FR2535920A1 - Magnetic circuit in several parts for electrical machine. - Google Patents
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Abstract
Description
CIRCUIT MAGNETIQUE EN PLUSIEURS PIECES POUR UNE
MACHINE ELECTRIQUE
La présente invention s'applique dans le domaine de la construction électromécanique, en particulier, aux circuits magnétiques en plusieurs pièces,de machines électriques.MULTI-PIECE MAGNETIC CIRCUIT FOR A
ELECTRIC MACHINE
The present invention applies in the field of electromechanical construction, in particular to magnetic circuits in several parts, of electrical machines.
Elle s'applique plus particulièrement aux machines électriques a courant alternatif sans pôles saillants. It applies more particularly to electric machines with alternating current without salient poles.
On connaît un circuit magnétique en plusieurs pièces pour machine électrique (brevet américain 3.983.435), doté dcune culasse enroulée en un ruban ferromagnétique, et d'une zone de denture, réalisée à l'aide d'un ruban plié en accordéon. Les encoches de la zone de denture sont ouvertes du côté de l'alésage interne d'entrefer du stator de la machine électri- que. Les encoches étant ouvertes vers l'entrefer, les paramètres énergé- tiques du stator sont sensiblement réduits.La couche de denture qui adhère par Ses entredents à l'alésage interne de la culasse constitue une structure "faible" au point de vue mécanique, car toutes les sol licita- tions mécaniques appliquées a la zone de denture-se concentrent sur l'en redents dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur du ruban plié. Après l'assemblage du circuit magnétique, il est prevu une opération d'usinage qui consiste à faire disparaître les arêtes des plis, ce qui pose un problême lors de la production des machines electriques en grande série, car ceci augmente la quantite de travail nécessaire pour leur fabrication. A magnetic circuit in several parts for an electrical machine is known (American patent 3,983,435), provided with a cylinder head wound in a ferromagnetic tape, and with a toothing zone, produced using a tape folded in accordion. The notches in the toothing area are open on the side of the internal air gap of the stator of the electric machine. The notches being open towards the air gap, the energy parameters of the stator are appreciably reduced. The layer of toothing which adheres by its crossbeams to the internal bore of the cylinder head constitutes a "weak" structure from the mechanical point of view, because all the mechanical restraints applied to the toothing area - focus on the teeth whose thickness is equal to the thickness of the folded tape. After the assembly of the magnetic circuit, a machining operation is planned which consists in making the edges of the folds disappear, which poses a problem during the production of electric machines in large series, because this increases the quantity of work required. for their manufacture.
On connaît par ailleurs un circuit magnétique én plusieurs pièces pour machine electrique (certificat d'auteur de 1'URSS nO 584392) comportant une culasse et une zone de denture, réalisée en un ruban plié avec des encoches ouvertes vers la culasse, la largeur du ruban gaufré étant alors egale a la longueur du circuit magnétique en plusieurs pièces. A magnetic circuit is also known in several parts for an electrical machine (USSR author's certificate No. 584392) comprising a cylinder head and a toothing zone, produced in a folded ribbon with notches open towards the cylinder head, the width of the embossed tape then being equal to the length of the magnetic circuit in several pieces.
Dans le circuit magnétique en plusieurs pièces connu, le flux magnétique venant de l'entrefer arrive dans les plis des dents, puis, par deux parcours magnétiques parallèles, (qui sont les arêtes du pli) se dirige vers la culasse par le circuit de fer. In the known multi-piece magnetic circuit, the magnetic flux coming from the air gap arrives in the folds of the teeth, then, by two parallel magnetic paths, (which are the edges of the fold) goes towards the yoke by the iron circuit .
Lorsqu'ils se rencontrent dans l'arête du pli, les flux magnetiques saturent le fer. L'induction magnétique dans cette zone atteint 2,1 à 2,5 T. Ainsi l'arête du pli se trouve saturée à un tel point, que la perméabilité magnétique de l'acier est alors voisine de la perméabilité magnétique de l'air. Sur cette zone du circuit magnétique en plusieurs parties, la réluctance magnétique du métal croit notablement et le flux magnétique s'avère partiellement dispersé. A cause de la saturation de l'arête, l'entrefer entre la zone de denture et la culasse et dans lequel penètre le flux dispersé, est artificiellement augmenté. De ce fait, on observe dans un tel circuit magnétique en plusieurs pièces un échauffement exagéré du fait des pertes élevées dans le fer, car les valeurs accrues de l'induction dans la zone de denture augmentent les pertes fer. When they meet in the crease, the magnetic fluxes saturate the iron. The magnetic induction in this zone reaches 2.1 to 2.5 T. Thus the edge of the fold is saturated to such a point that the magnetic permeability of the steel is then close to the magnetic permeability of the air. . On this zone of the magnetic circuit in several parts, the magnetic reluctance of the metal increases notably and the magnetic flux turns out to be partially dispersed. Due to the saturation of the edge, the air gap between the toothing area and the cylinder head, into which the dispersed flux penetrates, is artificially increased. Therefore, there is observed in such a magnetic circuit in several pieces an exaggerated heating due to the high losses in the iron, because the increased values of the induction in the toothing zone increase the iron losses.
Les arêtes des plis accroissent le facteur d'entrefer, ce qui réduit le rendement de la machine.The edges of the folds increase the air gap factor, which reduces the efficiency of the machine.
L'invention vise à réaliser un circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique avec une géométrie de la zone de denture permettant de réduire les flux de dispersion du flux magnétique principal, ainsi que le facteur d'entrefer et d'améliorer le rendement de la machine électrique. The invention aims to produce a magnetic circuit in several pieces for an electric machine with a geometry of the toothing zone making it possible to reduce the dispersion fluxes of the main magnetic flux, as well as the airgap factor and to improve the efficiency of the electric machine.
L'essentiel de l'invention consiste en ce que dans un circuit ma gnétique en plusieurs pièces pour machine électrique, comportant une culasse et une zone de denture, réalisée en un ruban plie en accordéon formant des encoches pour recevoir l'enroulement et ouvertes vers la culasse, la largeur du ruban plié étant égale à la longueur du circuit magnétique, selon l'invention le ruban plie comporte des decoupages rectangulaires réalisés du côte de l'un des bords de pliage du ruban plié et formant un canal dans lequel est placée la culasse, la profondeur et la largeur des découpages rectangulaires étant respectivement égales à la longueur du circuit magnétique de la culasse et a la largeur de la culasse. The essence of the invention consists in that in a magnetic magnetic circuit in several pieces for an electric machine, comprising a cylinder head and a toothing zone, produced in a ribbon folded in accordion forming notches for receiving the winding and open towards the yoke, the width of the folded ribbon being equal to the length of the magnetic circuit, according to the invention the folded ribbon comprises rectangular cutouts made on the side of one of the folding edges of the folded ribbon and forming a channel in which is placed the cylinder head, the depth and width of the rectangular cutouts being respectively equal to the length of the magnetic circuit of the cylinder head and to the width of the cylinder head.
L'invention permet d'améliorer le rendement de la machine électrique grâce à la réduction des pertes dans le fer de la zone de denture et à la réduction du facteur d'entrefer. The invention makes it possible to improve the efficiency of the electric machine thanks to the reduction of losses in the iron of the toothing area and to the reduction of the air gap factor.
D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé, ou:
- la figure 1 représente en vue de dessus une partie d'un circuit
magnétique en plusieurs pièces pour un stator, selon
l'invention;
- la figure 2 est une coupe-selon la ligne III-III de la figure 1;
- la figure 3 montre en perspective avec arrachements une partie
d'un circuit magnétique. en plusieurs pièces d'une ma
chine électrique à entrefer axial, selon l'invention;
- la figure 4 montre une partie du ruban ferromagnétique avec sa ligne
de coupe, utilisé selon l'invention.Other objects, advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description given by way of nonlimiting example and referring to the appended drawing, or:
- Figure 1 shows a top view of part of a circuit
magnetic in several pieces for a stator, according to
the invention;
- Figure 2 is a section along line III-III of Figure 1;
- Figure 3 shows in perspective with cutaway part
of a magnetic circuit. in several pieces of a ma
electric chine with axial air gap, according to the invention;
- Figure 4 shows part of the ferromagnetic tape with its line
cutting, used according to the invention.
Le circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique tel que représenté sur la figure 1 comporte une culasse 1 et une zone de denture 2, réalisée à l'aide d'un ruban 3 plis en accordéon qui forme des encoches 4 ouvertes vers la culasse 1 pour recevoir un enroulement 5. Le ruban en accordéon 3 comporte des découpages rectangulaires 6 (figure 2) réalisés du côté de l'un des bords de pliage, dans lequel est placee la culasse 1. La profondeur du découpage 6 est égale à la longueur du circuit magnétique de la culasse 1, et la largeur du découpage est égale à la-largeur de-la culasse 1. Le découpage 6 se situe entre les dents 7 de la zone de denture 2 et l'entredent 8 de liaison entre les dents 7. The magnetic circuit in several pieces for an electric machine as shown in FIG. 1 comprises a cylinder head 1 and a toothing zone 2, produced using a 3-ply accordion tape which forms notches 4 open towards the cylinder head 1 to receive a winding 5. The accordion tape 3 has rectangular cutouts 6 (Figure 2) made on the side of one of the folding edges, in which the yoke 1 is placed. The depth of the cutout 6 is equal to the length of the magnetic circuit of the cylinder head 1, and the width of the cut-out is equal to the width of the cylinder head 1. The cut-out 6 is located between the teeth 7 of the toothing zone 2 and the connection 8 between the teeth 7.
Une telle réalisation du circuit magnétique pour une machine élec- trique permet de réduire le courant d'aimantation grâce à un trajet plus favorable du flux magnétique, car la zone de denture 2 (figure 1) entre en contact avec la culasse. 1 à travers le bord du ruban plié 3. La culasse 1 qui se trouve à l'interieur du ruban plié 3 peut être entourée par l'enroulement 5 et de ce fait le flux traversant l'enroulement est augmente, ce qui permet d'économiser sur le matériau conducteur de l'enroulement. Les sommets des plis de la bande orientés vers la culasse 1 possèdent une surface lisse, ce qui réduit le coeffici-ent d'entrefer du côte de la culasse 1 et permet d'ameliorer les paramètres énergétiques de la machine électrique. Such an embodiment of the magnetic circuit for an electric machine makes it possible to reduce the magnetization current thanks to a more favorable path of the magnetic flux, since the toothing zone 2 (FIG. 1) comes into contact with the cylinder head. 1 through the edge of the folded ribbon 3. The yoke 1 which is inside the folded ribbon 3 can be surrounded by the winding 5 and therefore the flow through the winding is increased, which allows save on the conductive material of the winding. The tops of the folds of the strip oriented towards the cylinder head 1 have a smooth surface, which reduces the air-gap coeffici-ent on the side of the cylinder head 1 and makes it possible to improve the energy parameters of the electric machine.
La figure 3 représente une partie du circuit magnétique en plusieurs pièces pour une machine électrique à entrefer axial. La zone de denture 2 est réalisée en un ruban de tôle ferromagnetique 9 (figure 4), qui est divisée selon la ligne 10 en deux rubans emboités 11, dont chacun est plié en accordéon pour obtenir le ruban plié 3. Au cours du pliage en accordeon, on deforme les saillies 12 pour former les arêtes du pli et, les arêtes adjacentes forment l'une par rapport à l'autre un angle de 1804. FIG. 3 represents a part of the magnetic circuit in several parts for an electric machine with axial air gap. The toothing zone 2 is made of a strip of ferromagnetic sheet metal 9 (FIG. 4), which is divided along line 10 into two interlocked ribbons 11, each of which is folded in accordion to obtain the folded ribbon 3. During the folding in accordion, the projections 12 are deformed to form the edges of the fold and the adjacent edges form an angle of 1804 relative to each other.
Pour une machine electrique cylindrique, la zone de denture 2 (figure 1) est enroulée en cylindre et on introduit la culasse 1 dans le canal 6 en la raccordant ainsi à la zone de denture 2. Le ruban plié 3 remplit alors deux fonctions : sa partie interne (par rapport à la culasse) constitue la zone de denture 2, et sa partie extérieure constitue les nervures de refroidissement. Dans ce dernier cas, l'enroulement conducteur 5 est placé seulement dans la zone de denture. L'entredent 8 constitue également un élément échangeur de chaleur à travers lequel la chaleur passe de la zone de denture 2 et de l'enroulement 5 aux nervures de refroidissement. Une machine électrique équipée du circuit magnétique selon l'invention n'a ainsi pas besoin d'un carter ou d'une enveloppe dotée d'ailettes de refroidissement. For a cylindrical electric machine, the toothing zone 2 (FIG. 1) is wound in a cylinder and the cylinder head 1 is introduced into the channel 6, thus connecting it to the toothing zone 2. The folded ribbon 3 then fulfills two functions: its internal part (relative to the cylinder head) constitutes the toothing zone 2, and its external part constitutes the cooling ribs. In the latter case, the conductive winding 5 is placed only in the toothing zone. The intermediate 8 also constitutes a heat exchanger element through which the heat passes from the toothing zone 2 and from the winding 5 to the cooling ribs. An electric machine equipped with the magnetic circuit according to the invention thus does not need a casing or an envelope provided with cooling fins.
Dans le cas d'une machine à entrefer axial, la culasse 1 (figure 3) est entouree par la zone de denture 2 et ses extrémités sont mises bout à bout. In the case of an axial gap machine, the cylinder head 1 (FIG. 3) is surrounded by the toothing zone 2 and its ends are placed end to end.
il est bien connu que dans les machines électriques à entrefer axial les déformations importantes des circuits magnétiques dues aux champs magnétiques provoquent des collages du rotor contre le stator. Ce phénomène est particulièrement gênant pour les machines à entrefer axial de moyenne puissance. it is well known that in electrical machines with axial air gap, the significant deformations of the magnetic circuits due to magnetic fields cause the rotor to stick against the stator. This phenomenon is particularly troublesome for medium power axial gap machines.
La structure proposée par l'invention evite la déformation éventuelle du circuit magnétique, car les arêtes des plis sont disposees radialement et sont orientées en travers des couches de la culasse 1, tandis que la zone de denture 2 elle-même est raccordée par un entredent 8 à l'autre côté de la zone de denture 2, qui en s'appuyant contre la culasse retient l'ensemble de la denture en empêchant son deplacement en direction du circuit magnétique opposé (du stator ou du rotor-de la machine électrique). The structure proposed by the invention avoids possible deformation of the magnetic circuit, because the edges of the folds are arranged radially and are oriented across the layers of the cylinder head 1, while the toothing zone 2 itself is connected by an intermediate piece 8 at the other side of the toothing zone 2, which, by pressing against the cylinder head, retains the entire toothing by preventing it from moving in the direction of the opposite magnetic circuit (of the stator or of the rotor of the electric machine) .
Pour réaliser le circuit magnétique en plusieurs pieces d'un rotor à enroulement en court-circuit, on reunit d'abord la zone de denture 2 (figure 3) à la culasse 1, et ensuite on met en place dans les encoches 4 l'enroulement en court-circuit. To make the magnetic circuit in several pieces of a rotor with a short-circuit winding, we first join the toothing zone 2 (figure 3) to the cylinder head 1, and then we put in the notches 4 l ' winding in short circuit.
L'invention permet d'améliorer les caractéristiques et les performances énergétiques des machines électriques. The invention improves the characteristics and energy performance of electric machines.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses- varian tss accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown and it is capable of numerous varian tss accessible to those skilled in the art, without departing from the spirit of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8206142A SE8206142L (en) | 1982-10-28 | 1982-10-28 | LOADABLE MAGNETIC CORE FOR ELECTRICAL MACHINES |
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Applications Claiming Priority (6)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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-
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- 1982-11-01 AU AU90051/82A patent/AU9005182A/en not_active Abandoned
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- 1982-11-10 FR FR8218907A patent/FR2535920A1/en active Pending
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| IT8241675A0 (en) | 1982-11-17 |
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| DE3240922A1 (en) | 1984-05-10 |
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