INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Lorsque le premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 est dans l’état activé, alors le premier dispositif d’activation 51 permet au premier dispositif de régulation 41 de réguler le courant traversant la première source de courant S1 et le canal 10 de la première borne L1 à la deuxième borne L2. Et, lorsque le premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 est dans l’état désactivé, alors le premier dispositif d’activation 51 bloque le premier dispositif de régulation 41 dans sa régulation du courant dans le canal 10 de la première borne L1 à la deuxième borne L2 de sorte que la première source de courant S1 et, plus particulièrement le premier dispositif de régulation 41, n’applique pas de régulation dans le canal 10. Dès lors, le premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 bascule dans un état activé lorsque le premier détecteur de surtension 21 détecte le niveau de surtension OvH et dans l’état désactivé lorsqu’aucune surtension n’est détectée par le premier détecteur de surtension 21.
Le premier dispositif d’activation 51 comprend un premier détecteur de tension auxiliaire 61 configuré pour déterminer une valeur de tension entre la première borne L1 et la deuxième borne L2 du canal de génération L1-L2. Plus précisément, le premier détecteur de tension auxiliaire 61 peut être configuré pour mesurer la tension entre la deuxième borne T12 du premier transistor T1 et la deuxième borne L2. Pour ce faire, une première résistance auxiliaire R1’ peut être positionnée entre la deuxième borne T12 du premier transistor T1 et la deuxième borne L2 de sorte à permettre au premier détecteur de tension auxiliaire 61 de mesurer la tension aux bornes de la première résistance auxiliaire R1’. Autrement dit, la première résistance auxiliaire R1’ permet de donner une image de la tension entre la deuxième borne T12 du premier transistor T1 et la deuxième borne L2. Le premier détecteur de tension auxiliaire 61 permet ainsi de générer une première condition C1 à la bascule du premier dispositif d’activation 51 du premier dispositif de régulation 41 entre l’état activé et l’état désactivé. Cette première condition C1 de bascule s’interprète comme la mesure d’une tension par le premier détecteur de tension auxiliaire 61 dont la valeur absolue est inférieure à une deuxième valeur de tension seuil prédéfinie. A titre d’exemple indicatif, la deuxième valeur de tension seuil peut être de 170 Volts pour une génération de 115 Vac.
Arrière-plan technique On connait de l’art antérieur une machine électrique tournante polyphasée utilisée par exemple pour convertir de l’énergie électrique en énergie mécanique afin d'entraîner un véhicule automobile. Classiquement, une machine électrique tournante est du type soit à flux électromagnétique axial, soit à flux électromagnétique radial.
La nécessité d'accroître la densité de puissance électrique/mécanique développée par les machines électriques n’a cessé d’augmenter ces dernières années avec un intérêt grandissant autour des machines discoïdes, dites aussi axiales. Dans certaines applications, ces machines sont très compétitives par rapport à leurs homologues radiales. Elles restent néanmoins plus compliquées d’une part, à fabriquer et d’autre part, à fabriquer de manière reproductible. En particulier, le maintien mécanique en flexion des rotors empêche souvent la réduction des entrefers magnétiques ce qui, pour la même puissance développée, nécessite un nombre d’Ampères tours plus élevé. Ces inconvénients poussent les concepteurs de machines axiales désireux d'accroître la densité de puissance, vers des solutions à très faible coefficient de remplissage. Cela est particulièrement marqué pour des applications haute tension, où les phénomènes associés doivent être maîtrisés.
Un des buts de la présente invention est de proposer un stator de machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial, une machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial et un procédé d’assemblage d’un stator de machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial, permettant de résoudre au moins partiellement les inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention a pour objet un stator de machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial comportant : - une culasse statorique, - au moins une première série de dents de support, - une pluralité de bobines montées autour d’une dent de support respective de la première série, caractérisé en ce qu’il comporte : - au moins une première série de dents de déphasage, les dents de support et de déphasage de la première série étant assemblées sur une première face de la culasse statorique, les dents de support étant distribuées en quartiers monophasés, une dent de déphasage étant intercalée entre les quartiers monophasés adjacents.
Cet assemblage des dents de support et de déphasage à la culasse statorique, associé à un bobinage par quartiers monophasés, permet d’augmenter le coefficient de remplissage, ce qui permet la maîtrise de l’extraction des calories générées tout en garantissant une isolation électrique optimale. Avec cette configuration où le bobinage est concentré sur des dents de support distribuées en quartiers monophasés, la compacité de la machine électrique est augmentée et on garantit sa répétabilité de fabrication industrielle sur grande échelle, tout en maîtrisant les performances en charge. Par ailleurs, le nombre de soudures est réduit. De plus, cette architecture permet d’intégrer un refroidissement au plus près des chignons des bobines, ce qui permet d’atteindre des charges linéiques élevées. Enfin, l’adaptation à des plus hauts niveaux de tension est facilitée par cette distribution du bobinage.
Le stator peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Le stator peut comporter : - une deuxième série de dents de support, - une pluralité de bobines montées autour d’une dent de support respective de la deuxième série, - une deuxième série de dents de déphasage, les dents de support et de déphasage de la deuxième série étant assemblées sur une deuxième face de la culasse statorique axialement opposée à la première face, les dents de support étant distribuées en quartiers monophasés, une dent de déphasage étant intercalée entre les quartiers monophasés adjacents.
Selon un exemple de réalisation, les dents de support de la première et de la deuxième série sont axialement superposées entre elles deux-à-deux, des têtes des dents de support étant en contact dans des premières ouvertures radiales de la culasse statorique. En d’autres termes, il existe une droite parallèle à l’axe du stator passant à la fois par la tête des dents de support de la première série et par la tête des dents de support de la deuxième série.
Les dents de support de la première et de la deuxième série axialement superposées entre elles deux-à-deux peuvent être fixées entre elles ou réalisées en une seule pièce.
Selon un exemple de réalisation, les dents de déphasage de la première et de la deuxième série sont axialement superposées entre elles deux-à-deux, des têtes des dents de déphasage étant en contact dans des deuxièmes ouvertures radiales de la culasse statorique.
Les dents de déphasage de la première et de la deuxième série axialement superposées entre elles deux-à-deux peuvent être fixées entre elles ou réalisées en une seule pièce.
Selon un exemple de réalisation, une tête de chaque dent de support coopère par un assemblage tenon-mortaise avec une forme d'assemblage complémentaire respective ménagée dans des premières ouvertures radiales de la culasse statorique.
Par exemple, la tête des dents de support présente deux rainures rectilignes s'étendant sur un côté respectif de la tête, la forme d'assemblage complémentaire étant réalisée par deux nervures rectilignes complémentaires s'étendant radialement dans les premières ouvertures radiales de la culasse statorique.
Selon d’autres exemples d'assemblage tenon-mortaise, le tenon présente un mâle en queue d’aronde ou pied de sapin et la mortaise présente une forme complémentaire.
Selon un exemple de réalisation, une tête de chaque dent de déphasage coopère par un assemblage tenon-mortaise avec une forme d'assemblage complémentaire respective ménagée dans des deuxièmes ouvertures radiales de la culasse statorique.
Selon un exemple de réalisation, un isthme de chaque dent de support et de dent de déphasage destinée à faire face à un rotor, à l’opposé de la tête, présente une ailette s'étendant au-delà du corps de dent.
Selon un exemple de réalisation, la tête des dents de support est moins large ou de même largeur que le corps de dent de sorte que les bobines puissent être insérées axialement sur une dent de support respective en passant par la tête. La largeur se mesure selon la direction circonférentielle.
Le stator peut comporter un dispositif de refroidissement.
Le dispositif de refroidissement peut comporter un premier et/ou deuxième circuit interne entourant une périphérie radiale interne de la culasse statorique, le premier et/ou deuxième circuit interne traversant au moins une tête de dent de déphasage.
Plus précisément par exemple, le premier et le deuxième circuit interne comportent un anneau tubulaire respectif, coaxial à la culasse statorique, faisant axialement face aux chignons des bobines situées du côté le plus proche de l’axe. L’anneau tubulaire est radialement intercalé sur un disque de la culasse statorique entre les extrémités des dents de supports et un cylindre central de la culasse statorique.
Le premier et le deuxième circuit interne présentent également au moins une amenée de fluide respective ou commune aux deux circuits internes, raccordée à l’anneau tubulaire, en traversant la tête d’une dent de déphasage.
Selon un premier exemple de réalisation, le premier et/ou deuxième circuit interne présente au moins une sortie de fluide respective ou commune aux deux circuits internes, raccordée à l’anneau tubulaire, en traversant la tête d’une dent de déphasage. Dans cet exemple de réalisation, le fluide entre par la au moins une amenée de fluide et sort par la au moins une sortie de fluide. Le fluide circule en circuit fermé dans le premier et/ou deuxième circuit qui refroidit les chignons des bobines par conduction des parois des circuits. Le fluide est par exemple de l’eau.
Selon un deuxième exemple de réalisation, l’anneau tubulaire du premier et du deuxième circuit interne comporte respectivement au moins un trou d’éjection, par exemple une pluralité de trous d’éjection, ménagés du côté de l’anneau tubulaire faisant face aux chignons des bobines. Dans cet exemple de réalisation, le fluide entre par la au moins une amenée de fluide et sort par le au moins un trou d’éjection. Le fluide circule en circuit ouvert, il est éjecté du premier et/ou deuxième circuit pour refroidir les chignons de bobine. Le fluide peut être tout liquide isolant électrique et caloporteur, permettant de refroidir un composant, comme de l’huile.
Le dispositif de refroidissement peut comporter un circuit externe entourant la périphérie radiale externe de la culasse statorique en étant maintenu par des extrémités de la culasse statorique.
Plus précisément par exemple, le circuit externe comporte un anneau tubulaire, coaxial à la culasse statorique, faisant axialement face aux chignons des bobines situés du côté le plus éloigné de l’axe. L’anneau tubulaire est par exemple inséré dans une rainure d’extrémité périphérique ménagée dans les extrémités des branches de la culasse statorique. Le circuit externe présente également au moins une amenée de fluide raccordée à l’anneau tubulaire.
Selon un premier exemple de réalisation, le circuit externe présente au moins une sortie de fluide raccordée à l’anneau tubulaire. Dans cet exemple de réalisation, le fluide entre par la au moins une amenée de fluide et sort par la au moins une sortie de fluide. Le fluide circule en circuit fermé dans le circuit externe qui refroidit les chignons des bobines par conduction des parois des circuits. Le fluide est par exemple de l’eau.
Selon un deuxième exemple de réalisation, l’anneau tubulaire du circuit externe comporte au moins un trou d’éjection, par exemple une pluralité de trous d’éjection, ménagés de chaque côté de l’anneau tubulaire faisant face aux chignons des bobines de la première et de la deuxième série le cas échéant. Dans cet exemple de réalisation, le fluide entre par la au moins une amenée de fluide et sort par le au moins un trou d’éjection. Le fluide circule en circuit ouvert, il est éjecté du circuit externe pour refroidir les chignons de bobine. Le fluide peut être tout liquide isolant électrique et caloporteur, permettant de refroidir un composant, comme de l’huile.
Dans le cas où la machine électrique comporte un dispositif de refroidissement présentant au moins un circuit interne et/ou un circuit externe, en circuit ouvert, un canal de retour d’huile peut être ménagé dans au moins une branche de la culasse statorique séparant deux premières ouvertures radiales, la culasse statorique étant réalisée en deux parties s’assemblant axialement. Les canaux ménagés dans les branches peuvent communiquer avec un conduit cylindrique commun ménagé dans un cylindre central de la culasse statorique fermé aux extrémités axiales.
L’invention a aussi pour objet une machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial comprenant au moins un rotor, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un stator tel que décrit précédemment.
L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage d’un stator de machine électrique tournante polyphasée à flux électromagnétique axial tel que décrit précédemment, dans lequel : - on insère les bobines axialement sur une dent de support respective en passant les bobines par la tête des dents de support, - puis, on assemble les têtes des dents de support dans des premières ouvertures radiales de la culasse statorique et les têtes des dents de déphasage dans des deuxièmes ouvertures radiales.
Le procédé d’assemblage peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
On peut monter un premier et/ou un deuxième circuit interne d’un dispositif de refroidissement autour d’un cylindre central de la culasse statorique avant d’assembler les dents de support et de déphasage et faire passer au moins une amenée de fluide du premier et/ou deuxième circuit interne à travers au moins une dent de déphasage.
la représente une vue schématique d’un dispositif de protection de surtension rapide et de surtension lente selon l’invention ;
la représente une vue agrandie du dispositif de protection de la ;
la représente une vue structurelle du dispositif de protection de la ;
la représente le dispositif de protection selon une première variante ;
la représente le dispositif de protection selon une deuxième variante;
la représente un chronogramme de l’impact du dispositif de protection sur la machine électrique selon l’invention ;
la représente un chronogramme du comportement ondulatoire dans un canal de génération électrique en l’absence du dispositif de protection selon l’invention ;
la représente un chronogramme du comportement ondulatoire dans un canal de génération électrique en présence du dispositif de protection selon l’invention.
La représente ainsi une vue schématique d’un dispositif de protection 1 de surtension rapide et de surtension lente disposé en parallèle d’un canal de génération d’un courant alternatif L1-L2 entre une première borne L1 et une deuxième borne L2. Comme énoncé précédemment, le courant entre la première borne L1 et la deuxième borne L2 au niveau du canal de génération L1-L2 est un courant alternatif, ce qui veux dire que le sens du courant électrique peut se faire de la première borne L1 en direction de la deuxième borne L2 ou de la deuxième borne L2 en direction de la première borne L1. Le dispositif de protection 1 est donc disposé selon son propre canal 10 parallèle au canal de génération L1-L2.
Le dispositif de protection 1 comprend une première source de courant S1 comprenant une entrée S11 et une sortie S12. Et, l’entrée S11 de la première source de courant S1 est reliée à la première borne L1 du canal de génération L1-L2.
Le dispositif de protection 1 comprend également une deuxième source de courant S2 qui comprend aussi une entrée S21 et une sortie S22. Et, l’entrée S21 de la deuxième source de courant S2 est reliée à la deuxième borne L2 du canal de génération L1-L2 alors que la sortie S22 de la deuxième source de courant S2 est reliée à la sortie S12 de la première source de courant S1.
Cette disposition présente ainsi l’avantage de pouvoir réguler toute surtension positive ou négative en fonction du sens du courant.
Autrement dit, la première source de courant S1 et la deuxième source de courant S2 sont positionnées en série sur le canal 10. Et, la deuxième source de courant S2 est positionnée de sorte à être opposée à la première source de courant S1. La deuxième source de courant S2 est ainsi positionnée « tête bêche » par rapport à la première source de courant S1.
Ainsi, lorsque le sens du courant se fait de la première borne L1 en direction de la deuxième borne L2, alors la première source de courant S1 est active car dans le sens du courant alors que la deuxième source de courant S2 est, quant à elle, opposée au sens du courant et donc inactive. A l’inverse, lorsque le sens du courant se fait de la deuxième borne L2 en direction de la première borne L1, alors la deuxième source de courant S2 est active car dans le sens du courant alors que la première source de courant S1 est, quant à elle, opposée au sens du courant et donc inactive.
Chaque unité de protection additionnelle comprend ainsi une structure équivalente à la première unité de protection 1’, c’est-à-dire que chaque unité de protection additionnelle comprend une première source de courant additionnelle S3 identique à la première source de courant S1, une deuxième source de courant additionnelle S4 identique à la deuxième source de courant S2 et un dispositif d’ouverture additionnel 8’. Et, comme dans la première unité de protection 1’, la première source de courant additionnelle S3 est dans un sens opposé à la deuxième source de courant additionnelle S4.
Chaque unité de protection additionnelle 1’’ à est disposée en dérivation de la première unité de protection 1’ et du canal de génération électrique L1-L2 de sorte à réguler le courant efficacement et limiter toute surtension détectée.
En effet, la surtension générée entre la première borne L1 et la deuxième borne L2 présente une énergie définie. L’utilisation de plusieurs unités de protection, comprenant la première unité de protection 1’ comme présentée en figures 1 à 3, et une ou plusieurs unités de protection additionnelles 1’’ à , présente l’avantage de répartir l’absorption de l’énergie générée par cette surtension sur plusieurs canaux sans ajouter de composant dédier à cette absorption. Ainsi, à titre d’exemple indicatif, pour une surtension générant une énergie équivalente à une valeur de cent watts, il est possible d’envisager l’utilisation d’une seule unité de protection 1’. Et, pour une surtension générant, par exemple, une énergie équivalente à une valeur d’environ deux cents watts, il peut alors être envisagé d’ajouter une unité de protection additionnelle 1’’. Le dispositif de protection 1 comprend alors deux unités de protection 1’ et 1’’ mises en parallèle l’une de l’autre et également en parallèle du canal de génération électrique L1-L2.
En outre, l’utilisation de plusieurs unités de protection additionnelles présente également l’avantage de permettre au dispositif de protection 1 de fonctionner même si l’une des unités de protection additionnelles ne fonctionne pas correctement et qu’il est nécessaire d’ouvrir le canal de l’unité de protection additionnelle défectueuse par le biais du dispositif d’ouverture additionnel 8’ de l’unité de protection additionnelle défectueuse.
En outre, dans le cas d’un fonctionnement d’une machine électrique en plusieurs phases, comme représenté en figure 5, il peut être envisagé que chaque phase comprenne un ensemble d’une ou plusieurs unités de protection afin de protéger chaque phase de la machine électrique contre une éventuelle surtension. Ainsi, une première phase N1 formée entre la première borne L1 et la deuxième borne L2 peut comprendre un premier ensemble de protection P1 formé par la première unité de protection 1’ et éventuellement d’une ou plusieurs unités de protection additionnelles 1’’ à . Et, pour une deuxième phase N2 de la machine électrique formée entre la deuxième borne L2 et une troisième borne L3, il peut également être envisagé d’incorporer un deuxième ensemble de protection P2 formé par une deuxième unité de protection principale 2’ et éventuellement d’une ou plusieurs unités de protection additionnelles 2’’ à . Et, de manière similaire, chaque phase Nx formée entre deux bornes peut comprendre un ensemble de protection Px identique.
La représente un chronogramme de l’évolution dans le temps d’une surtension détectée par le dispositif de protection 1.
La première ligne de ce chronogramme représente la tension mesurée par le premier détecteur de surtension 21 ou par le deuxième détecteur de surtension 22, en fonction du sens du courant, ainsi que par le premier détecteur de tension auxiliaire 61 ou par le deuxième détecteur de tension auxiliaire 62, en fonction du sens du courant, dans le canal de génération électrique L1-L2 entre la première charge L1 et la deuxième charge L2. Sur cette première ligne du chronogramme est également représentée la première valeur de tension seuil permettant de détecter un niveau de surtension OvH et la deuxième valeur de tension seuil permettant de détecter une valeur de tension nominal et la fin de la surtension mesurée.
Ainsi, comme représenté sur la première ligne du chronogramme, une surtension est détectée avec une mesure de tension, par le premier détecteur de surtension 21 ou par le deuxième détecteur de surtension 22, en fonction du sens du courant, supérieure à la première valeur de tension seuil.
La deuxième ligne du chronogramme de la est une représentation binaire de l’annulation du courant mesuré par le premier détecteur de courant 71 ou par le deuxième détecteur de courant 72 dans le dispositif de protection 1, et plus particulièrement dans le canal 10. Plus précisément, ce signal est un représentation en créneau dont chaque front représente une annulation du courant dans le canal 10 permettant ainsi d’être en accord avec la deuxième condition C2 afin de permettre 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.
La troisième ligne du chronogramme est également une représentation binaire de la détection de la part du premier détecteur de tension auxiliaire 61 ou du deuxième détecteur de tension auxiliaire 62, en fonction du sens du courant, d’une tension inférieure à la deuxième valeur de tension seuil. Plus précisément, le signal binaire est dans une position haute lorsque la tension mesurée par le premier détecteur de tension auxiliaire 61 ou le deuxième détecteur de tension auxiliaire 62 est inférieure à la deuxième valeur de tension seuil et dans une position basse lorsque la tension mesurée est supérieure à la deuxième valeur de tension seuil. Autrement dit, la troisième ligne de ce chronogramme est une représentation binaire du respect de la première condition C1 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 première condition C1 est respectée lorsque le signal est dans sa position haute.