. S’il y a des dents de support 3 et de déphasage 5 de chaque côté du stator 1, on peut avoir douze dents de déphasage 5. Si chaque quartier monophasé Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 comprend trois dents de support 3 de chaque côté du stator 1, on peut avoir trente-six dents de support 3 au total, dont vingt-quatre sont pourvues de bobines 4.
Les bobines 4 peuvent être connectées en étoile, c’est-à-dire que chaque phase A, B, C comporte un groupe de bobines qui comprend l’ensemble des bobines A1, A2 adjacentes en série d’un quartier monophasé Q1 d’une même face, en série des bobines A3, A4 adjacentes en série du quartier monophasé Q4 diamétralement opposé, l’ensemble étant en parallèle de l’ensemble des bobines A5, A6, A7, A8 des quartiers monophasés Q1, Q4 de la face opposée, les groupes de chaque phase A, B, C étant connectés en parallèle ( ).
De manière classique, en fonctionnement de moteur électrique, lorsque les phases du stator 1 sont alimentées par un courant électrique alternatif, un champ électromagnétique à flux axial est généré, traversant axialement la machine électrique 100 d’un rotor 200 à l’autre 300 dans le cas d’une machine électrique à deux rotors 200, 300, en passant par les dents de support 3 portant les bobines 4. Chaque boucle de flux axial traverse deux dents de support 3 superposées, reboucle dans le rotor 200, 300 en extrémité et traverse deux dents de support 3 adjacentes en rebouclant dans le rotor 200, 300 opposé pour fermer la boucle. Ce flux axial agissant sur les aimants permanents 201, 301 des rotors 200, 300, permet d’entrainer en rotation ces derniers, pour entrainer en rotation axiale un arbre (non représenté) solidaire en rotation des rotors 200, 300.
Les dents de support et de déphasage 3, 5 sont en matériau isolant électrique, par exemple réalisées chacune par empilement de tôles ou par frittage de matériaux SMC (pour « Soft Magnetic Composites» en anglais). Les matériaux composites magnétiques doux (SMC) sont fabriqués à partir de poudres de fer liées. La poudre de fer est recouverte d'une couche isolante et pressée en un matériau solide à l'aide d'une matrice avant un traitement thermique final pour durcir la liaison.
Les dents de support 3 sont par exemple toutes les mêmes.
Elles présentent chacune par exemple des sections radiales s'inscrivant dans une forme triangulaire isocèle. Une tête 8 de chaque dent de support 3 coopère par exemple par un assemblage tenon-mortaise avec une forme d'assemblage complémentaire 9 respective ménagée dans les premières ouvertures radiales 6 de la culasse statorique 2. La tête 8 des dents de support 3 est par exemple moins large ou de même largeur (au maximum) que le corps de dent de sorte que les bobines 4 puissent être insérées axialement sur une dent de support 3 respective de la première et deuxième série le cas échéant, en passant par la tête 8 de la dent de support 3.
Par exemple, les deux côtés opposés de même longueur de la tête 8 coopèrent avec des formes d'assemblage complémentaires 9 réalisées dans les côtés opposés de chacune des premières ouvertures radiales 6 de forme triangulaire isocèle de la culasse statorique 2 ( ).