FR2694459A3 - Electrical motor with external armature for actuating motor car fan - has stator with bearing and disc shaped support with coils while motor shaft is coupled via socket to rotor with magnets - Google Patents

Abstract

The motor (10) has a stator (12), with a bearing (14) and a support (16), a shaft (26) and a rotor (32). The stator support has a disc shape and presents fixing clips (18). A number of coils (22) are placed on the stator. The shaft extremity (28) is coupled to the rotor via a socket (30). The rotor wall supports a number of magnets (38). USE/ADVANTAGE - For actuating fan of car engine and other electrical equipment. Reduces eddy currents thus increasing efficiency.

Description

"Moteur à induit extérieur commuté électriquement pour l'entraînement d'appareils dans des véhicules à moteur"."Electrically switched external armature motor for driving devices in motor vehicles".

Etat de la technique
L'invention concerne un moteur à induit ex extérieur commuté électroniquement avec une armature fixe présentant un paquet de tôles rainure, pourvu de bobines de champ se trouvant dans les rainures, armature qui est entourée par un induit de forme annulaire, portant sur sa paroi intérieure des aimants permanents et dans lequel les rainures, ouvertes en direction de l'enveloppe du paquet de tôles, de l'armature dans la zone du flux des aimants sont recouvertes par une bague de retour ferromagnétique, enfermant le paquet de tôles. On connaît déjà un tel moteur à induit extérieur, dans lequel la bague de retour sert à supprimer le couple de collage ou d'arrêt provoqué par les dents de l'armature.Mais il est apparu que des courants de Foucault considérables se développent dans cette bague de retour, courants qui diminuent le rendement du moteur. On doit donc éliminer cette action indésirable, sans que de la sorte se produite un renforcement du couple de collage ou d'arret.State of the art
The invention relates to an electronically switched external armature motor with a fixed armature having a package of grooved sheets, provided with field coils located in the grooves, armature which is surrounded by an annular armature, bearing on its inner wall. permanent magnets and in which the grooves, open in the direction of the envelope of the sheet pack, of the armature in the area of the flux of the magnets are covered by a ferromagnetic return ring, enclosing the sheet pack. Such an external armature motor is already known, in which the return ring serves to suppress the bonding or stopping torque caused by the teeth of the frame. However, it has become apparent that considerable eddy currents develop in this return ring, currents which reduce the efficiency of the motor. This undesirable action must therefore be eliminated, without thereby reinforcing the bonding or stopping torque.

Avantages de l'invention
Dans le cas du moteur à induit extérieur selon l'invention, la bague de retour de circuit présente te un trajet pour des courants de Foucault se produisant dans cette bague, trajet qui est plus long que la largeur de la bague de retour vu dans le sens de l'axe longitudinal de l'armature et on veille à ce que du fait du trajet allongé pour les courants de Foucault, ceux-ci soient au moins fortement réduits en fonction de la longueur du trajet. Le couple de collage ou d'arrêt de cette façon n'est pas amplifié.Advantages of the invention
In the case of the external armature motor according to the invention, the circuit return ring has a path for eddy currents occurring in this ring, a path which is longer than the width of the return ring seen in the direction of the longitudinal axis of the armature and it is ensured that due to the elongated path for the eddy currents, these are at least greatly reduced as a function of the length of the path. The bonding or stopping torque in this way is not amplified.

D'autres améliorations de l'invention sont caractérisées en ce que
- la bague de retour de circuit présente un grand nombre de fentes s'étendant dans le sens de son pourtour, fentes qui sont disposées dans le sens périphérique et dans le sens axial à une distance les unes des autres et sont décalées dans le sens périphérique d'un écart.Other improvements of the invention are characterized in that
- the circuit return ring has a large number of slots extending in the direction of its circumference, slots which are arranged in the peripheral direction and in the axial direction at a distance from each other and are offset in the peripheral direction of a gap.

- la bague de retour de circuit est formée par une bande de tôle mise autour de l'enveloppe de l'armature. - The circuit return ring is formed by a strip of sheet metal put around the envelope of the frame.

- les deux extrémités de la bande de tôle sont soudées l'une à l'autre et se recouvrent au moins par places. - the two ends of the sheet metal strip are welded to each other and overlap at least in places.

- la bande de tôle est soudée au paquet formant l'armature. - the sheet metal strip is welded to the package forming the frame.

- la bague de retour est formée par un enroulement de fils de préférence d'une seule pièce. - The return ring is formed by a winding of wires preferably in one piece.

- les extrémités de l'enroulement sont reliées au paquet formant l'armature, elles sont de préférence soudés. - The ends of the winding are connected to the package forming the frame, they are preferably welded.

- le fil pour réaliser l'enroulement est pourvu au moins par sections d'une couche électriquement isolante. - The wire for making the winding is provided at least in sections with an electrically insulating layer.

- l'épaisseur de la bague de retour de circuit se trouve entre 0,2 et 0,5 mm.  - the thickness of the circuit return ring is between 0.2 and 0.5 mm.

Dessins
Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins et vont être exposés plus en détail dans la description qui va suivre.Drawings
Examples of embodiment of the invention are shown in the drawings and will be explained in more detail in the description which follows.

La figure 1 montre une coupe longitudinale à travers un moteur à induit extérieur connecté électroniquement, moteur qui a une armature fixe. Figure 1 shows a longitudinal section through an electronically connected external armature motor, which has a fixed armature.

La figure 2 montre une vue de l'armature pourvue de trois enroulements de phase vu dans le sens de la flèche 2 de la figure 1. FIG. 2 shows a view of the armature provided with three phase windings seen in the direction of the arrow 2 in FIG. 1.

La figure 3 est une vue latérale de l'armature selon la figure 2, le long de la ligne III-III partiellement en coupe. Figure 3 is a side view of the frame according to Figure 2, along the line III-III partially in section.

La figure 4 montre un détail agrandi, désigné à la figure 3 par la référence IV, d'un premier mode de réalisation de l'armature. Figure 4 shows an enlarged detail, designated in Figure 3 by the reference IV, of a first embodiment of the frame.

La figure 5 montre une variante d'une bague de retour faisant partie de la réalisation selon la figure 4 et,
La figure 6 montre un autre mode de réalisation de la bague de retour selon la figure 5.FIG. 5 shows a variant of a return ring forming part of the embodiment according to FIG. 4 and,
FIG. 6 shows another embodiment of the return ring according to FIG. 5.

Description des exemples de réalisation
Un moteur à induit extérieur 10 représenté à la figure 1 commuté électriquement sert à entraîner des appareils dans les véhicules à moteur comme par exemple des roues de ventilateur ou analogue. Ce moteur présente un stator 12, dont font partie un moyeu de palier 14 et un support 16, formé sur ce moyeu, en forme de disque dans le cas de l'exemple de réalisation, support sur lequel sont formées des pattes de fixation 18. En outre, font partie du stator 12 un paquet de tôles 20 et des enroulements ou bobines de champ 22, qui se trouvent dans des rainures 23 du paquet de tôles 20. Dans le moyeu 14 sont maintenus dans le cas de l'exemple de réalisation deux paliers 24 en calottes sphériques disposés à une certaine distance l'un de l'autre, paliers dans lesquels est monté un arbre de moteur-26.A l'extrémité 28 de l'arbre 26 est relié de façon solidaire, un rotor 32 en forme de pot au moyen d'une douille 30. Sur la paroi intérieure 34 de la paroi en forme de pot 36 du rotor 32, de forme annulaire, sensiblement parallèle à l'axe de rotation du rotor sont maintenus plusieurs aimants permanents 38 ayant en section transversale la forme de segments du type à coque. Le corps du rotor en forme de pot 32 sert en même temps que la douille 30 de circuit de retour pour les aimants permanents 38.Description of the exemplary embodiments
An electrically switched external armature motor 10 shown in FIG. 1 is used to drive devices in motor vehicles such as, for example, fan wheels or the like. This motor has a stator 12, of which a bearing hub 14 and a support 16, formed on this hub, are in the form of a disc in the case of the embodiment, support on which fixing lugs 18 are formed. In addition, part of the stator 12 is a packet of sheets 20 and field coils or coils 22, which are located in grooves 23 in the packet of sheets 20. In the hub 14 are maintained in the case of the exemplary embodiment two bearings 24 in spherical caps arranged at a certain distance from each other, bearings in which a motor shaft-26 is mounted. At the end 28 of the shaft 26 is connected in an integral manner, a rotor 32 in the form of a pot by means of a socket 30. On the inner wall 34 of the wall in the form of a pot 36 of the rotor 32, of annular shape, substantially parallel to the axis of rotation of the rotor, several permanent magnets 38 are maintained having in cross section the shape of segments of the shell type. The pot-shaped rotor body 32 serves at the same time as the socket 30 for the return circuit for the permanent magnets 38.

Comme on le voit particulièrement nettement à partir de la figure 1, le paquet de tôles 20 se trouve sur l'un des côtés du support 16. Ceci vaut aussi pour le rotor 30, 32, 38, qui vient en prise d'une manière connue avec des parties essentielles 20, 22 du stator 12. Dans le cas de l'exemple de réalisation, l'armature fixe 40 fait aussi partie du stator 12, armature à laquelle appartiennent entre autres le paquet de tôles 20 et les bobines de champ 22. Sur le support 16, est formée une bague de boîtier 17, qui enserre la paroi en forme de pot 36 du rotor 32. Sur le côté, situé à l'opposé de la bague de boîtier 36, du support 16 se trouve une chambre 19 dans laquelle est logée la commande électronique de la commutation. As can be seen particularly clearly from FIG. 1, the sheet pack 20 is located on one of the sides of the support 16. This also applies to the rotor 30, 32, 38, which engages in a way known with essential parts 20, 22 of the stator 12. In the example of embodiment, the fixed armature 40 also forms part of the stator 12, armature to which belong, inter alia, the sheet pack 20 and the field coils 22. On the support 16, a housing ring 17 is formed, which encloses the pot-shaped wall 36 of the rotor 32. On the side, located opposite to the housing ring 36, of the support 16 is a chamber 19 in which is housed the electronic switching control.

Une plaque de circuit imprimé 23 fait partie de cela, plaque à laquelle sont raccordées les bobines de champ 22 au moyen de languettes de contact 25. En outre, les figures montrent que le paquet de tôles 20 est entouré sur son enveloppe 21 par une bague de retour de circuit 42. Ceci est particulièrement visible à partir des représentations selon les figures 1 et 2. Cette bague de retour de circuit 42 est réalisée en une matière ferromagnétique et sert à amortir ce qu'on ap pelle le couple de collage ou d'arrêt, qui se forme entre les dents de l'armature et les extrémités des aimants en forme de segments 38. Les dents d'armature 10 elles-mêmes résultent du fait que les rainures 23 du paquet de tôles 20 sont ouvertes en direction de l'enveloppe 21 du paquet de tôles 20. Ces dents d'armature se trouvent dans la zone du circuit magnétique des aimants 38.Pour amortir l'effet d'arrêt ou de collage, on recouvre les rainures 23 de l'armature 40 dans la zone du circuit magnétique des aimants 38 par la bague de retour 32. Comme pendant le fonctionnement du présent moteur à induit extérieur, commuté électroniquement 10, il se développe des courants de Foucault considérables diminuant l'efficacité du moteur, la bague de retour de circuit 42 présente pour leur suppression un tracé pour ces courants de Foucault, qui mesuré dans le sens de l'axe longitudinal de l'armature 27 est plus long que la largeur 44 de la bague de retour de circuit 42. Dans le cas d'un premier exemple de réalisation représenté plus en détail sur les figures 4 et 5, la bague de retour est formée avec une bande métallique 142 ferromagnétique, qui présente un grand ncmbre de fentes 144 qui, vu dans le sens périphérique de la bague repliée et aussi dans le sens axial de la bague, sont disposées à une distance 146 ou 148 les unes des autres. En outre, il y a lieu de noter que les fentes 144 disposées dans le sens périphérique en série les unes derrière les autres présentent un décalage 150 dans le sens périphérique. Vu dans le sens axial, il y a après chaque intervalle 146, une fente 144, qui fait partie de la série suivante de fentes.De cette façon, on obtient un tracé du type labyrinthe pour les courants de Foucault, du fait que le chemin direct et court allant dans le sens de l'axe 27 est interrompu maintes fois par les fentes 144 pour les courants de Foucault, de telle sorte que ces courants de Foucault sont contraints de faire des détours. Le trajet pour les courants de Foucault est donc plus long que la largeur 44 de la bague 142. La longueur de la bande déroutée selon la figure 5 a une dimension telle que les deux extrémités 152 se recouvrent, après la pose sur l'enveloppe du paquet de tôles, au moins par places, si bien que celles-ci peuvent être soudées l'une à l'autre. En même temps la bague de retour ainsi formée 142 peut aussi être soudée avec le paquet de tôles 20 de l'armature 40.A printed circuit board 23 is part of this, a plate to which the field coils 22 are connected by means of contact tabs. Furthermore, the figures show that the sheet pack 20 is surrounded on its envelope 21 by a ring. circuit return 42. This is particularly visible from the representations according to FIGS. 1 and 2. This circuit return ring 42 is made of a ferromagnetic material and serves to dampen what is called the bonding torque or stop, which is formed between the teeth of the armature and the ends of the segment-shaped magnets 38. The armature teeth 10 themselves result from the fact that the grooves 23 of the sheet pack 20 are open in the direction of the envelope 21 of the sheet metal package 20. These armature teeth are located in the region of the magnetic circuit of the magnets 38. To dampen the stopping or bonding effect, the grooves 23 of the armature 40 are covered in the circuit area ma magnetics of the magnets 38 by the return ring 32. As during the operation of the present external armature motor, electronically switched 10, considerable eddy currents develop, reducing the efficiency of the motor, the circuit return ring 42 presents for their removal a trace for these eddy currents, which measured in the direction of the longitudinal axis of the armature 27 is longer than the width 44 of the circuit return ring 42. In the case of a first example of embodiment shown in more detail in Figures 4 and 5, the return ring is formed with a ferromagnetic metal strip 142, which has a large number of slots 144 which, seen in the peripheral direction of the folded ring and also in the axial direction of the ring, are arranged at a distance 146 or 148 from each other. In addition, it should be noted that the slots 144 arranged in the peripheral direction in series one behind the other have an offset 150 in the peripheral direction. Seen in the axial direction, there is after each interval 146, a slot 144, which is part of the following series of slots. In this way, we obtain a labyrinth type plot for the eddy currents, because the path direct and short going in the direction of the axis 27 is interrupted many times by the slots 144 for the eddy currents, so that these eddy currents are forced to make detours. The path for the eddy currents is therefore longer than the width 44 of the ring 142. The length of the diverted strip according to FIG. 5 has a dimension such that the two ends 152 overlap, after laying on the envelope of the pack of sheets, at least in places, so that they can be welded to each other. At the same time the return ring thus formed 142 can also be welded with the pack of sheets 20 of the frame 40.

Toutefois, il est également possible de former la bague de retour 42 par exemple au moyen d'un enroulement à fils de préférence d'une seule pièce 242 (figure 6), dont les extrémité sont reliées au paquet de tôles de l'armature 20, de préférence sont soudées et dont la largeur correspond à la largeur 44 de la bande annulaire 142 dans le cas de l'autre exemple de réalisation. Le fil 244 servant à réaliser l'enroulement à fils 242 peut être pourvu au moins d'une couche électriquement isolante. Le fil 242 est en une matière ferromagnétique afin qu'il puisse remplir son rôle initial, la suppression du couple de collage ou d'arrêt.Mais comme le fil peut présenter du fait d'impuretés, d'oxydation ou de causes analogues des sections avec des couches électriquement isolantes, il se produit aussi dans le cas de cet exemple de réalisation une coupure du trajet direct que recherchent les courants de Foucault. Des sections isolantes de ce type peuvent aussi résulter du fait que maints enroulements ne viennent pas directement en appui sur l'enroulement voisin de telle sorte que par la fente ainsi formée son provoque un allongement du fil pour les courants de Foucault. Il est également pensable d'utiliser un fil pourvu sur son enveloppe d'une couche élec triquement isolante, de telle sorte que les courants de Foucault doivent chercher leur trajet à travers tous les enroulements du fil 242. Il est apparu que l'épaisseur 246 de la bague de retour selon les figure 4 et 6 se trouve de façon approprié entre 0,2 et 0,5 mm. En supprimant les courants de Foucault dans la bague de retour, on obtient un recul du courant au ralenti due~20 à 50%. On a une perte de flux magnétique un peu plus faible par comparaison avec la bague de retour connue en tôle non fendue.  However, it is also possible to form the return ring 42 for example by means of a wire winding, preferably in one piece 242 (FIG. 6), the ends of which are connected to the pack of sheets of the frame 20 , preferably are welded and whose width corresponds to the width 44 of the annular strip 142 in the case of the other exemplary embodiment. The wire 244 used to produce the wire winding 242 can be provided with at least one electrically insulating layer. The wire 242 is made of a ferromagnetic material so that it can fulfill its initial role, eliminating the bonding or stopping torque. But as the wire can present due to impurities, oxidation or similar causes of the sections with electrically insulating layers, there also occurs in the case of this embodiment a cut in the direct path sought by the eddy currents. Insulating sections of this type can also result from the fact that many windings do not come to bear directly on the neighboring winding so that by the slot thus formed its causes an elongation of the wire for the eddy currents. It is also conceivable to use a wire provided on its envelope with an electrically insulating layer, so that the eddy currents must seek their path through all the windings of the wire 242. It has appeared that the thickness 246 of the return ring according to Figures 4 and 6 is suitably between 0.2 and 0.5 mm. By removing the eddy currents in the return ring, we obtain a decrease in the current at idle due ~ 20 to 50%. There is a slightly lower loss of magnetic flux compared to the known return ring made of unsplit sheet.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1) Moteur à induit extérieur commuté électriquement avec une armature fixe présentant un paquet de tôles, pourvu de bobines de champ se trouvant dans les rainures, armature qui est entourée par un induit de forme annulaire, portant sur sa paroi intérieure des aimants permanents et dans lequel les rainures, ouvertes en direction de l'enveloppe du paquet de tôles, de l'armature dans la zone du flux des aimants sont recouvertes par une bague de retour ferromagnétique, enfermant le paquet de tôles, caractérisé en ce que la bague de retour de circuit (42 ou 142 ou 242) présente un trajet pour des courants de Foucault se produisant dans cette bague, trajet qui est plus long que la largeur (44) de la bague de retour vue dans le sens de l'axe longitudinal de l'armature (27). 1) Electrically switched external armature motor with a fixed armature having a sheet bundle, provided with field coils located in the grooves, armature which is surrounded by an annular armature, carrying on its inner wall permanent magnets and in which the grooves, open towards the envelope of the sheet pack, of the armature in the area of the flux of the magnets are covered by a ferromagnetic return ring, enclosing the sheet pack, characterized in that the return ring of circuit (42 or 142 or 242) has a path for the eddy currents occurring in this ring, a path which is longer than the width (44) of the return ring seen in the direction of the longitudinal axis of the frame (27). 2) Moteur à induit extérieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de retour de circuit (142) présente un grand nombre de fentes (144) s'étendant dans le sens de son pourtour, fentes qui sont disposées dans le sens périphérique et dans le sens axial (27) à une distance (146 ou 148) les unes des autres et sont décalées dans le sens périphérique d'un écart (150). 2) external armature motor according to claim 1, characterized in that the circuit return ring (142) has a large number of slots (144) extending in the direction of its periphery, slots which are arranged in the direction peripheral and in the axial direction (27) at a distance (146 or 148) from each other and are offset in the peripheral direction by a gap (150). 3) Moteur à induit extérieur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de retour de circuit est formée par une bande de tôle (142) mise autour de l'enveloppe (21) de l'armature (40). 3) External armature motor according to claim 2, characterized in that the circuit return ring is formed by a sheet metal strip (142) placed around the casing (21) of the frame (40). 4) Moteur à induit extérieur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux extrémités (152) de la bande de tôle (142) sont soudées l'une à l'autre et se recouvrent au moins par places. 4) External armature motor according to claim 3, characterized in that the two ends (152) of the sheet metal strip (142) are welded to each other and overlap at least in places. 5) Moteur à induit extérieur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la bande de tôle (142) est soudée au paquet (20) formant l'ar mature. 5) External armature motor according to one of claims 3 or 4, characterized in that the sheet metal strip (142) is welded to the package (20) forming the mature ar. 6) Moteur à induit extérieur caractérisé en ce que la bague de retour de circuit (42) est formée par un enroulement (242) de fils de préférence d'une seule pièce. 6) External armature motor characterized in that the circuit return ring (42) is formed by a winding (242) of wires preferably in one piece. 7) Moteur à induit extérieur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités de l'enroulement (242) sont reliées au paquet (20) formant l'armature, elles sont de préférence soudés. 7) External armature motor according to claim 6, characterized in that the ends of the winding (242) are connected to the package (20) forming the frame, they are preferably welded. 8) Moteur à induit extérieur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le fil (242) pour réaliser l'enroulement (242) est pourvu au moins par sections d'une couche électriquement isolante. 8) External armature motor according to one of claims 6 or 7, characterized in that the wire (242) for producing the winding (242) is provided at least in sections with an electrically insulating layer. 9) Moteur à induit extérieur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (246) de la bague de retour de circuit (142 ou 242) se trouve entre 0,2 et 0,5 mm.  9) External armature motor according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness (246) of the circuit return ring (142 or 242) is between 0.2 and 0.5 mm.