FR2745125A1 - STRUCTURE OF WINDINGS TO OPERATE A TWO-PHASE MOTOR FROM A THREE-PHASE SOURCE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un composant pour utilisation dans un moteur électrique. Ce composant est caractérisé en ce qu'il comprend: un stator (11) ayant des premier et second pôles de stator (A1); un premier enroulement (30) prévu ledit premier pôle de stator (11) et adapté pour être relié à un premier circuit générateur de courant électrique (32); un second enroulement (33) prévu sur ledit second pôle de stator (B1) et adapté pour être relié à un second circuit générateur de courant électrique (35); et un troisième enroulement (36) prévu sur ledit second pôle de stator (B1) et adapté pour être relié à un troisième circuit générateur de courant électrique (38), ledit troisième enroulement étant enroulé sur ledit second pôle de stator dans une direction opposée à celle dudit second enroulement. L'invention est utilisable pour des moteurs électriques à deux phases.A component for use in an electric motor is disclosed. This component is characterized in that it comprises: a stator (11) having first and second stator poles (A1); a first winding (30) provided for said first stator pole (11) and adapted to be connected to a first electric current generator circuit (32); a second winding (33) provided on said second stator pole (B1) and adapted to be connected to a second electric current generator circuit (35); and a third winding (36) provided on said second stator pole (B1) and adapted to be connected to a third electric current generator circuit (38), said third winding being wound on said second stator pole in a direction opposite to that of said second winding. The invention can be used for two-phase electric motors.
Description
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La présente invention concerne, de façon générale, des enroulements pour des moteurs électriques. Plus spécifiquement, l'invention concerne une structure d'enroulements qui permet à un moteur électrique à deux phases de fonctionner en étant alimenter par une source The present invention relates, in general, to windings for electric motors. More specifically, the invention relates to a winding structure that allows a two-phase electric motor to operate while being powered by a source.
triphasée d'énergie électrique.three-phase electrical energy.
Les moteurs électriques sont des dispositifs bien connus qui transforment l'énergie électrique en énergie mécanique rotative. Pour accomplir ceci, les moteurs électriques établissent et commandent des champs électromagnétiques de façon à produire le mouvement mécanique rotatif désiré. Les deux composants de base d'un moteur électrique sont constitués (1) par un organe stationnaire qui engendre, de façon typique, un champ électromagnétique rotatif, appelé, de façon générale, stator, et (2) par un organe rotatif entraîné par le champ magnétique tournant, généralement appelé rotor. Usuellement, un ensemble d'enroulements d'un conducteur électrique sont prévus sur le Electric motors are well known devices that convert electrical energy into rotating mechanical energy. To accomplish this, the electric motors establish and control electromagnetic fields so as to produce the desired rotary mechanical motion. The two basic components of an electric motor consist of (1) a stationary member which typically generates a rotating electromagnetic field, generally called a stator, and (2) a rotary member driven by the rotating magnetic field, usually called rotor. Usually, a set of windings of an electrical conductor are provided on the
stator pour engendrer les champs électromagnétiques. stator to generate electromagnetic fields.
La plupart des moteurs électriques est construite pour fonctionner à partir d'une source d'énergie électrique qui fournit un courant électrique alternatif à l'ensemble d'enroulements à l'intérieur du moteur. Une telle source d'énergie électrique engendre un écoulement d'un courant électrique à travers les enroulements qui changent sa direction en fonction du temps. La forme la plus simple d'une source de courant alternatif d'une énergie électrique est un système à phase unique ou monophase. Dans un système monophase, un seul écoulement de courant électrique est prévu à travers un conducteur électrique unique pour un seul jeu ou ensemble d'enroulements à l'intérieur du moteur. La plupart des ménages sont cablés pour un courant alternatif monophasé, et la plupart des dispositifs électriquement entraînés que l'on trouve dans de tels ménages sont construits avec des Most electric motors are constructed to operate from an electrical power source that provides an alternating electric current to the windings assembly within the motor. Such a source of electrical energy generates a flow of electric current through the windings which change its direction as a function of time. The simplest form of an alternating current source of electrical energy is a single phase or single phase system. In a single-phase system, a single electrical current flow is provided through a single electrical conductor for a single set or set of windings within the motor. Most households are wired for single-phase AC, and most of the electrically driven devices found in such households are built with
moteurs à phase unique.single phase motors.
Cependant, beaucoup de moteurs électriques sont conçus pour fonctionner à partir d'une source à phase multiple de However, many electric motors are designed to operate from a multiple phase source of
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courant électrique alternatif. Un système de courant alternatif à deux phases peut être considéré comme étant formé par deux systèmes monophasés, qui sont électriquement distincts et comportent des conducteurs électriques séparés qui sont reliés à des ensembles d'enroulement séparés à l'intérieur du moteur. Chacun des courants électriques s'écoulant à travers les conducteurs électriques respectifs alternating electric current. A two-phase AC system can be considered to be formed by two single-phase systems, which are electrically separate and have separate electrical conductors which are connected to separate winding assemblies within the motor. Each of the electrical currents flowing through the respective electrical conductors
change sa direction d'écoulement, mais non pas simultanément. change its direction of flow, but not simultaneously.
L'écoulement du courant électrique dans la seconde phase du moteur est plutôt électriquement décalé par rapport à l'écoulement du courant électrique dans la première phase du moteur, d'une quantité prédéterminée. Usuellement, les deux phases de la source d'énergie électrique sont décalées d'un quart de cycle, ou de 90 . Dans un système triphasé, les trois phases de la source d'énergie électrique sont décalées, de façon égale, les unes par rapport aux autres, d'un tiers d'un cycle, c'est-à-dire de 120 . Des sources d'énergie électrique à une phase, à deux phases ou à trois phases sont bien connues dans la technique comme le sont les moteurs électriques monophasés, à deux phases ou à trois phases, qui The flow of electric current in the second phase of the motor is rather electrically offset from the flow of electric current in the first phase of the motor by a predetermined amount. Usually, the two phases of the electrical energy source are offset by a quarter of a cycle, or 90. In a three-phase system, the three phases of the electric power source are shifted, equally with each other, by one third of a cycle, that is to say 120. One-phase, two-phase or three-phase power sources are well known in the art as are single-phase, two-phase or three-phase electric motors which
sont adaptés pour être entraînées par celles-ci. are adapted to be trained by them.
Des moteurs à deux phases sont communément utilisés pour des applications à vitesse constante, et les sources d'énergie électrique qui engendrent les deux phases de courant électrique à une fréquence constante sont bien connues et facilement disponibles. Dans certaines applications il est souhaitable que les moteurs à deux phases Two-phase motors are commonly used for constant-speed applications, and the electric power sources that generate the two phases of electric current at a constant frequency are well known and readily available. In some applications it is desirable that the two-phase engines
soient amenés à fonctionner à des vitesses variables. have to operate at varying speeds.
Malheureusement, des sources d'énergie électrique qui engendrent les deux phases de courant électrique à des Unfortunately, sources of electrical energy that generate the two phases of electric current to
fréquences variables ne sont pas aisément disponibles. Variable frequencies are not readily available.
Cependant, des sources d'énergie électrique qui engendrent trois phases de courant électrique à des fréquences variables sont bien connues et aisément disponibles. Ainsi, il est connu d'adapter une source triphasée de fréquence variable, d'énergie électrique, pour l'utilisation pour un moteur à deux phases, au moyen de circuits électriques, tel qu'un However, electric power sources that generate three phases of electric current at varying frequencies are well known and readily available. Thus, it is known to adapt a three-phase source of variable frequency, of electrical energy, for use with a two-phase motor, by means of electrical circuits, such as a
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circuit transformateur du type Scott "T". Bien qu'ils soient efficaces, on a trouvé que de tels circuits externes augmentent les frais, les dimensions et la complexité de l'ensemble du moteur. Par conséquent, il serait souhaitable de proposer une structure qui permette qu'un moteur électrique à deux phases puisse être amené à fonctionner directement à partir d'une source d'énergie électrique triphasée, sans utilisation de circuits extérieurs ou supplémentaires. La présente invention concerne une structure d'enroulements pour un moteur électrique qui permet qu'un moteur électrique à deux phases puisse être amené à fonctionner à partir d'une source d'énergie électrique triphasée. Le moteur comprend un stator qui est, de façon générale, creux et de forme cylindrique, comprend une pluralité de poles de stator s'étendant radialement vers l'intérieur. Un ensemble de rotor cylindrique est supporté coaxialement à l'intérieur du stator pour effectuer un mouvement rotatif relatif. La première phase du moteur comprend un premier ensemble d'enroulements qui sont prévus sur un premier ensemble de poles de stator et sont reliés à un premier circuit générateur de courant électrique. Ainsi la première phase du moteur est alimentée en énergie seulement par le courant électrique de sortie du premier circuit générateur de courant électrique. La seconde phase du moteur comprend un premier ensemble d'enroulements qui sont prévus sur un second ensemble de pôles de stator et reliés à un second circuit générateur de courant électrique. La seconde phase du moteur comprend en outre un troisième ensemble d'enroulements qui sont prévus sur le même second ensemble de pôles de stator avec le second ensemble d'enroulements. Le troisième ensemble d'enroulements est relié à un troisième circuit générateur de courant électrique et est enroulé en direction opposée au second ensemble d'enroulements. Ainsi la seconde phase au moteur est alimentée en énergie par le courant électrique de sortie du second circuit générateur de courant électrique, moins le courant électrique de sortie du Transformer circuit type Scott "T". While effective, it has been found that such external circuits increase the cost, size and complexity of the overall engine. Therefore, it would be desirable to provide a structure that allows a two-phase electric motor to be operated directly from a three-phase power source without the use of external or additional circuits. The present invention relates to a winding structure for an electric motor that allows a two-phase electric motor to be operated from a three-phase electrical power source. The motor includes a stator which is generally hollow and cylindrical in shape and includes a plurality of stator poles extending radially inwardly. A cylindrical rotor assembly is coaxially supported within the stator to effect relative rotational movement. The first phase of the motor comprises a first set of windings which are provided on a first set of stator poles and are connected to a first electric current generating circuit. Thus the first phase of the motor is supplied with energy only by the electric output current of the first electric current generating circuit. The second phase of the motor comprises a first set of windings which are provided on a second set of stator poles and connected to a second electric current generating circuit. The second phase of the motor further comprises a third set of windings which are provided on the same second set of stator poles with the second set of windings. The third set of windings is connected to a third electric current generating circuit and is wound in the opposite direction to the second set of windings. Thus, the second phase of the motor is supplied with energy by the electric output current of the second electric current generating circuit, minus the electric output current of the
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troisième circuit générateur de courant électrique. Ainsi les signaux de courant d'entrée pour les deux phases ont un différentiel de phase de 90 , ce qui les rend parfaitement appropriés pour l'utilisation pour le fonctionnement d'un moteur à deux phases à partir d'une source triphasée de third circuit generating electric current. Thus the input current signals for the two phases have a phase differential of 90, which makes them perfectly suitable for use for the operation of a two-phase motor from a three-phase source of
courant électrique.Electric power.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement dans la description explicative will appear more clearly in the explanatory description
qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale en coupe d'une structure mécanique de base d'un moteur électrique à inducteur synchrone, sans les enroulements; - la figure 2 est une vue d'extrémité en coupe le long de la ligne 2-2 de la figure 1 et montre schématiquement une structure d'enroulements conventionnels pour le moteur électrique à inducteur synchrone lui permettant de fonctionner comme moteur électrique à deux phases à partir d'une source d'énergie électrique triphasée; et la figure 3 est une vue d'extrémité en coupe, similaire à la figure 2, qui montre schématiquement une structure d'enroulements selon cette invention pour le même moteur électrique à inducteur synchrone de base, lui permettant de fonctionner comme moteur électrique à deux which will follow made with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is a sectional side view of a basic mechanical structure of a electric motor with synchronous inductor, without windings; FIG. 2 is a sectional end view along the line 2-2 of FIG. 1 and schematically shows a conventional winding structure for the synchronous inductor electric motor enabling it to function as a two-phase electric motor. from a three-phase electrical power source; and FIG. 3 is a sectional end view, similar to FIG. 2, which schematically shows a winding structure according to this invention for the same basic synchronous inductor motor, enabling it to function as a two-wire electric motor.
phases à partir d'une source d'énergie électrique triphasée. phases from a three-phase power source.
En se référant aux dessins, il est montré sur la figure 1 la structure mécanique de base d'un moteur à inducteur synchrone, indiqué généralement par 10. Le moteur 10 comprend un stator 11 qui est généralement creux et de forme cylindrique. Une pluralité de pôles de stator s'étendant radialement vers l'intérieur, désignés de façon générale par 12, est réalisée sur le stator 11 et s'étend longitudinalement sur la longueur de celui-ci. Les pôles de stator 12 sont, de préférence, pourvus de paires opposées, telles que montrés en A1 et A2, B1 et B2, C1 et C2, et D1 et Referring to the drawings, there is shown in Figure 1 the basic mechanical structure of a synchronous inductor motor, generally indicated by 10. The motor 10 comprises a stator 11 which is generally hollow and cylindrical in shape. A plurality of stator poles extending radially inward, generally designated 12, is provided on stator 11 and extends longitudinally along the length thereof. The stator poles 12 are preferably provided with opposite pairs, as shown in A1 and A2, B1 and B2, C1 and C2, and D1 and
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D2. Ainsi, huit pôles de stator 12 sont prévus sur le stator montré en 11. Les huit pôles de stator illustrés 11 sont régulièrement espacés les uns des autres de 45 . Cependant, un nombre plus ou moins important de pôles de stator 12 peuvent être prévus. Chacun des pôles de stator 12 présent de façon générale une section transversale rectangulaire. Une pluralité de dents 13 (cinq dans le mode de réalisation représenté) est prévue sur la surface radialement la plus interne de chacun des pôles de stator 12. Les dents de stator 13 s'étendent D2. Thus, eight stator poles 12 are provided on the stator shown at 11. The eight stator poles illustrated 11 are regularly spaced from each other by 45. However, a greater or lesser number of stator poles 12 can be provided. Each of the stator poles 12 generally has a rectangular cross section. A plurality of teeth 13 (five in the embodiment shown) is provided on the radially innermost surface of each of the stator poles 12. The stator teeth 13 extend
longitudinalement sur tous les pôles de stator associés 12. longitudinally on all associated stator poles 12.
Le stator 11 et les pôles de stator 12 sont réalisés en un matériau magnétiquement perméable, tel que du fer. Comme on l'expliquera plus loin, les paires de pâles de stator A1, A2 et C1, C3 représentent une première phase pour l'excitation du moteur à inducteur synchrone en vue de son fonctionnement, tandis que les paires de pôles de stator B1, B2 et D1, D2 représentent une seconde phase pour l'excitation en vue du The stator 11 and the stator poles 12 are made of a magnetically permeable material, such as iron. As will be explained below, the pairs of stator blades A1, A2 and C1, C3 represent a first phase for the excitation of the synchronous inductor motor with a view to its operation, whereas the pairs of stator poles B1, B2 and D1, D2 represent a second phase for excitation with a view to
fonctionnement du moteur à inducteur synchrone. operation of the synchronous inductor motor.
Un ensemble de rotors cylindriques, indiqué de façon générale en 15, est supporté coaxialement à l'intérieur du A set of cylindrical rotors, indicated generally at 15, is coaxially supported within the
stator 11 pour accomplir un mouvement rotatif relatif. stator 11 to perform a relative rotational movement.
L'ensemble de rotor 15 comprend un arbre 16 ayant une première section de pôle de rotor 17 solidaire en rotation de celui-ci. La première section de pôle de rotor 17 comprend une pluralité de dents 17a (cinquante dans le mode de réalisation représenté) qui s'étendent radialement vers l'extérieur et sont réalisées sur la face extérieure de celui-ci. De façon similaire, l'ensemble rotor 15 comprend une seconde section de pôle de rotor 18 solidaire en rotation de celui-ci. La seconde section de pôle de rotor 18 comprend une pluralité de dents 18a (également cinquante dans le mode de réalisation représenté), qui s'étendent également vers l'extérieur et sont réalisées sur la face extérieure de celui-ci. Les première et seconde sections de pôle de rotor 17 et 18 sont réalisées toutes les deux en un matériau The rotor assembly 15 includes a shaft 16 having a first rotor pole section 17 rotationally integral therewith. The first rotor pole section 17 includes a plurality of teeth 17a (fifty in the illustrated embodiment) which extend radially outward and are formed on the outer face thereof. Similarly, the rotor assembly 15 includes a second rotor pole section 18 rotatably integral therewith. The second rotor pole section 18 includes a plurality of teeth 18a (also fifty in the embodiment shown), which also extend outwardly and are formed on the outer face thereof. The first and second rotor pole sections 17 and 18 are both made of a material
magnétiquement permable tel que du fer. magnetically permeable such as iron.
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De préférence, les dents 17a prévues sur la première section de pôle de rotor 17 et les dents 18a prévues sur la seconde section de pôle de rotor 18 sont configurées de façon à avoir la même taille et le même pas. Les dents 13 prévues sur le stator 11 cependant sont usuellement configurées de façon à avoir un pas différent des dents 17a et 18a. Les dents 17a prévues sur la première section de pôle de rotor 17 ne sont pas axialement alignées avec les dents 18a prévues sur la seconde section de pôle de rotor 18. Plutôt les dents prévues sur la première section de pôle de rotor 17 sont décalées des dents 18a prévues sur la seconde section de pôle de rotor 18, de la moitié d'un pas de dents. Ainsi, lorsque les dents 17a prévues sur la première section de pôle de rotor 17 sont alignées avec les dents 13 prévues sur le stator 11, les dents 18a prévues sur la seconde section de pôle de rotor 18 sont alignées avec les creux entre les dents 13 prévues sur le stator 11, comme cela est montré sur la Preferably, the teeth 17a provided on the first rotor pole section 17 and the teeth 18a provided on the second rotor pole section 18 are configured to have the same size and pitch. The teeth 13 provided on the stator 11, however, are usually configured to have a different pitch of the teeth 17a and 18a. The teeth 17a provided on the first rotor pole section 17 are not axially aligned with the teeth 18a provided on the second rotor pole section 18. Rather the teeth provided on the first rotor pole section 17 are staggered from the teeth. 18a provided on the second rotor pole section 18, half a pitch of teeth. Thus, when the teeth 17a provided on the first rotor pole section 17 are aligned with the teeth 13 provided on the stator 11, the teeth 18a provided on the second rotor pole section 18 are aligned with the recesses between the teeth 13. provided on the stator 11, as shown on the
figure 1.figure 1.
Un aimant permanent 19 est monté sur l'arbre rotor 16 entre la première section de pôle de rotor 17 et la seconde section de pôle de rotor 18. Comme l'apprécie aisément de la figure 1, l'aimant permanent 19 amène la première section de pôle de rotor 17 dans son ensemble de présenter une magnétisation polaire en direction du nord. L'aimant 19 amène en outre l'ensemble de la seconde section de pôle de rotor 18 A permanent magnet 19 is mounted on the rotor shaft 16 between the first rotor pole section 17 and the second rotor pole section 18. As is readily appreciated from FIG. 1, the permanent magnet 19 brings the first section rotor pole 17 as a whole to exhibit polar magnetization towards the north. The magnet 19 further brings the entire second rotor pole section 18
à présenter une magnétisation polaire en direction du sud. to exhibit polar magnetization towards the south.
La figure 2 montre schématiquement une structure d'enroulements conventionnelle pour le moteur électrique à inducteur synchrone de base 10 décrit ci-dessus, qui lui permet de fonctionner comme moteur à deux phases à partir d'une source d'énergie électrique à deux phases. Comme cela y est montré, la première phase du moteur à deux phases comprend des premières paires d'enroulement 20 et 21, qui sont prévues sur les paires de pôles de stator opposées Ai, A2 et C1, C2 respectivement. Les premières paires d'enroulements 20 et 21 sont reliées à un premier circuit générateur de courant électrique 22, soit en série (comme Figure 2 schematically shows a conventional winding structure for the basic synchronous inductor motor 10 described above, which allows it to operate as a two-phase motor from a two-phase electrical power source. As shown therein, the first phase of the two-phase motor comprises first winding pairs 20 and 21, which are provided on the pairs of opposite stator poles A1, A2 and C1, C2 respectively. The first pairs of windings 20 and 21 are connected to a first electric current generating circuit 22, either in series (as
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montré), soit en parallèle. Les premières paires d'enroulements 20 et 21 sont enroulées en direction opposée de façon que, lorsqu'elles sont alimentées en énergie, les dents 13 des pôles de stator A1, A2 (en fonction de la disposition des enroulements 20) et les dents 13 des pôles de stator C1, C2 (en fonction de la disposition des enroulements shown), or in parallel. The first pairs of windings 20 and 21 are wound in the opposite direction so that, when energized, the teeth 13 of the stator poles A1, A2 (depending on the arrangement of the windings 20) and the teeth 13 stator poles C1, C2 (depending on the arrangement of the windings
21) présentent des magnétisations polaires opposées. 21) have opposite polar magnetizations.
De façon similaire, la seconde phase du moteur à deux phases comprend des secondes paires d'enroulements 23, 24 qui sont prévues sur les paires de pôles de stator opposées B1, B2 et D1, D2 respectivement. Les secondes paires d'enroulements 23 et 24 sont reliées à un second circuit générateur de courant électrique 25, soit en série (comme représenté) soit en parallèles. Les secondes paires d'enroulements 23 et 24 sont enroulées dans des directions opposées de façon que, lorsqu'elles sont excitées, les dents 13 des pôles de stator B1, B2 (en fonction de la disposition des enroulements 23) et les dents 13 des pôles de stator Dl, D2 (en fonction de la disposition des enroulements 24) Similarly, the second phase of the two-phase motor comprises second pairs of windings 23, 24 which are provided on the pairs of opposite stator poles B1, B2 and D1, D2 respectively. The second pairs of windings 23 and 24 are connected to a second electric current generating circuit 25, either in series (as shown) or in parallel. The second pairs of windings 23 and 24 are wound in opposite directions so that, when energized, the teeth 13 of the stator poles B1, B2 (depending on the arrangement of the windings 23) and the teeth 13 of the stator poles D1, D2 (depending on the arrangement of the windings 24)
présentent des magnétisations polaires opposées. have opposite polar magnetizations.
Les circuits générateurs de courant 22 et 25 représentent les deux phases de la source à deux phases d'énergie électrique pour le fonctionnement du moteur 10. Les circuits générateurs de courant 22 et 25 sont tous les deux conventionnels dans l'état de la technique et sont adaptés pour amener sélectivement des courants électriques à s'écouler à travers les enroulements 20 et 21 de la première phase du moteur et à travers les enroulements 23 et 24 de la seconde phase du moteur. Les courants électriques qui sont engendrés par les circuits générateurs de courant 22 et 25 peuvent avoir toute forme conventionnelle. Par exemple, les courants électriques peuvent être du genre à variation continue dans le temps (telle que des signaux d'entrée sinusoïdaux) pour un fonctionnement en régime libre synchrone du moteur 10. Alternativement, les courants électriques peuvent être de nature à varier discrètement dans le temps (tels que des signaux d'entrée en forme d'ondes The current generating circuits 22 and 25 represent the two phases of the two-phase source of electrical energy for the operation of the motor 10. The current generating circuits 22 and 25 are both conventional in the state of the art and are adapted to selectively cause electric currents to flow through the windings 20 and 21 of the first phase of the motor and through the windings 23 and 24 of the second phase of the motor. The electric currents that are generated by the current generating circuits 22 and 25 may have any conventional shape. For example, the electric currents may be of the continuously variable variation type (such as sinusoidal input signals) for synchronous free-running operation of the motor 10. Alternatively, the electric currents may be of a nature to vary in a discrete manner. time (such as wave-shaped input signals
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rectangulaires) pour un fonctionnement pas à pas synchrone du moteur. Aussi, les courants électriques peuvent être de nature à ne pas varier dans le temps (tels que les signaux d'entrée de courant continue) pour amener le moteur 10 à fournir un couple de maintien stationnaire. Le comportement dans le temps, l'amplitude et la polarité des courants électriques engendrés par les deux circuits générateurs peuvent, si cela est souhaité, être déterminés par un capteur de position de rotor conventionnel (non représenté), comme rectangular) for synchronous operation of the motor. Also, the electric currents may be of a nature not to vary in time (such as DC input signals) to cause the motor 10 to provide a stationary holding torque. The time behavior, amplitude and polarity of the electric currents generated by the two generator circuits can, if desired, be determined by a conventional rotor position sensor (not shown), such as
cela est connu dans la technique.this is known in the art.
Lorsque le courant électrique est fourni aux premières paires d'enroulements 20 et 21 par le circuit générateur de courant 22, le stator 11 devient magnétisé. Comme mentionné plus haut, les premières paires d'enroulements 20 et 21 sont enroulées dans des directions opposées de façon que, lorsqu'elles sont excitées, les dents 13 des pôles de stator A1, A2 (en fonction de la disposition des enroulements) et les dents 13 des pôles de stator C1, C2 (en fonction de la disposition des enroulements 21) présentent des magnétisations polaires opposées. Les secondes paires d'enroulements sur les autres paires de pâles de stator B1, B2 et D1, D2 sont enroulées, de façon similaire, dans les directions opposées et, de ce fait, présentent également des When the electric current is supplied to the first pairs of windings 20 and 21 by the current generating circuit 22, the stator 11 becomes magnetized. As mentioned above, the first pairs of windings 20 and 21 are wound in opposite directions so that, when energized, the teeth 13 of the stator poles A1, A2 (depending on the arrangement of the windings) and the teeth 13 of the stator poles C1, C2 (depending on the arrangement of the windings 21) have opposite polar magnetizations. The second pairs of windings on the other pairs of stator blades B1, B2 and D1, D2 are similarly wound in the opposite directions and, therefore, also have
magnétisations polaires opposées lorsqu'elles sont excitées. opposing polar magnetizations when excited.
Lors du fonctionnement on suppose qu'un courant électrique soit appliqué à la première paire d'enroulements prévue sur les pôles de stator A1 et A2 de façon à exciter les dents 13 pour celui-ci, pour qu'elles deviennent des pôles magnétiques sud. Il en résulte que les dents 17a de la première section de pâle de rotor 17 (qui, en raison de l'aimant permanent 19, sont des pôles magnétiques nord) sont attirés vers les dents de stator adjacentes 13 prévues sur les pôles de stator A1 et A2. Ainsi, l'ensemble rotor 15 est attiré de façon à tourner en direction de la position rotative illustrée sur la figure 1. Les dents 18a de la seconde section de rotor 18 (qui, en raison de l'aimant permanent 19 sont des pôles magnétiques sud) sont repoussées During operation it is assumed that an electric current is applied to the first pair of windings provided on the stator poles A1 and A2 so as to excite the teeth 13 for it, so that they become south magnetic poles. As a result, the teeth 17a of the first rotor blade section 17 (which, because of the permanent magnet 19, are magnetic north poles) are attracted to the adjacent stator teeth 13 provided on the stator poles A1 and A2. Thus, the rotor assembly 15 is attracted to rotate toward the rotational position illustrated in FIG. 1. The teeth 18a of the second rotor section 18 (which, because of the permanent magnet 19 are magnetic poles) south) are repulsed
9 27451259 2745125
par les dents de stator adjacentes 13 prévues sur les pôles de stator A1 et A2. Cependant, comme cela a été décrit plus haut, les dents 18a de la seconde section de pôle de rotor 18 sont décalées des dents 17a de la première section de pôle de rotor 17. Ainsi, l'ensemble rotor 15 est simultanément repoussé pour tourner en direction de la position angulaire montrée sur la figure 1 par la seconde section de pôle de by the adjacent stator teeth 13 provided on the stator poles A1 and A2. However, as described above, the teeth 18a of the second rotor pole section 18 are staggered from the teeth 17a of the first rotor pole section 17. Thus, the rotor assembly 15 is simultaneously pushed back to turn into position. direction of the angular position shown in Figure 1 by the second pole section of
rotor 18.rotor 18.
En même temps, du courant électrique est fourni à la seconde paire d'enroulements 21 prévue sur les pôles de stator C1 et C2 pour exciter ceux-ci pour qu'ils deviennent des pôles magnétiques nord. Il en résulte que les dents 17a de la première section de pôle de rotor 17 (qui, en raison de l'aimant permanent 19, sont des pôles magnétiques nord) sont repoussés des dents de stator adjacentes 13 prévues sur les pôles de stator C1 et C2. De façon similaire, les dents 18a de la seconde section de pâle de rotor 18 (qui, en raison de l'aimant permanent 19, sont des pâles magnétiques sud) sont attirées vers les dents de stator adjacentes 13 prévues sur les pôles de stator C1 et C2. Ainsi, les première et seconde sections de pôle de rotor 17 et 18 sont respectivement repoussées de et attirées vers les pâles de stator C1 et C2 de la manière décrite ci-dessus, par rapport aux pôles de stator A1 et A2. Ainsi, l'ensemble rotors 15 est déplacé vers la position angulaire illustrée sur la figure 1. Pendant toute cette excitation initiale, aucun courant électrique n'est appliqué aux paires de pôles de stator B1, B2 et D1, D2. Subséquemment, les paires de pôles de stator Ai, A2 et C1, C2 sont désexcitées, la paire de pôles de stator B1, B2 est excitée de façon à devenir des pôles magnétiques sud et la paire de pôles de stator D1, D2 est excitée pour devenir des pôles magnétiques nord. A cause des mêmes attractions et repulsions magnétiques décrites plus haut, l'ensemble rotor 15 est amené à tourner d'un quart de pas de dent de rotor de la position illustrée sur la figure 1. De façon similaire, au prochain pas, la paire de pôles de rotor A1, A2 est excitée At the same time, electric current is supplied to the second pair of windings 21 provided on the stator poles C1 and C2 to excite them to become magnetic north poles. As a result, the teeth 17a of the first rotor pole section 17 (which, because of the permanent magnet 19, are magnetic north poles), are pushed out of the adjacent stator teeth 13 provided on the stator poles C1 and C2. Similarly, the teeth 18a of the second rotor blade section 18 (which, because of the permanent magnet 19, are magnetic south blades) are attracted to the adjacent stator teeth 13 provided on the stator poles C1. and C2. Thus, the first and second rotor pole sections 17 and 18 are respectively repelled from and attracted to the stator blades C1 and C2 in the manner described above, with respect to the stator poles A1 and A2. Thus, the rotor assembly 15 is moved to the angular position illustrated in FIG. 1. Throughout this initial excitation, no electric current is applied to the pairs of stator poles B1, B2 and D1, D2. Subsequently, the stator pole pairs A 1, A 2 and C 1, C 2 are de-energized, the pair of stator poles B 1, B 2 is excited to become south magnetic poles and the pair of stator poles D 1, D 2 is energized to become magnetic poles north. Because of the same magnetic attractions and repulsions described above, the rotor assembly 15 is rotated by a quarter of a rotor tooth pitch of the position illustrated in FIG. 1. Similarly, at the next step, the pair of rotor poles A1, A2 is excited
27451252745125
pour devenir des pôles magnétiques nord, la paire de pôles de stator B1, B2 est désexcitée, la paire de pôles de stator C1, C2 est excitée pour devenir des pôles magnétiques sud, et la paire de pôles de stator D1, D2 est désexcitée. De cette manière, la rotation du champ électromagnétique engendrée par to become magnetic poles north, the pair of stator poles B1, B2 is de-energized, the pair of stator poles C1, C2 is excited to become south magnetic poles, and the pair of stator poles D1, D2 is de-energized. In this way, the rotation of the electromagnetic field generated by
le stator 11 occasionne la rotation de l'ensemble rotor 15. the stator 11 causes rotation of the rotor assembly 15.
La figure 3 montre schématiquement une structure d'enroulements selon la présente invention pour le moteur électrique à inducteur synchrone ou à fer tournant 10 décrit ci-dessus, qui lui permet de fonctionner comme moteur à deux FIG. 3 schematically shows a structure of windings according to the present invention for the electric motor with synchronous inductor or rotating iron 10 described above, which allows it to function as a motor with two
phases à partir d'une source d'énergie électrique triphasée. phases from a three-phase power source.
Comme cela est montré ici, la première phase du moteur à deux phases comprend des premières paires d'enroulements 30 et 31 qui sont prévues sur les paires de pôles de stator opposées Ai, A2 et C1, C2, respectivement. Les premières paires d'enroulements 30 et 31 sont reliées à un premier circuit générateur de courant électrique 31, soit en série (comme représenté) soit en parallèle. Les premières paires d'enroulements 30 et 31 sont enroulées dans des direction opposées de façon que, lorsqu'elles sont excitées, les dents 13 des pôles de stator A1, A2 (en fonction de la disposition des enroulements 30) et les dents 13 des pôles de stator C1, C2 (en fonction de la disposition des enroulements 31) As shown here, the first phase of the two-phase motor includes first pairs of windings 30 and 31 which are provided on the pairs of opposite stator poles A 1, A 2 and C 1, C 2, respectively. The first pairs of windings 30 and 31 are connected to a first electric current generating circuit 31, either in series (as shown) or in parallel. The first pairs of windings 30 and 31 are wound in opposite directions so that, when energized, the teeth 13 of the stator poles A1, A2 (depending on the arrangement of the windings 30) and the teeth 13 of the stator poles C1, C2 (depending on the arrangement of the windings 31)
présentent des magnétisations polaires opposées. have opposite polar magnetizations.
La seconde phase du moteur à deux phases comprend des secondes paires d'enroulements 33 et 34 qui sont prévues sur des paires de pôles de stator opposées B1, B2 et D1, D2, respectivement. Les secondes paires d'enroulements 33 et 34 sont reliées à un second circuit générateur de courant électrique 35, soit en série (comme représenté) soit en parallèle. Les secondes paires d'enroulements 33 et 34 sont enroulées dans des directions opposées. La seconde phase du moteur à deux phases comprend en outre des troisièmes paires d'enroulements 36 et 37 qui sont également prévues sur les paires de pôles de stator opposées B1, B2 et D1, D2 respectivement, avec les secondes paires d'enroulements 33 et 34. Les troisièmes paires d'enroulements 36 et 37 sont The second phase of the two-phase motor comprises second pairs of windings 33 and 34 which are provided on pairs of opposite stator poles B1, B2 and D1, D2, respectively. The second pairs of windings 33 and 34 are connected to a second electric current generating circuit 35, either in series (as shown) or in parallel. The second pairs of windings 33 and 34 are wound in opposite directions. The second phase of the two-phase motor further comprises third pairs of windings 36 and 37 which are also provided on the pairs of opposite stator poles B1, B2 and D1, D2 respectively, with the second pairs of windings 33 and 34. The third pairs of windings 36 and 37 are
11 274512511 2745125
reliées à un troisième circuit générateur de courant électrique 38, soit en série (comme représenté) soit en parallèle. Les troisièmes paires d'enroulements 36 et 37 sont connected to a third electric current generating circuit 38, either in series (as shown) or in parallel. The third pairs of windings 36 and 37 are
également enroulées dans des directions opposées. also wound in opposite directions.
Comme cela est montré sur la figure 3, le pôle de stator B1 comprend à la fois un enroulement 33 et un enroulement 36 prévu sur celui-ci. L'enroulement 33 et l'enroulement 36 sont enroulés sur le pâle de stator B1 dans des directions opposées. De façon similaire, le pôle de stator B2 comprend à la fois un enroulement 33 et un enroulement 36 prévus sur celui-ci, qui sont enroulés dans des directions opposées. De façon similaire, le pôle de stator Dl comprend à la fois un enroulement 34 et un enroulement 37 prévus sur celui-ci, qui sont enroulés dans des directions opposées, et le pôle de stator D2 comprend à la fois un enroulement 34 et un enroulement 37 prévus sur As shown in Fig. 3, the stator pole B1 includes both a winding 33 and a winding 36 provided thereon. The winding 33 and the winding 36 are wound on the stator bulb B1 in opposite directions. Similarly, the stator pole B2 comprises both a winding 33 and a winding 36 provided thereon, which are wound in opposite directions. Similarly, the stator pole D1 comprises both a winding 34 and a winding 37 provided thereon, which are wound in opposite directions, and the stator pole D2 includes both a winding 34 and a winding 37 planned on
celui-ci, qui sont enroulés dans des directions opposées. this one, which are wrapped in opposite directions.
L'objectif de prévoir deux enroulements 33, 36 et 34, 37 enroulés de façon opposée, sur les pôles de stator B1, B2 et The objective of providing two windings 33, 36 and 34, 37 wound in opposite directions, on the stator poles B1, B2 and
Dl, D2 sera expliqué ci-après.D1, D2 will be explained below.
Les trois circuits générateurs de courant électrique 32, 35 et 38 représentent les trois phases d'une source triphasée d'énergie électrique pour le fonctionnement du moteur 10. Les trois circuits générateurs de courant électrique 32, 35 et 38 sont conventionnels dans l'état de la technique et sont adaptés pour amener sélectivement des courants électriques à s'écouler respectivement à travers les The three electric current generating circuits 32, 35 and 38 represent the three phases of a three-phase source of electrical energy for the operation of the motor 10. The three circuits generating electric current 32, 35 and 38 are conventional in the state of the art and are adapted to selectively bring electric currents to flow respectively through the
trois enroulements associés 30 et 31, 33 et 34, et 36 et 37. three associated windings 30 and 31, 33 and 34, and 36 and 37.
Comme dans le cas des circuits générateurs de courant électrique 22 et 25, décrits plus haut, les courants électriques qui sont engendrés par les circuits générateurs de courants électriques 32, 35 et 38 peuvent avoir toute As in the case of the electric power generating circuits 22 and 25, described above, the electric currents that are generated by the electric current generating circuits 32, 35 and 38 can have any
forme conventionnelle.conventional form.
Comme il sera expliqué ci-après, les premières paires d'enroulements 30 et 31 et le premier circuit générateur de courant électrique 33 représentent la première phase du moteur à deux phases. Les secondes paires d'enroulements 33 As will be explained below, the first pairs of windings 30 and 31 and the first electric current generation circuit 33 represent the first phase of the two-phase motor. The second pairs of windings 33
12 274512512 2745125
et 34 et le second circuit générateur de courant électrique , ensembles avec les troisièmes paires d'enroulements 36 et 37 et le troisième circuit générateur de courant électrique and 34 and the second electric current generator circuit, together with the third pairs of windings 36 and 37 and the third electric current generating circuit
38 représentent la seconde phase du moteur à deux phases. 38 represent the second phase of the two-phase motor.
A fin de représentation, il est supposé que la source d'énergie électrique triphasée formée par les trois circuits générateurs de courant électrique 32, 35 et 38 engendrent des courants électriques sinusoïdaux qui sont électriquement décalés quant à leur phase, de 0 , 120 et 240 . Ainsi, les courants électriques de sortie de la source d'énergie triphasée peuvent être exprimés de la manière suivante: ia = A sin (wt) ib = A sin (wt + 120 ) ic = A sin (wt + 2400) Pour le moteur électrique à deux phases, les courants électriques d'entrée peuvent être exprimés de la manière suivante: Ia = ia Ib = ib - ic Ainsi, la première phase du moteur est excitée seulement par le courant électrique de sortie du premier circuit générateur de courant électrique 32. Cependant, la seconde phase du moteur est excitée par le courant électrique de sortie du second circuit générateur de courant électrique , moins le courant électrique de sortie du troisième circuit générateur de courant électrique 38. Cette différence se produit parce que les secondes paires d'enroulements 32 et 34 sont enroulées sur les pôles de stator B1, B2 et D1, D2 dans des directions opposées par rapport à la troisième paire d'enroulements 36 et 37. En substituant les valeurs aux signaux de courant électrique de sortie, les signaux de courant d'entrée peuvent être exprimés de la manière suivante: At the end of the representation, it is assumed that the three-phase electrical power source formed by the three electric current generating circuits 32, 35 and 38 generates sinusoidal electric currents which are electrically phase shifted by 0, 120 and 240. . Thus, the output electric currents of the three-phase power source can be expressed as follows: ia = A sin (wt) ib = A sin (wt + 120) ic = A sin (wt + 2400) For the motor two-phase electric, the input electric currents can be expressed as follows: Ia = ia Ib = ib - ic Thus, the first phase of the motor is excited only by the electric current output of the first electric current generating circuit 32. However, the second phase of the motor is excited by the electric output current of the second electric current generating circuit, minus the electric output current of the third electric current generating circuit 38. This difference occurs because the second pairs of windings 32 and 34 are wound on the stator poles B1, B2 and D1, D2 in opposite directions with respect to the third pair of windings 36 and 37. By substituting the values for output current signals, the input current signals can be expressed as follows:
13 274512513 2745125
Ia = A sin (wt) Ib = A sin (wt + 120 ) - A sin (wt + 240 ) En utilisant aisément des fonctions trigonométriques pouvant être dérivées, les signaux de courant électrique d'entrée peuvent être décrites comme suit: Ia = A sin (wt) Ib =-X3 A sin (wt - 90 ) Ainsi, on peut constater que les signaux de courant d'entrée présentent un différentiel de phase de 90 , qui les rend bien adaptés pour l'utilisation dans le but de faire fonctionner le moteur 10 selon un mode de fonctionnement à deux phases, à partir d'une source triphasée. Le fonctionnement du moteur 10, de ce point de vue, est Ia = A sin (wt) Ib = A sin (wt + 120) - A sin (wt + 240) By easily using trigonometric functions that can be derived, the input electrical current signals can be described as follows: Ia = Thus, it can be seen that the input current signals have a phase differential of 90, which makes them well suited for use for the purpose of operating the motor 10 in a two-phase operating mode, from a three-phase source. The operation of the engine 10, from this point of view, is
conventionnel dans l'état de la technique. conventional in the state of the art.
Selon les dispositions des statuts de brevet, le principe et le mode de fonctionnement de cette invention ont été décrits et illustrés dans leurs modes de réalisation préférés. Cependant, il est à noter que cette invention peut être mise en oeuvre autrement que spécifiquement expliqué et illustré, sans sortir de son esprit ou cadre. Par exemple, bien que l'invention ait été décrite et illustrée dans le contexte d'un moteur électrique à inducteur synchrone, il sera apprécié que l'invention peut être utilisée dans According to the provisions of the patent statutes, the principle and the mode of operation of this invention have been described and illustrated in their preferred embodiments. However, it should be noted that this invention may be implemented otherwise than specifically explained and illustrated without departing from its spirit or scope. For example, although the invention has been described and illustrated in the context of a synchronous inductor motor, it will be appreciated that the invention may be used in
d'autres types de moteurs électriques. other types of electric motors.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20061031 |