WO2012080586A1 - Stator pour génératrice électrique - Google Patents

Stator pour génératrice électrique Download PDF

Info

Publication number
WO2012080586A1
WO2012080586A1 PCT/FR2010/052778 FR2010052778W WO2012080586A1 WO 2012080586 A1 WO2012080586 A1 WO 2012080586A1 FR 2010052778 W FR2010052778 W FR 2010052778W WO 2012080586 A1 WO2012080586 A1 WO 2012080586A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elements
stator
portions
contact surfaces
adjacent
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/052778
Other languages
English (en)
Inventor
Lhoucine Azzi
Patrick Chevallier
Original Assignee
Verteole
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Verteole filed Critical Verteole
Priority to PCT/FR2010/052778 priority Critical patent/WO2012080586A1/fr
Publication of WO2012080586A1 publication Critical patent/WO2012080586A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines

Definitions

  • the present invention relates to a stator for electric generator preferably for axial flow wind turbine and its manufacturing process.
  • An electric generator for wind energy is a synchronous or asynchronous induction machine that converts mechanical energy from the rotation of the blades due to the action of the wind into electrical energy supplied to the grid.
  • the axial flow configuration of the rotor-stator assembly is the most suitable for applications operating at low speeds but providing a high torque.
  • This configuration generally comprises a rotor movable vis-à-vis a fixed stator but may also include a plurality of sub-assembly of rotors and stators arranged along the same axis.
  • the rotor or rotors are responsible for producing a variable magnetic field in the stator. This results in an electromotive force induced in the stator of the generator.
  • the stator begins to induce a current in the rotor. It is the inductive circuits of the electromotive force induced in the rotor of the generator that comprise the induced circuit.
  • the stators may be constituted by a permanent magnetic material such as a neodymium-iron-boron magnet, but this configuration does not allow variation of the magnetic field of the stators.
  • the stators can also be constituted by a succession of electromagnets formed by successive windings of coils around ferromagnetic portions of the stator and which thus allow the variation of the current in these coils to adjust the value of the magnetic field created and thus the induction of electromotive force produced in the armature.
  • the stator is constituted respectively by a stack or interlocking of ferromagnetic thin sheets electrically insulated from each other by coating or oxidation processes.
  • a radial flow configuration all the plates are flat and identical whereas in an axial flow configuration the plates are all cylindrical in shape and of different diameter.
  • This configuration in stacking or interlocking of sheets has long made it possible to improve the uniformization of the magnetic field of the stator and thus to reduce the eddy current losses, that is to say the magnetic flux passing through the sheets.
  • variable field stators blanks are made on each sheet so that their stack or interlocking form notches for accommodating the windings of the stator electrical winding.
  • This type of stator has the advantage of being easily achievable and remains widely used in the industry despite the fact that it does not allow to obtain a uniform magnetic field over the entire circumference of the stator and therefore does not allow cancel the eddy currents.
  • WO04004092A discloses a stator in a radial configuration, made from the method known as compression of a powder.
  • This powder consists of a mixture of composite magnetic material (SMC) formed of iron particles with a diameter of less than 1 millimeter on which is deposited a layer of insulating material.
  • SMC composite magnetic material
  • the electromagnetic and mechanical properties of this material depend essentially on the type of powder used and therefore the particle-insulating mixture may also contain lubricants and lants contributing to the manufacturing process. These properties therefore also depend on the parameters of the manufacturing process including the compaction pressure, the heat treatment employed and the use of lubricants.
  • stator it is possible but very expensive to design a one-piece stator, especially by the so-called method of compressing a powder. It is therefore advantageous to press a stator into several elements which can then be assembled together.
  • the stator is therefore composed of several elements arranged next to each other annularly around the axis of symmetry of the stator coaxial with the axis of rotation of the rotor. These elements, generally in the form of trapezium vaulted towards the axis of the stator are commonly held together by the action of the frame of the generator on the outer peripheral portion of these elements.
  • this arrangement reveals a discontinuity at the interface between two adjacent elements, thus causing losses by eddy currents.
  • variable magnetic forces of high intensity depending on the power of the generator, are generated on the rotor and the stator.
  • These variable forces induce a magnetic vibration on the rotor and the stator which can induce a thermomechanical fatigue phenomenon.
  • these vibrations can separate and even break the unit elements if they are not strong enough and fixed securely between them.
  • the present invention aims to solve all or part of these disadvantages by proposing a new configuration of these elements.
  • the present invention firstly relates to a stator for an electric generator comprising a disc made of magnetic material comprising a plurality of composite magnetic material elements arranged annularly around the axis of the stator, characterized in that each of these elements comprises means for joining adjacent elements consisting of portions of complementary shaped elements forming contact surfaces, and in that these contact surfaces are arranged transversely to the magnetic field lines in the disk when the operation of the generator.
  • This arrangement allows first of all a maintenance of the elements between them without the carcass of the generator is necessary for this, allowing a complete assembly and a possible treatment of the stator outside the carcass. Then, the fact that the contact surfaces are arranged transversely to the magnetic field lines in the disk during operation of the generator further reduces the passage of the magnetic flux through the stator which will see only the profile lines. contact surfaces.
  • the portions of complementary shapes interlock in force.
  • This arrangement makes it possible to increase the uniformity of the contact surfaces and the solidity of the joining of two adjacent elements.
  • the profile of the contact surfaces of the complementary shape portions of the adjacent elements has substantially a U shape.
  • This U-shape can be drawn as well by a recess on an element, by a shoulder or by the end of an element. This form remains in all cases the simplest to achieve.
  • the assembly of several elements forms one or more notches.
  • the portions of elements of complementary shapes are located on the portions of these same elements furthest away from one or the notches.
  • each of the adjacent elements is of similar shape. This arrangement allows the production of the same elements from the same mold. Some portions of the contact surfaces may nevertheless present difficulties of implementation.
  • each of the adjacent elements is of different shape.
  • the present invention also relates to a generator comprising a rotor according to the invention and a wind turbine comprising such a generator.
  • the subject of the present invention is also a method for manufacturing a stator comprising a plurality of elements made of composite magnetic material comprising the steps of compacting the elements under pressure, so as to obtain means for joining together adjacent elements constituted by portions of complementary shape elements forming contact surfaces, assembly of the elements to form the stator, and annealing of the elements thus assembled in an oven at a temperature between 200 ° C. and a maximum temperature allowing mechanical consolidation and optimization of the magnetic and electrical performance.
  • the maximum annealing temperature depends essentially on the nature of the insulating coating, this is around 500 ° C., but is not limited to this value, for a certain number of commercial magnetic materials.
  • the annealing step comprises the simultaneous application of a hydrostatic pressure on the thus assembled elements forming the stator so as to promote adhesion between the different elements.
  • the assembly step occurs after the annealing step of the elements.
  • Fig ure 1 shows the assembly of a portion of a stator according to the invention without its winding circuits.
  • Figure 2 shows a perspective view of a component component of a stator according to the invention.
  • Figures 3 show top views of several geometries of an element of a stator according to the invention, all of its elements are identical according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows the assembly of three elements of a stator according to the invention comprising two elements of different geometry according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 illustrates the steps of a method for producing a stator according to the invention.
  • a stator 1 according to the invention comprises several elements 2 made of composite magnetic material assembled together.
  • the assembly of two elements shows two notches 3 for receiving the windings (not shown) of the stator 1.
  • an element 2 of a stator 1 comprises a body 4 with an upper face 5 contributing after assembly to the development of the outer face 5 'of the stator 1 and an upper face 6 contributing after assembly to the development of the inner face 6 'of the stator 1.
  • These two faces 5 and 6 and respectively 5 'and t' are in the example presented here, parallel and concentric.
  • each of the elements 2 also comprises a front face 7, a rear face 8 as well as a first lateral face 9 and a second lateral face 10.
  • the front 7 and rear 8 faces are parallel and each form a trapezium of identical dimensions comprising a small base 1 1 delimiting the inner face 6 'of the stator 1 once mounted, and a large base 12 delimiting the outer face 5 'of the stator 1 once mounted.
  • the first lateral face 9 and the second lateral face 10 are opposite to each other and each comprise two zones 13 set back with respect to the width of the bases 1 1 and 1 2 of the front faces 7 and rear 8. These zones 1 3 extend between the upper face 5 and the lower face 6, and each form with the recessed area 1 3 of an adjacent element 2, a notch 3 during their assembly.
  • the first side face 9 and the second side face 1 ata 1 0 each comprise a shoulder 14 separating each of the two zones 13 recessed from each of the side faces 9 and 10 defined above.
  • the width of these shoulders 14 on each of the two lateral faces 9 and 10 may have a variable width depending on the geometry chosen and the application.
  • the width of these two shoulders 14 is identical.
  • the shoulder 14 of the first lateral face 9 has another shoulder 15 centered on the shoulder 14 of the first lateral face 9 and extending from the lower face 6 to the upper face 5.
  • the shoulder 14 of the second lateral face 10 has in turn a recess 16 centered on the shoulder 14 of the first lateral face 9 and extending from the lower face 6 to the upper face 5.
  • the frame 15 and the frame 16 have complementary shapes, so that when assembling a stator 1, the recess 16 is able to retain the shoulder 15 of an adjacent element 2, forming and securing means between two adjacent elements.
  • this shoulder 15 and this recess 16 have a U-shaped profile, but it is understood that these two portions 1 5, 16 may have a shape complementarity defining any other form of shape. profile as illustrated in FIGS.
  • the lateral faces of these two portions 15, 16 and the adjoining surfaces of the shoulders 14 of each of the lateral faces 9 and 10 form contact surfaces with an adjacent element 2.
  • contact surfaces are all oriented transversely to the magnetic field lines created in the disc during the operation of the generator, ie they are oriented longitudinally in a radial fl ux co nfig u ration a rotor-stator assembly and oriented transversely to the axis of rotation of the rotor in an axial flow configuration of a rotor-stator assembly which makes the stator 1 according to the invention particularly well suited to the latter type of configuration .
  • the shoulder 15 previously located on the shoulder 14 of the first face 9, the plate 9 is recess pa rally identical to that located on the shoulder 14 of the second lateral face 10.
  • a bar-shaped member 17 is provided in one of these recesses to recreate the substituted shoulder. It is important that the dimensions of this bar-shaped element 1 7 have dimensions that allow the contact zones of two elements connected by the element 1 7 to come into contact during assembly of the stator 1.
  • the securing means are therefore constituted by a recess 16 disposed on a shoulder 14 of one of the two lateral faces 9 or 10 and by one end of the element 17 of complementary shape to the recess 16.
  • the securing means do not necessarily designate two portions of complementary shapes of two elements 2 capable of being held in one another by insertion. These, on the contrary, designate all the contact surfaces that come into play, whether there are only two elements 2 as in the first embodiment shown or that there are three elements 2, 17 as in the second embodiment presented. .
  • the securing means take their meaning if they are brought closer to the manufacturing process developed below. It is the annealing of the stator in its entirety that will solidarize the areas that have been put in contact.
  • the shape of the shoulder 15 can be generalized to any shape of a protruding portion of the shoulder 14 from the moment the manufacturing process makes it possible to design this shape. The same goes for the recess 16.
  • FIG. 5 illustrates the various stages of manufacture of the stator according to the invention.
  • This consists first of all in obtaining a powder of composite magnetic material as described in the state of the art in this field. This powder is then compressed in a press at pressures that can vary in most cases between 600 and 850 MPa depending on the type of element 2 to be compressed so as to obtain fastening means between elements 2, 17 adjacent constituted by portions of elements 2, 17 of complementary shapes forming contact surfaces.
  • the first is to assemble the unit elements in their "raw” state to form the stator 1.
  • the stator 1 is then annealed in an oven at a temperature generally between 200 ° C. and 500 ° C. without being limited to this range of values, allowing mechanical consolidation by thermal diffusion and / or chemical bonds. at the level of the contact zones and an optimization of the magnetic performances by, but not limited to, a magnification of the grains constituting the powder and a relaxation of the stresses induced during the compaction phase. This temperature range remains below the Curie temperature for this material which thus retains its ferromagnetic properties.
  • this temperature remains below the degradation temperature of the insulating coating, which makes it possible to maintain a resistivity sufficient to avoid excessive eddy current losses.
  • the second solution consists of individually annealing each of the elements 2, 1 7 at the exit of the compaction, thus allowing mechanical consolidation of the element 2, 1 7 and optimization of the magnetic performances.
  • the elements 2, 17 are then assembled to form the stator.
  • the strength of the assembly is based on the quality of the mechanical connection between two elements 2, 17 units. This second solution is therefore especially to be considered in cases where the portion in its i lle l and the recess 16 of the shoulders 14 have a concave shape as in Figure 3d.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un stator (1) pour génératrice électrique comportant un disque en matériau magnétique comprenant une pluralité d'éléments (2, 17) en matériau magnétique composite agencés de façon annulaire autour de l'axe du stator (1) caractérisé en ce que chacun de ces éléments (2, 17) comporte des moyens de solidarisation entre éléments (2, 17) adjacents constitués par des portions (15, 16, 17) d'éléments (2, 17) de formes complémentaires formant des surfaces de contact, et en ce que ces surfaces de contact sont agencés de façon transversale aux lignes de champ magnétique créé dans le disque lors du fonctionnement de la génératrice ainsi qu'un procédé de fabrication d'un stator (1) comportant une pluralité d'éléments (2, 17) en matériau magnétique composite comprenant les étapes de compactage des éléments (2, 17) sous pression de sorte à obtenir des moyens de solidarisation entre éléments (2, 17) adjacents constitués par des portions (15, 16, 17) d'éléments (2, 17) de formes complémentaires formant des surfaces de contact, assemblage des éléments (2, 17) pour former le stator (1), recuit des éléments (2, 17) ainsi assemblés dans un four à une température comprise entre 200 °C et une température maximale permettant une consolidation mécanique et une optimisation des performances magnétiques et électriques.

Description

Stator pour génératrice électrique
La présente invention concerne un stator pour génératrice électrique de préférence pour éolienne à flux axial ainsi que son procédé de fabrication.
Une génératrice électrique pour éol ienne est une machine à induction synchrone ou asynchrone qui transforme de l'énergie mécanique provenant de la rotation des pâles due à l'action du vent, en énergie électrique fournie au réseau. A ce sujet, il a été montré que la configuration en flux axial de l'ensemble rotor-stator est la plus appropriée pour des applications évoluant à de faibles vitesses mais fournissant un fort couple. Cette configuration comporte généralement un rotor mobile en vis-à-vis d'un stator fixe mais peut également comporter une pluralité de sous-ensemble de rotors et de stators disposés selon le même axe.
Dans le cas des mach ines synchrones, le ou les rotors sont chargés de produire un champ magnétique variable dans le stator. Il en résulte une force électromotrice induite dans le stator de la génératrice. Dans le cas des machines asynchrones, lorsque la vitesse de rotation du rotor dépasse la vitesse synchrone de la génératrice, le stator commence à induire un courant dans le rotor. Ce sont les circuits inducteurs de la force électromotrice induite dans le rotor de la génératrice qui comprennent le circuit induit.
A cet effet, les stators peuvent être constitués par un matériau magnétique permanent comme u n aimant Néodyme-Fer-Bore, mais cette configuration ne permet pas de variation du champ magnétique des stators. Les stators peuvent également être constitués par une succession d'électro- aimants formés par enroulements successifs de bobinages autour de portions ferromagnétiques du stator et qui permettent ainsi la variation du courant dans ces bobinages afin d'ajuster la valeur du champ magnétique créé et donc l'induction de force électromotrice produite dans l'induit.
Dans une configuration à flux axial ou radial, le stator est constitué respectivement par un empilement ou un emboîtement de fines tôles ferromagnétiques isolées électriquement les unes des autres par des procédés de vernissage ou d'oxydation. Dans une configuration à flux radial, toutes les tôles sont planes et identiques tandis que dans une configuration à flux axial les tôles sont toutes de forme cyl indriques et de d iamètre différent. Cette configuration en empilement ou emboîtement de tôles a longtemps perm is d'améliorer l'uniformisation du champ magnétique du stator et ainsi de diminuer les pertes par courant de Foucault, c'est-à-dire le flux magnétique traversant les tôles.
Dans les stators à champ variable, des découpes sont effectuées sur chaque tôle afin que leur empilement ou emboîtement forme des encoches permettant d'y loger les enroulements du bobinage électrique du stator.
Ce type de stator présente l'avantage d'être facilement réalisable et reste largement employé dans l'industrie malgré le fait qu'il ne permette pas d'obtenir un champ magnétique uniforme sur toute la circonférence du stator et ne permette donc pas d'annuler les courants de Foucault.
Depuis, la découverte de nouveaux matériaux a permis de réaliser des avancés dans ce domaine. Le document WO04004092A présente un stator dans une configuration radiale, réalisé à partir de la méthode dite de compression d'une poudre. Cette poudre est constituée d'un mélange de matériau magnétique composite (SMC) formé de particules de fer de diamètre inférieur à 1 millimètre sur lesquelles est déposée une couche de matériau isolant. Les propriétés électromagnétiques et mécaniques de ce matériau dépendent essentiellement du type de poudre utilisé et donc du mélange particules-isolant pouvant également contenir des lubrifiants et des l iants contribuant au procédé de fabrication. Ces propriétés dépendent donc également des paramètres du procédé de fabrication incluant la pression de compactage, le traitement thermique employé et l'utilisation de lubrifiants.
Par suite, il a été montré que sous certaines conditions notamment de fréquence d'utilisation, un circuit magnétique à base de matériau magnétique composite était capable de réduire les pertes par courant de Foucault d'une façon plus significative qu'une structure laminaire. Ce résultat est largement imputable au profilage en trois dimensions que présente un matériau magnétique composite contrairement à celui d'une structure laminaire dont les propriétés physiques sont uni ou bidimensionnelles.
Par ailleurs, il est possible mais très coûteux de concevoir un stator monobloc, surtout par la méthode dite de compression d'une poudre. Il est donc avantageux de presser un stator en plusieurs éléments pouvant être ensuite assemblés entre eux. Le stator est donc constitué de plusieurs éléments disposés les uns à côté des autres de façon annulaire autour de l'axe de symétrie du stator coaxial à l'axe de rotation du rotor. Ces éléments, généralement en forme de trapèzes voûtés en direction de l'axe du stator sont communément maintenus entre eux par l 'action de la carcasse de la génératrice sur la partie périphérique extérieure de ces éléments.
De plus, cet agencement laisse apparaître une discontinuité au niveau de l'interface entre deux éléments adjacents, occasionnant ainsi des pertes par courants de Foucault. De plus, dans le cas d'une génératrice électrique où un champ magnétique variable est appliqué sur un stator, des forces magnétiques variables de forte intensité, suivant la puissance de la génératrice, sont générées sur le rotor et le stator. Ces forces variables induisent une vibration magnétique sur le rotor et le stator qui peut induire un phénomène de fatigue thermomécanique. Dans le cas d'un stator composé de plusieurs éléments, ces vibrations peuvent désolidariser et même briser les éléments unitaires si ceux-ci ne sont pas assez solides et fixés solidement entre eux.
Ces discontinuités entre éléments et fragilités d'éléments sont en fait intrinsèquement dues au procédé actuel de fabrication de ces éléments. En effet, ces pièces sont réalisées par compression dans un moule. Cependant, cette compression est appliquée suivant un seul axe et il est ainsi difficile de réaliser un épaulement transversal à l'axe de poussé ayant la même résistance mécanique que le reste de l'élément. De plus, les pressions de compaction nécessaires à l'obtention de pièces magnétiques de bonne qualité peuvent être élevées. Par exemple, certaines pièces fabriquées à partir de poudre magnétique requièrent une pression de l'ordre de 6,5 tonnes/cm2. De plus, pour concevoir en une fois une pièce magnétique de 30 cm de diamètre, des pièces d'au moins 700 tonnes sont nécessaires. Ceci implique l'utilisation de moules résistants aux hautes pressions et de presses très performantes qui sont rares et très coûteuses. Les améliorations à apporter dans ce domaine sont donc naturellement orientés vers un stator comportant plusieurs éléments.
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie de ces inconvénients en proposant une nouvelle configuration de ces éléments.
A cet effet, la présente invention a pour premier objet un stator pour génératrice électrique comportant un disque en matériau magnétique comprenant une pluralité d'éléments en matériau magnétique composite agencés de façon annulaire autour de l'axe du stator caractérisé en ce que chacun de ces éléments comporte des moyens de solidarisation entre éléments adjacents constitués par des portions d'éléments de formes complémentaires formant des surfaces de contact, et en ce que ces surfaces de contact sont agencés de façon transversale aux lignes de champ magnétique dans le disque lors du fonctionnement de la génératrice.
Cette disposition permet tout d'abord un maintien des éléments entre eux sans que la carcasse de la génératrice ne soit nécessaire à cela, ce qui permet un montage complet ainsi qu'un éventuel traitement du stator à l'extérieur de la carcasse. Puis, le fait que les surfaces de contact soient agencés de façon transversale aux lignes de champ magnétique dans le disque lors du fonctionnement de la génératrice réduit d'autant plus le passage du flux magnétique à travers le stator qui ne verra que les lignes de profil des surfaces de contact.
Avantageusement, les portions de formes complémentaires s'emboitent en force.
Cette disposition permet d'augmenter l'uniformité des surfaces de contact et la solidité de la solidarisation de deux éléments adjacents.
Selon un mode de réalisation, le profil des surfaces de contact des portions de formes complémentaires des éléments adjacents présente sensiblement une forme en U.
Cette forme en U peut être dessinée aussi bien par un évidement sur un élément, par un épaulement ou bien par l'extrémité d'un élément. Cette forme reste dans tous les cas la plus simple à réaliser.
Selon un mode de réalisation, l'assemblage de plusieurs éléments forme une ou des encoches.
Ces encoches sont nécessaire au maintien des bobinages du stator.
Selon le même mode de réalisation, les portions d'éléments de formes complémentaires sont situées sur les portions de ces mêmes éléments les plus éloignées de l'une ou des encoches.
Ces encoches provoquent une concentration du flux magnétique à l'intérieur de celles-ci, il est donc important d'éloigner au maximum les portions d'éléments de formes complémentaires de ces encoches.
Selon un mode de réalisation, chacun des éléments adjacents est de forme semblable. Cette disposition permet la réalisation de mêmes éléments à partir d'un même moule. Certaines portions des surfaces de contact peuvent néanmoins présenter des difficultés de réalisation.
Selon u n autre mode de réal isation , chacun des éléments adjacents est de forme différente.
Cette disposition permet la réalisation de l'ensemble des éléments à partir de deux moules différents. Ces éléments sont néanmoins plus faciles à réaliser.
La présente invention concerne également u n e gén ératrice comprenant un rotor selon l'invention ainsi qu'une éolienne comprenant une telle génératrice.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un stator comportant une pluralité d'éléments en matériau magnétique composite comprenant les étapes de compactage des éléments sous pression, de sorte à obtenir des moyens de solidarisation entre éléments adjacents constitués par des portions d'éléments de formes complémentaires formant des surfaces de contact, assemblage des éléments pour former le stator, et recuit des éléments ainsi assemblés dans un four à une température com prise entre 200°C et une température maximale permettant une consolidation mécanique et une optimisation des performances magnétiques et électriques.
La température maximale de recuit dépendant essentiellement de la nature du revêtement isolant, celle-ci se situe autour de 500°C, mais n'est pas limité à cette valeur, pour un certain nombre de matériau magnétique du commerce.
Selon u n mode de réal isation , l'étape de recuit comprend l'application simultanée d'une pression hydrostatique sur les éléments ainsi assemblés formant le stator de façon à favoriser l'adhésion entre les différents éléments.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape d'assemblage survient après l'étape de recuit des éléments.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après, prises en liaison avec des dessins qui illustrent, à titre d'exemple, les principes de l'invention.
La fig ure 1 montre l'assemblage d'une partie d'un stator selon l'invention sans ses circuits de bobinage. La figure 2 montre une vue en perspective d'un élément composant un stator selon l'invention.
Les figures 3 montrent des vues de dessus de plusieurs géométries d'un élément d'un stator selon l'invention dont tous ses éléments sont identiques selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 4 montre l'assemblage de trois éléments d'un stator selon l'invention comportant deux éléments de géométrie différente selon un second mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 illustre les étapes d'un procédé de réalisation d'un stator selon l'invention.
Com m e l e m ontre l a fig u re 1 , un stator 1 selon l'invention comprend plusieurs éléments 2 en matériau magnétique composite assemblés entre eux. L'assemblage de deux éléments fait apparaître deux encoches 3 destinés à accueuillir les bobinages (non illustrés) du stator 1 .
II est également possible suivant la géométrie de l'élément, que l'assemblage de deux éléments ne fasse apparaître qu'une encoche 3. C'est le cas par exemple si l'on adopte une géométrie telle qu'illustrée à la figure 3b.
Comme illustré à la figure 2, un élément 2 d'un stator 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte un corps 4 avec une face supérieure 5 contribuant après assemblage à l'élaboration de la face extérieure 5' d u stator 1 et u ne face i nférieure 6 contribuant après assemblage à l'élaboration de la face intérieu re 6' d u stator 1 . Ces deux faces 5 et 6 et respectivement 5 ' e t 6 ' sont dans l 'exemple présenté ici, parallèles et concentriques.
Le corps 4 de chacun des éléments 2 comporte également une face avant 7, une face arrière 8 ainsi qu'une première face latérale 9 et une seconde face latérale 10.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, les faces avant 7 et arrière 8 sont parallèles et forment chacune un trapèze de dimensions identiques comprenant une petite base 1 1 délimitant la face intérieure 6' du stator 1 une fois monté, et une grande base 12 délimitant la face extérieure 5' du stator 1 une fois monté.
La première face latérale 9 et la seconde face latérale 10 sont opposées l'une à l'autre et comportent chacunes deux zones 13 en retrait par rapport à la largeur des bases 1 1 et 1 2 des faces avant 7 et arrière 8. Ces zones 1 3 s'étendent entre la face supérieure 5 et la face inférieure 6, et forment chacune avec la zone en retrait 1 3 d'un élément 2 adjacent, une encoche 3 lors de leur assemblage.
La première face latérale 9 et l a second e face l atéra l e 1 0 comportent chacune un épaulement 14 séparant chacune des deux zones 13 en retrait de chacune des faces latérales 9 et 10 définies précédemment.
Comme illustré à la figure 3, la largeur de ces épaulements 14 sur chacune des deux faces latérales 9 et 10 peut avoir une largeur variable en fonction de la géométrie choisie et de l'appl ication . En outre, sur l'exemple présenté la largeur de ces deux épaulements 14 est identique.
L'épaulement 14 de la première face latérale 9 comporte un autre épaulement 15 centré sur l'épaulement 14 de la prem ière face latérale 9 et s'étendant de la face inférieure 6 jusqu'à la face supérieure 5.
L'épaulement 14 de la seconde face latérale 10 comporte quant à lui un évidement 16 centré sur l'épaulement 14 de la première face latérale 9 et s'étendant de la face inférieure 6 jusqu'à la face supérieure 5.
L ' é p a u l e m e n t 1 5 e t l ' é v i d e m e n t 1 6 ont des formes complémentaires si bien que lors de l'assemblage d'un stator 1 , l'évidement 16 est capable de retenir l'épaulement 15 d'un élément 2 adjacent, formant ainsi des moyens de solidarisation entre deux éléments adjacents.
Dans l'exemple présenté aux figures 1 et 2, cet épaulement 15 et cet évidement 16 ont un profil en forme de U, mais il est bien entendu que ces deux portions 1 5, 16 peuvent avoir une complémentarité de forme définissant tout autre forme de profil comme il est illustré aux figures 3.
Les faces latérales de ces deux portions 15, 16 ainsi que les surfaces attenantes des épaulements 14 de chacune des faces latérales 9 et 10 forment des surfaces de contact avec un élément 2 adjacent.
Ces surfaces de contact sont toutes orientés transversalement aux lignes de champ magnétique créé dans le disque lors du fonctionnement de la génératrice, c'est-à-d ire qu'elles sont orientés longitudinalement dans une co nfig u ration en fl ux rad i a l d'un ensembl e rotor-stator et orientés transversalement à l'axe de rotation du rotor dans une configuration en flux axial d'un ensemble rotor-stator ce q u i rend le stator 1 selon l 'invention particulièrement bien adapté à ce dernier type de configuration.
Selon un second mode de réalisation illustré à la figure 4, l'épaulement 15 auparavant situé sur l'épaulement 14 de la première face l atéra l e 9 est re m pl acé pa r u n évidement identique à celui situé sur l'épaulement 14 de la seconde face latérale 10.
Un élément 1 7 en forme de barreau est agencé dans un de ces évidements afin de recréer l'épaulement 15 substitué. Il est important que les dimensions de cet élément 1 7 en forme de barreau ait des dimensions qui permettent aux zones de contacts de deux éléments reliés par l'élément 1 7, d'entrer en contact lors de l'assemblage du stator 1 .
Dans ce mode de configuration, les moyens de solidarisation sont donc constitués par un évidement 16 disposé sur un épaulement 14 d'une des deux faces latérales 9 ou 1 0 et par l'une des extrémités de l'élément 17 de forme complémentaire à l'évidement 16.
Il est entendu que les moyens de solidarisation ne désignent pas forcément deux portions de formes complémentaires de deux éléments 2 capable de se maintenir l'un dans l'autre par insertion. Ceux-ci désignent au contraire toutes les surfaces de contact entrant en jeu que l'on ait uniquement deux éléments 2 comme dans le premier mode de réalisation présenté ou que l'on ait trois éléments 2, 17 comme dans le second mode de réalisation présenté.
En fait, les moyens de solidarisation prennent leur sens si on les rapproche du procédé de fabrication développé ci-après. C'est le recuit du stator dans sa globalité qui va solidariser les zones qui ont été mises en contact.
Il apparaît alors clairement que la forme de l'épaulement 15 peut être généralisé à toute forme d'une portion en saillie de l'épaulement 14 à partir du moment où le procédé de fabrication permet de concevoir cette forme. Il en va de même pour l'évidement 16.
C'est ainsi que l'on peut imaginer des formes de portion en saillie tel qu'illustrées à la figure 3d. Il est à noter que cette forme est concave et ne permet donc pas une insertion frontale sur un élément 2 adjacent, ce que permettent les formes des figures 3a, 3b, 3c et 3d . Une telle forme imposera donc une insertion transversale par le haut ou par le bas.
La figure 5 illustre les différentes étapes de fabrication du stator selon l'invention.
Celui-ci consiste tout d'abord à obtenir une poudre de matériau magnétique composite tel que décrit dans l'état de la technique dans ce domaine. Cettre poudre est ensuite compressé dans une presse à des pression pouvant varier dans la plupart des cas entre 600 et 850 MPa selon le type d'élément 2 à compresser de sorte à obtenir des moyens de solidarisation entre éléments 2, 17 adjacents constitués par des portions d'éléments 2, 17 de formes complémentaires formant des surfaces de contact.
A partir de cette étape deux solutions se présentent.
La première consiste à assembler les éléments unitaires dans leur état « à cru » pour former le stator 1 . Le stator 1 est alors recuit dans un four à une température comprise généralement entre 200°C et 500°C sans pour autant être l i m ité à cette plage d e va leu r, permettant une consolidation mécanique par une diffusion thermique et/ou des liaisons chimiques au niveau des zones de contact et une optimisation des performances magnétiques par, mais non limité à, un grossissement des grains composant la poudre et une relaxation des contraintes indu ites lors de la phase de compaction . Cette gamme de température reste inférieure à la température de Curie pour ce matériau qui conserve ainsi ses propriétés ferromagnétiques.
D'autre part, cette température reste inférieure à la température de dégradation du revêtement isolant, ce qui permet de maintenir une résistivité suffisante pour éviter des pertes par courant de Foucault trop importantes.
Lo rs de ce traitement thermique, il est également possible d'appliquer une pression hydrostatique sur le stator 1 , à l'aide par exemple d'un frettage, de façon à promouvoir l'adhésion entre les éléments 2 unitaires.
La seconde solution consiste à recuire individuellement chacun des éléments 2, 1 7 à la sortie du compactage, permettant ainsi une consolidation mécanique d e l ' él é m e nt 2 , 1 7 et une optimisation des performances magnétiques. Les éléments 2, 17 sont alors assemblées pour former le stator. La solidité de l'assemblage repose alors sur la qualité de la liaison mécanique entre deux éléments 2, 17 unitaires. Cette seconde solution est donc surtout à envisager d an s l es cas où la portion en sa i l l ie et l 'évid em ent 16 des épaulements 14 ont une forme concave comme sur la figure 3d.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux formes et mode de réalisations préférentiels décrite ci-dessus, à titre d'exemple non-limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. De plus, il est à noter qu'il est possible d'employer ce type de stator non seulement sur des génératrices mais également sur des moteurs.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Stator (1 ) pour génératrice électrique comportant un disque en matériau magnétique comprenant une pluralité d'éléments (2, 17) en matériau magnétique composite agencés de façon annulaire autour de l'axe du stator (1 ) caractérisé en ce que chacun de ces éléments (2, 17) comporte des moyens de solidarisation entre éléments (2, 17) adjacents constitués par des portions (1 5, 16, 1 7) d'éléments (2, 1 7) de formes complémentaires formant des surfaces de contact,
et en ce que ces surfaces de contact sont agencés de façon transversale aux lignes de champ magnétique créé dans le disque lors du fonctionnement de la génératrice.
2. Stator (1 ) pour génératrice électrique selon la revendication 1 dans lequel les portions (15, 16, 17) de formes complémentaires s'emboitent en force.
3. Stator (1 ) pour génératrice selon l'une des revendications précédentes dans lequel le profil des surfaces de contact des portions (15, 16, 17) de formes complémentaires des éléments (2, 1 7) adjacents présente sensiblement une forme en U.
4. Stator (1 ) pour génératrice selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'assemblage de plusieurs éléments (2, 17) forme une ou des encoches (3).
5. Stator (1 ) pour génératrice selon la revendication 4 dans lequel les portions d'éléments de formes complémentaires sont situées sur les portions de ces mêmes éléments (2, 17) les plus éloignées de l'une ou des encoches.
6. Stator (1 ) pour génératrice électrique selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel chacun des éléments (2) adjacents est de forme semblable.
7. Stator ( 1 ) pou r génératrice él ectriq ue selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel chacun des éléments (2, 17) adjacents est de forme différente.
8. Gén ératrice com portant u n stator (1 ) selon l'une des revendications 1 à 7.
9. Eolienne comportant une génératrice selon la revendication 8.
10. Procédé de fabrication d'un stator (1 ) comportant une pluralité d'éléments (2, 17) en matériau magnétique composite comprenant les étapes de :
- compactage des éléments (2, 1 7) sous pression, de sorte à obten ir des moyens de solidarisation entre éléments (2 , 1 7) adjacents constitués par des portions (1 5, 1 6 , 1 7) d'éléments (2, 1 7) de formes complémentaires formant des surfaces de contact,
- assemblage des éléments (2, 17) pour former le stator (1 ), - recuit des éléments (2, 17) ainsi assemblés dans un four à une température comprise entre 200°C et une température maximale permettant u ne consol idation mécan iq ue et u ne opti m isation des performances magnétiques et électriques.
1 1 . Procédé de fabrication d'un stator (1 ) selon la revendication 10 dans lequel l'étape de recuit comprend l'application simultanée d'une pression hydrostatique sur les éléments (2, 17) ainsi assemblés formant le stator (1 ) de façon à favoriser l'adhésion entre les différents éléments (2, 17).
12. Procédé de fabrication d'un stator (1 ) selon la revendication 10 dans lequel l'étape d'assemblage survient après l'étape de recuit des éléments (2, 17).
PCT/FR2010/052778 2010-12-17 2010-12-17 Stator pour génératrice électrique WO2012080586A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FR2010/052778 WO2012080586A1 (fr) 2010-12-17 2010-12-17 Stator pour génératrice électrique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FR2010/052778 WO2012080586A1 (fr) 2010-12-17 2010-12-17 Stator pour génératrice électrique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012080586A1 true WO2012080586A1 (fr) 2012-06-21

Family

ID=44625122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2010/052778 WO2012080586A1 (fr) 2010-12-17 2010-12-17 Stator pour génératrice électrique

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012080586A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017201175A (ja) * 2016-05-02 2017-11-09 マン ディーゼル アンド ターボ フィリアル ア マン ディーゼル アンド ターボ エスイー チュスクランＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ ＆ Ｔｕｒｂｏ，ｆｉｌｉａｌ ａｆ ＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ ＆ Ｔｕｒｂｏ ＳＥ，Ｔｙｓｋｌａｎｄ 燃料ガス特性測定システムを有する内燃エンジン
FR3143899A1 (fr) * 2022-12-20 2024-06-21 Valeo Equipements Electriques Moteur Stator pour machine électrique tournante à flux axial et machine électrique tournante

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848331A (en) * 1973-09-11 1974-11-19 Westinghouse Electric Corp Method of producing molded stators from steel particles
US5592731A (en) * 1992-09-01 1997-01-14 Unique Mobility, Inc. Method of constructing a stator
WO2004004092A1 (fr) 2002-07-01 2004-01-08 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Machine dynamo-electrique
EP1453188A2 (fr) * 2003-02-27 2004-09-01 Lg Electronics Inc. Assemblage de stator pour moteur électrique et procédé de fabrication correspondant
EP1780869A2 (fr) * 2005-10-31 2007-05-02 A.O. Smith Corporation Ensemble de stator d'une machine électrique et method de fabrication dudit ensemble
US20090121577A1 (en) * 2005-09-09 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stator core, motor, and method of manufacturing stator
FR2946811A1 (fr) * 2009-06-11 2010-12-17 Patrick Chevallier Stator pour generatrice electrique

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848331A (en) * 1973-09-11 1974-11-19 Westinghouse Electric Corp Method of producing molded stators from steel particles
US5592731A (en) * 1992-09-01 1997-01-14 Unique Mobility, Inc. Method of constructing a stator
WO2004004092A1 (fr) 2002-07-01 2004-01-08 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Machine dynamo-electrique
EP1453188A2 (fr) * 2003-02-27 2004-09-01 Lg Electronics Inc. Assemblage de stator pour moteur électrique et procédé de fabrication correspondant
US20090121577A1 (en) * 2005-09-09 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stator core, motor, and method of manufacturing stator
EP1780869A2 (fr) * 2005-10-31 2007-05-02 A.O. Smith Corporation Ensemble de stator d'une machine électrique et method de fabrication dudit ensemble
FR2946811A1 (fr) * 2009-06-11 2010-12-17 Patrick Chevallier Stator pour generatrice electrique

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017201175A (ja) * 2016-05-02 2017-11-09 マン ディーゼル アンド ターボ フィリアル ア マン ディーゼル アンド ターボ エスイー チュスクランＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ ＆ Ｔｕｒｂｏ，ｆｉｌｉａｌ ａｆ ＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ ＆ Ｔｕｒｂｏ ＳＥ，Ｔｙｓｋｌａｎｄ 燃料ガス特性測定システムを有する内燃エンジン
FR3143899A1 (fr) * 2022-12-20 2024-06-21 Valeo Equipements Electriques Moteur Stator pour machine électrique tournante à flux axial et machine électrique tournante

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3602741B1 (fr) Rotor pour moteur ou générateur électromagnétique à flux radial comportant un maillage logeant des aimants unitaires
EP2564491B1 (fr) Machine electrique tournante en particulier pour un demarreur de vehicule automobile
FR2865867A1 (fr) Coupleur electromagnetique
FR2996378A1 (fr) Rotor pour machine electrique
EP2324554B1 (fr) Construction de stator pour machine électrique
FR2809546A1 (fr) Machine electrique tournante et procede de fabrication d'un organe la constituant
EP2297838B1 (fr) Rotor d'une machine electrique synchrone multipolaire a poles saillants
WO2012080586A1 (fr) Stator pour génératrice électrique
FR2745442A1 (fr) Procede de fabrication d'une partie tournante bobinee de machine electrique
FR2946811A1 (fr) Stator pour generatrice electrique
FR2970266A1 (fr) Procede de fabrication d'une piece metallique annulaire monobloc a insert de renfort en materiau composite, et piece obtenue
EP2313959B1 (fr) Rotor d'une machine électrique synchrone multipolaire à poles saillants
EP1391027A1 (fr) Procede de fabrication d'un rotor de machine electrique tournante
EP2878071B1 (fr) Bobinage pour un élément stator d'un moteur ou génératrice à aimants permanents à au moins une branche rigide et d'un seul tenant et son procédé de fabrication
EP4189812B1 (fr) Procédé d'assemblage d'un élément à pôle magnétique pour un rotor pour machine électrique à flux axial
EP3804088A1 (fr) Stator de machine electrique tournante
WO2022112704A1 (fr) Flasque et rotor de machine électrique tournante
CA2657451A1 (fr) Element actif de machine electromagnetique, procede de fabrication d'un tel element actif, et machine electromagnetique comportant un tel element actif
WO2023152228A1 (fr) Procédé de fabrication d'un rotor pour machine électrique
FR3074375A1 (fr) Rotor cylindrique a champ radial, et machine electrique et/ou magnetique comprenant un tel rotor
FR2968481A1 (fr) Machine tournante electromagnetique a concentration de flux tridimensionnelle.
WO2005002031A1 (fr) Dispositif de ralentissement electromagnetique d’un vehicule
FR3010592A3 (fr) Procede de montage d'aimant a l'interieur d'un bloc cylindre de rotor de machine electrique
FR2852160A1 (fr) Procede de realisation d'un circuit magnetique filaire pour machine electrique tournante ou pour transformateur
WO2014013148A2 (fr) Volant d'inertie avec un arbre de rotation comprenant deux moteur paliers magnétiques

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10809158

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10809158

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1