INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le stator 1 comprend un corps de stator 2 qui s’étend, selon une direction sensiblement parallèle à l’axe X, entre deux faces parmi lesquelles une face de sortie de phase 4 et une face opposée 6.
Le corps de stator 2 est traversé, de sa face de sortie de phase 4 à sa face opposée 6, par un logement interne 8 de forme sensiblement cylindrique qui s’étend autour de l’axe X. Ce logement interne 8 peut recevoir un rotor de la machine électrique. Un tel rotor peut par exemple être un rotor à aimants permanents, un rotor à cage d’écureuil pour machine asynchrone, un rotor pour machine à réluctance variable, un rotor à griffes ou encore un rotor bobiné pour machine synchrone, sans que cette liste soit limitative de l’invention.
Le corps de stator 2 présente des encoches 10 qui correspondent à des échancrures radiales, de telles encoches 10 étant ouvertes sur le logement interne 8. Ces encoches 10 s’étendent de la face de sortie de phase 4 à la face opposée 6 et sont configurées pour recevoir un bobinage du stator 1, et plus particulièrement une pluralité d’épingles 12 participant à former ce bobinage. Ces épingles 12 sont des éléments conducteurs qui permettent la transmission d’un courant électrique, et qui participent à générer un champ magnétique de sorte à entraîner en rotation le rotor. Chaque encoche 10 comprend ici un élément isolant 14, positionné en revêtement des parois délimitant l’encoche et qui constitue un logement de réception d’une épingle. Cet élément isolant 14 est par exemple obtenu à base de polyimide. L’élément isolant 14 fait saillie de la face de sortie de phase 4 et/ou de la face opposée 6 sur une dimension de l’ordre de 0,5 à 4 mm, de préférence entre 1 et 2 mm, de telles dimensions étant mesurées parallèlement à l’axe X. Une telle saillie est particulièrement visible en .
Les épingles 12 vont maintenant être décrites en détail. Ces épingles 12 peuvent alternativement avoir une forme en I, qui correspond à un premier mode de réalisation illustré en , ou une forme en U qui correspond à un deuxième mode de réalisation représenté en . Quel que soit le mode de réalisation, chaque épingle 12 s’étend entre une première extrémité longitudinale 16 et une deuxième extrémité longitudinale 18. Lorsque les épingles 12 sont reçues dans les encoches 10, leurs premières extrémités longitudinales 16 sont en regard de la face de sortie de phase 4 tandis que leurs deuxièmes extrémités longitudinales 18 sont en regard de la face opposée 6.
Chaque épingle 12 comprend au moins un segment connecteur ou segment médian 20, qui correspond à une portion de l’épingle 12 qui s’étend sensiblement parallèlement à l’axe X lorsque le stator est disposé au sein du corps de stator 2. Ce segment médian 20 présente une portion centrale 22 qui s’étend au sein de l’une des encoches 10, cette portion centrale 22 étant bordée au niveau de la face de sortie de phase 4 par une première extrémité 24 du segment médian 20 et au niveau de la face opposée 6 par une deuxième extrémité 26 de ce segment médian 20. La première extrémité 24 correspond plus précisément à une partie du segment médian 20 faisant saillie de la face de sortie de phase 4, tandis que la deuxième extrémité 26 correspond à sa partie qui fait saillie de la face opposée 6. Préférentiellement, les première et deuxième extrémités 24, 26 d’un segment médian font saillie de leur face 4, 6 respective de 3 à 4 mm. On comprend par ailleurs que la première extrémité 24 du segment médian 20 est au voisinage de la première extrémité longitudinale 16 de l’épingle 12, la deuxième extrémité 26 étant au voisinage de sa deuxième extrémité longitudinale 18.
Les épingles 12 selon le premier mode de réalisation, c'est-à-dire les épingles 12 en forme de I, présentent un unique segment médian 20 bordé de sa première extrémité 24 et de sa deuxième extrémité 26. De telles épingles 12 sont représentées aux figures 1, 2, 5, 7 et 8. À l’inverse, les épingles 12 selon le deuxième mode de réalisation, c'est-à-dire les épingles 12 en forme de U qui sont illustrées aux figures 3, 4 et 6, comprennent deux segments médians 20A, 20B qui présentent chacun une première extrémité 24 et une deuxième extrémité 26. Dans ce deuxième mode de réalisation, la première extrémité 24 de l’un des segments médians 20A, 20B d’une épingle 12 donnée est jointe à la première extrémité 24 de l’autre des segments médians 20A, 20B par une portion de liaison 28. Une telle portion de liaison 28 est formée de matière avec les segments médians 20A, 20B. Cette portion de liaison 28, qui correspond à la première extrémité longitudinale 16 de l’épingle 12 selon le deuxième mode de réalisation, est particulièrement visible aux figures 3, 4 et 6. La portion de liaison 28 présente un décalage entre les deux segments médians 20A, 20B, ce qui permet notamment de loger les deux segments médians dans des encoches différentes du corps de stator et dans des positions radiales différentes d’une encoche à l’autre.
Comme cela a été évoqué précédemment, les segments médians 20 des épingles 12, et plus précisément leurs portions centrales 22, sont insérés dans les encoches 10 recouvertes du matériau isolant 14. Ces encoches 10 peuvent par ailleurs recevoir d’autres types de segments conducteurs participant au bobinage, et notamment des entrées et des sorties de courant de phase 30. Les entrées et sorties de courant de phase 30, visibles aux figures 6 à 8, présentent des prolongements axiaux au niveau de la face de sortie de phase 4.
Dans l’exemple illustré, et tel que cela est notamment visible sur les figures 4 et 6, les épingles 12 sont disposées au sein des encoches 10 en deux rangées, avec une première rangée ou rangée interne 32 au plus proche de l’axe X, et une deuxième rangée ou rangée externe 34 plus éloignée de cet axe X et disposée de façon concentrique autour de la rangée interne 32. Chaque encoche 10 peut de ce fait recevoir deux segments médians 20, avec un segment médian 20 disposé dans la rangée interne 32 et un segment médian 20 disposé dans la rangée externe 34. Il serait toutefois possible d’envisager, sans sortir du cadre de l’invention, un corps de stator 2 présentant quatre, six, huit ou encore dix rangées disposées radialement les unes autour des autres. En présence des épingles 12 selon le deuxième mode de réalisation, leur premier segment médian 20A est disposé dans la rangée interne 32 et leur deuxième segment médian 20B est disposé dans la rangée externe 34 ou inversement. Le premier segment médian 20A et le deuxième segment médian 20B ne sont cependant pas reçus par une même encoche 10 ; ils sont disposés à un nombre donné d’encoches 10 d’écart, préférentiellement compris entre une et huit encoches 10, encore plus préférentiellement compris entre cinq et sept encoches. La présente un mode de réalisation où le premier segment médian 20A et le deuxième segment médian 20B d’une épingle 12 sont disposées dans deux encoches 10 distinctes séparées l’une de l’autre par six encoches 10. Tel qu’évoqué précédemment, un tel écart entre les segments médians 20A, 20B est dépendant d’une forme du vrillage de la portion de liaison 28 au niveau de la face de sortie de phase 4.
Le dispositif de commande 36 est généralement couplé à d'autres composants du circuit électrique, par exemple le moteur électrique 56 ou la source de courant continu 70 ou des capteurs respectifs. Le dispositif de commande 36 peut alors émettre des signaux de porte correspondants G1, G2, par exemple, en fonction des positions relatives du rotor du moteur électrique 56 par rapport au stator du moteur électrique 56, de sorte qu'en conséquence, les enroulements (aimants) du moteur électrique 56 sont commandés selon les besoins.
Dans le mode de réalisation illustré, l'onduleur 54 comprend également un circuit de décharge électronique 10 qui est disposé en parallèle avec le condensateur de liaison CC 12. En utilisant le circuit de décharge électronique 10, le condensateur de liaison CC 12 peut être déchargé si nécessaire.
De manière générale, le circuit de décharge électronique 10 peut également être appliqué à d'autres dispositifs tels que des convertisseurs ou des onduleurs couplés à différents composants, comme un chargeur embarqué pour un véhicule électrique ou un panneau solaire.
Certains modes de réalisation divulgués dans le présent document, en particulier le ou les modules respectifs, utilisent des circuits (par exemple, un ou plusieurs circuits) afin de mettre en œuvre des normes, des protocoles, des méthodologies ou des technologies divulgués dans le présent document, de coupler fonctionnellement deux composants ou plus, de générer des informations, de traiter des informations, d'analyser des informations, de générer des signaux, de coder/décoder des signaux, de convertir des signaux, de transmettre et/ou de recevoir des signaux, de commander d'autres dispositifs, etc. Des circuits de tout type peuvent être utilisés.
Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent, entre autres, un ou plusieurs dispositifs informatiques tels qu'un processeur (par exemple, un microprocesseur), une unité centrale de traitement (CPU), un processeur de signaux numériques (DSP), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), un réseau de portes programmables par l'utilisateur (FPGA), un système sur puce (SoC), ou similaire, ou toute combinaison de ceux-ci, et peuvent comprendre des éléments de circuit ou des composants électroniques numériques ou analogiques discrets, ou des combinaisons de ceux-ci. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des implémentations de circuits matériels (par exemple, des implémentations dans des circuits analogiques, des implémentations dans des circuits numériques, et similaires, et leurs combinaisons).
Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des combinaisons de circuits et de produits de programmes informatiques comportant des instructions de logiciel ou de microprogramme stockées sur une ou plusieurs mémoires lisibles par ordinateur qui fonctionnent ensemble pour amener un dispositif à exécuter un ou plusieurs protocoles, méthodologies ou technologies décrits dans le présent document. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des circuits, tels que, par exemple, des microprocesseurs ou des parties de microprocesseur, qui nécessitent un logiciel, un micrologiciel, etc. pour fonctionner. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent un ou plusieurs processeurs ou des parties de ceux-ci et les logiciels, micrologiciels, matériels et autres qui les accompagnent.
La présente demande peut faire référence à des quantités et des nombres. Sauf indication spécifique, ces quantités et nombres ne doivent pas être considérés comme restrictifs, mais comme exemplaires des quantités ou nombres possibles associés à la présente demande. Toujours à cet égard, la présente demande peut utiliser le terme "pluralité" pour faire référence à une quantité ou un nombre. À cet égard, le terme "pluralité" désigne tout nombre supérieur à un, par exemple deux, trois, quatre, cinq, etc. Les termes "environ", "approximativement", "près", etc. signifient plus ou moins 5% de la valeur indiquée.
Bien que la divulgation ait été illustrée et décrite en ce qui concerne une ou plusieurs mises en œuvre, des altérations et des modifications équivalentes apparaîtront à d'autres personnes compétentes dans l'art à la lecture et à la compréhension de cette spécification et des dessins annexés. En outre, bien qu'une caractéristique particulière de la divulgation puisse avoir été divulguée en ce qui concerne seulement une de plusieurs mises en œuvre, cette caractéristique peut être combinée avec une ou plusieurs autres caractéristiques des autres mises en œuvre comme cela peut être souhaité et avantageux pour toute application donnée ou particulière.
Procédé de démarrage d’un moteur électrique de type asynchrone monophasé à condensateur permanent, et actionneur électromécanique associé comprenant un tel moteur électrique. La présente invention concerne un procédé de démarrage d’un moteur électrique de type asynchrone à condensateur permanent. L’invention porte aussi sur un actionneur électromécanique comprenant un tel moteur électrique et des moyens de mise en œuvre d’un tel procédé.
Etat de la Technique Un moteur électrique de type asynchrone monophasé à condensateur permanent est configuré pour être raccordé électriquement à un conducteur de phase et un conducteur de neutre d’une source de tension alternative. Le stator du moteur électrique comprend deux enroulements, un enroulement des deux enroulements, appelé enroulement principal, est relié électriquement en série avec un interrupteur, l’autre enroulement appelé enroulement auxiliaire est relié électriquement en série avec un condensateur de déphasage et l’interrupteur. Une unité électronique de contrôle comprenant un dispositif de détection du passage au zéro secteur est configurée pour, lorsqu’un ordre de commande lui est communiqué, démarrer le moteur électrique directement par une commande de l’interrupteur en pleine onde par rapport à la tension alternative, cette commande pleine onde permettant à la fois d’amorcer l’entrainement en rotation du moteur électrique et de maintenant l’entrainement en rotation du moteur électrique.
L’unité électronique de contrôle comprend en outre un circuit résistif connecté électriquement entre le conducteur de phase et le conducteur de neutre et configuré pour alimenter électriquement l’unité électronique de contrôle à partir de la source de tension alternative. La valeur d’impédance série du circuit résistif est généralement dimensionnée pour permettre au moteur électrique de démarrer en commande pleine onde. En veille, c’est-à-dire lorsque le moteur électrique est à l’arrêt et qu’aucun ordre de commande ne lui est communiqué, l’unité électronique de contrôle présente donc un niveau de consommation d’énergie électrique directement lié à la valeur d’impédance série du circuit résistif.
Si cette valeur de consommation d’énergie électrique dépasse un seuil prédéterminé, par exemple de 0,5 watts fixé pour répondre aux exigences normatives de réduction de consommation en veille des produits électriques, il est souhaitable d’augmenter la valeur de l’impédance série du circuit résistif afin de réduire cette valeur de consommation d’énergie électrique. Cependant, une telle modification entraine une réduction de l’énergie électrique disponible au démarrage du moteur électrique et peut ainsi empêcher l’amorçage de l’entrainement en rotation du moteur électrique.
Il est donc souhaitable de pouvoir disposer d’une unité électronique de contrôle consommant au maximum 0,5 watts en veille tout en permettant l’amorçage de l’entrainement en rotation du moteur électrique et le maintien de l’entrainement en rotation du moteur électrique.
Des modes de réalisation concernent un procédé de démarrage d’un moteur électrique configuré pour être raccordé électriquement à un conducteur de phase et à un conducteur de neutre d’une source de tension alternative, le moteur électrique comprenant un stator, le stator du moteur électrique comprenant deux enroulements, les deux enroulements comprenant chacun une extrémité commune de sorte à les relier électriquement ensemble, l’extrémité commune étant reliée électriquement au conducteur de neutre par l’intermédiaire d’un interrupteur, chacun des deux enroulements comprenant une autre extrémité constituant respectivement une première borne de phase et une deuxième borne de phase, la première borne de phase étant reliée électriquement à la deuxième borne de phase par l’intermédiaire d’un condensateur de déphasage, le conducteur de phase étant sélectivement soit raccordé électriquement à la première borne de phase pour commander l’entrainement en rotation du moteur électrique dans un premier sens, soit raccordé électriquement à la deuxième borne de phase pour commander l’entrainement en rotation du moteur électrique dans un deuxième sens, le deuxième sens étant opposé au premier sens, l’interrupteur étant piloté par une unité électronique de contrôle, l’unité électronique de contrôle étant configurée pour détecter le passage à zéro de la tension alternative. Selon un mode de réalisation, le procédé de démarrage est mis en œuvre par l’unité électronique de contrôle, et l’unité électronique de contrôle commande, pendant une période de démarrage, l’interrupteur en angle de phase par rapport à la tension alternative, puis, à la suite de la période de démarrage, commande l’interrupteur en pleine onde par rapport à la tension alternative.
Selon un mode de réalisation, l’unité électronique de contrôle comprend un dispositif de détection de passage à zéro de la tension alternative.
Selon un mode de réalisation, l’angle de phase de la commande de l’interrupteur en angle de phase est compris entre un vingtième et un huitième d’une période de la tension alternative.
Le rotor 10 est pourvu d'un chemin de refroidissement qui consiste principalement en un canal d'entrée 22, une pluralité de passages de refroidissement 24 et une pluralité de canaux de sortie 26. Le trajet du liquide de refroidissement est fermé en ce sens que le flux de liquide de refroidissement admis dans le canal d'entrée 22 sort par les canaux de sortie 26. Aucun liquide de refroidissement (à l'exception d'un flux de fuite potentiel très mineur) n'est évacué du rotor 10, à l'exception de la totalité du flux de liquide de refroidissement sortant par les canaux de sortie 26.
Le canal d'entrée 22 est formé par un alésage axial qui s'étend à travers la majorité de l'arbre du rotor 12. Comme on peut le voir sur la , le canal d'entrée 22 s'étend d'une extrémité axiale de l'arbre du rotor 12 à travers l'arbre du rotor 12 jusqu'à une position qui est en arrière de l'extrémité de l'extrémité axiale de la pile 14 qui est opposée au côté où le canal d'entrée 22 s'ouvre. En d'autres termes, le canal d'admission 22 est un trou borgne s'étendant approximativement jusqu'à la position axiale où est disposée la plaque d'extrémité gauche 18 de la .
A proximité de l'extrémité axiale du canal d'entrée 22, une pluralité d'ouvertures de refroidissement 27 s'étendant radialement est prévue dans l'arbre de rotor 12. Les ouvertures de refroidissement 27 s'ouvrent sur la surface circonférentielle extérieure de l'arbre de rotor 12 et sont disposées vers l'intérieur d'un épaulement formé par une partie d'extrémité radialement élargie de l'arbre de rotor 12 sur laquelle la plaque d'extrémité 18 vient en butée.
La plaque d'extrémité 18 présente une pluralité d'évidements 28 s'étendant radialement sur sa circonférence interne. La position et l'espacement des évidements 28 coïncident approximativement avec la position des ouvertures radiales de refroidissement 27.
Les évidements 28 ne s'étendent pas sur toute la plaque d'extrémité 18, 19. En d'autres termes, la profondeur de chaque évidement, vu dans une direction axiale, est inférieure à l'épaisseur de la plaque d'extrémité respective 18, 19.
Les évidements 28 servent à connecter l'extrémité radialement extérieure des ouvertures de refroidissement 27 aux passages de refroidissement 24 formés dans la pile 14 de plaques de rotor 16. Les passages de refroidissement 24 sont formés à partir d'une pluralité de découpes 30 formées dans chaque plaque de rotor 16.
La plaque d'extrémité 18 sert ainsi d'extrémité radiale pour les ouvertures radiales de refroidissement formées à partir des ouvertures radiales de refroidissement 27 dans l'arbre de rotor 12 et à partir des évidements 28.
Chaque découpe 30 a une section transversale en forme de goutte (voir en particulier la ), le contour de chaque découpe 30 ayant deux parties droites 32 et une partie incurvée 34. Les parties droites 32 sont prévues pour interagir avec un outil de montage qui définit la position angulaire ou circonférentielle de chaque plaque de rotor 16 sur l'arbre de rotor 12. Afin d'obtenir le léger décalage angulaire des poches pour les aimants sur la pile 14 de plaques de rotor, la position angulaire des découpes 30 diffère légèrement entre les différents types de plaques de rotor. Compte tenu de la capacité des découpes 30 à former le passage du liquide de refroidissement 24, les découpes 30 ont une section transversale relativement grande.
En outre, des découpes 30 sont disposées entre les évidements 20 adjacents qui forment les poches destinées à recevoir les aimants, de sorte que la chaleur perdue générée dans cette partie du rotor peut être très efficacement évacuée vers le liquide de refroidissement circulant dans les passages de refroidissement 24. La distance entre la poche formée par les évidements 20 et le passage de réfrigérant 24 formé par les découpes 30 est désignée sur la par la flèche A.
La ligne pointillée L montre que l'extrémité radialement extérieure des découpes 30 chevauche les extrémités radialement intérieures des évidements 20, ce qui permet de dissiper très efficacement la chaleur résiduelle.
Comme on peut le voir sur la et la , la plaque d'extrémité 19 disposée à l'extrémité de la pile 14 de plaques de rotor 16 qui est adjacente à l'extrémité ouverte du canal d'entrée 22, est pourvue d'évidements 28 de manière similaire à la plaque d'extrémité 18 disposée à l'extrémité opposée.
À l'emplacement des évidements 28 dans la plaque d'extrémité 19, l'arbre de rotor 12 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures radiales de refroidissement 36 qui relient les passages de refroidissement 24 (via les évidements 28) aux canaux de sortie 26. De cette manière, un chemin de refroidissement fermé est formé par le canal d'entrée 22, les ouvertures radiales de refroidissement 27, les évidements 28, les passages de refroidissement 24, les évidements 28, les ouvertures radiales de refroidissement 36 et les canaux de sortie 26.
De manière similaire à la plaque d'extrémité 18, la plaque d'extrémité 19 sert également d'extrémité radiale du passage de réfrigérant formé par les évidements 28 et les ouvertures de réfrigérant 36.
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, les évidements 28 sont plus larges que les passages de refroidissement 24. Il est donc possible d'utiliser des plaques d'extrémité standardisées 18, 19 qui ne doivent pas nécessairement correspondre parfaitement, avec leurs évidements 28, à la position circonférentielle des passages de refroidissement 24. Le léger décalage angulaire n'a pas d'incidence négative sur la section disponible pour l'écoulement du liquide de refroidissement.
Afin de réduire une fuite de liquide de refroidissement, des joints peuvent être utilisés pour assurer l'étanchéité entre la plaque d'extrémité 18 et une partie d'extrémité radialement élargie 13 sur l'arbre de rotor 12, entre la plaque d'extrémité 18 et la plaque de rotor adjacente 16, entre les plaques de rotor adjacentes, entre la plaque d'extrémité 19 et la plaque de rotor adjacente 16 et entre la plaque d'extrémité 19 et l'arbre de rotor 12. Le numéro de référence 40 est utilisé pour désigner les positions potentielles d'un joint ou d'un matériau d'étanchéité.
La montre un deuxième mode de réalisation. Pour les éléments connus du premier mode de réalisation, les mêmes numéros de référence sont utilisés, et il est fait référence aux commentaires ci-dessus.
Selon un autre aspect de la présente invention, la machine électrique comprend une première liaison fluidique et une deuxième liaison fluidique permettant la mise en communication fluidique entre le canal de refroidissement des bobines et le canal de refroidissement de l’onduleur, le fluide de refroidissement étant apte à parcourir le canal de refroidissement de l’onduleur et le canal de refroidissement des bobines entre le premier connecteur hydraulique et le deuxième connecteur hydraulique.
Selon un autre aspect de la présente invention, le boîtier comprend une deuxième paroi s’étendant radialement entre la première liaison fluidique et la deuxième liaison fluidique pour forcer le passage du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement de l’onduleur tout autour de l’arbre de transmission.
Selon un autre aspect de la présente invention, le palier comprend une pluralité de parois radiales disposées entre les bobines dans le logement intermédiaire et configurées pour accroître les échanges thermiques entre les bobines et le fluide de refroidissement circulant dans le canal de refroidissement des bobines.