<Desc/Clms Page number 1>
machine électrique monophasée ou polyphasée
L'invention concerne une machine électrique monophasée ou polyphasée, et plus particulièrement la construction du stator, le but visé étant la création d'une machine mieux utilisée que jusqu'à présent et pouvant être construite avec une dépense minimum de temps et de matière.
L'invention part de l'idée d'une forme rectangulaire
<Desc/Clms Page number 2>
des tôles du stator ce qui offre tout d'abord l'avantage que les déchets qui sont forcément produits aveo des tôles airculaires sont évités.
Tandis qu'on prévoit dans les machines électriques monophasées ou polyphasées antérieures des encoches de dimensions identiques, les dimensions des encoches suivant l'invention sont différentes, à savoir de telle façon qu'il y a en partie des encoches plus étroites mais plus profondes, et en partie des encoches moins profondes mais plus larges que les encoches normales, le volume de toutes les encoches restant sensiblement constant. Comme l'épaisseur des dents est en outre maintenue constante, la variation des dimensions des encoches qui vient d'être indiquée produit un pas des encoches qui, comparé à un pas moyen, croît progressivement jusque un maximum pour décroître ensuite à un minimum.
Suivant l'invention, la répartition des encoches de différentes dimensions se fait de telle sorte que les encoches les plus étroites mais les plus profondes se trouvent dans les coins de la pile de tôles rectangulaires, tandis que les encoches les plus larges mais les moins profondes sont toujours situées au milieu entre deux coins consécutifs, de sorte que dans les coins de la pile de tôles rectangulaires se trouve toujours le pas d'encoche le plus petit lequel froît progressivement vers le milieu jusqu'à un maximum.
L'invention offre l'avantage important de permettre avec une quantité de tôles minimum la plus grande section d'anroulement et la plus grande section du circuit magnétique et, par suite, de rendre possible la plus grande puissanoe de la machine. En effet, avecune disposition des
<Desc/Clms Page number 3>
enooohes selon l'invention on peut loger dans les -encoches plus de cuivre quejusqu'à présent, ce qui donne une inten- sité de oourant plus forte, tandis que l'accroissement de la section du circuit magnétique, due à la plus grande épaisseur résultante de la dent, produit une augmentation du flux magnétique.
On sait qu'avec un pas constant des encoches, 1!influ- suce des hannoniques supérieures est particulièrement gê- nante. Cependant, ces pertes additionnelles sont sensiblement réduites dans une disposition suivant l'invention paroe que la variation continuelle du pas des encoches rend la production d'oscillations harmoniques plus difficile. Mais la réduction des harmoniques diminue en même temps la dispersion de la machine; il en résulte une augmentation de la capacité de surcharge de la machine.
Au besoin, on peut obtenir encore une autre diminution des harmoniques nuisibles en ce qu'on utilise, d'une façon connue en soi, de tels enroulements qui sont susoeptibles d'étouffer certaine harmoniques, surtout des enroulements à. deux couches aveo pas d'enroulement raccourci.
On a ensuite reoonnu qu'avec certaines dispositions bien déterminées les encoches on obtient la puissanoe maximum de la maohine. On sait que la puissance est d'une part déterminée par la valeur du flux magnétique admissible, et dépend d'autre part de la valeur admissible des ampèresconducteurs par centimètre. Les ampères-conducteurs par centimètre sont à leur tour limités par l'échauffement de la maohine et par 1.'incidence de oertaines propriétés telles que capacité de surcharge, couple maximum et couple de démarrage de la maohine, dans le oas. où il s'agit de moteurs.
<Desc/Clms Page number 4>
Or, plus 1,'utilisât ion des matières actives est grande, et plus l'influence indésirable de l'harmonique supérieure se manifeste dans la courbe de champ résultante de la maohine au point de vue incidence sur la caractéristique des couples de la machine, en raison de la résistance ohmique de plus en plus petite de l'enroulement rotorique, surtout dans les moteurs à oage d'écureuil. Il en résulte une diminution du couple de démarrage, et surtout la formation d'un minimum dans la caractéristique des oouples, laquelle se traduit par une réduction du couple d'accélération.
Il faut y ajouter un éohauffement additionnel qui croît partiouliè- rement vite avec les ampères-oonduoteurs par centimètre, dû des pertes additionnelles produites par les harmoniques.
Ici est particulièrement gênante 1!influenoe prépondérante de l'harmonique due aux encoches du stator, sauf quand il y a dautres harmoniques prépondérantes, dues à une mauvaise disposition des encoches du rotor.
En prenant an enroulement triphasé: la 13e harmonique est gênante avec 2 encoches par pôle et par phase; la 19e avec 3 encoches par pale et par phase, la 25e avec 4 enooches par pôle et par phase, etc. Comme ces harmoniques supérieures tournent dans le sens de l'harmonique fondamentale, des fortes perturbations du couple de 1.'harmonique fondamentale se produisent pour des vitesses de rotation voisines du 13e, du 19e, du 25e.... de la vitesse normale. Ces harmoniques supérieures ne peuvent pas 'être éliminées complè- tement par les moyens connus; en effet, avec un pas constant des encoches à la périphérie, les mêmes conditions magnétiques se reproduiront toujours à nouveau à. l'intervalle d'.un pas d'encoche;
il s'ensuit qu'à chaque encoche les
<Desc/Clms Page number 5>
perturbations de l'allure sinusoïdale de la sourbé de champ $-!ajoutent harmoniquement en une harmonique résultante d'ordre plus élevé des ordres susmentionnés.
Or,. suivant l'invention, les effets magnétiques de l'encochage, et l'influence qui en résulte, consistant en des harmoniques supérieures dues au nombre d'ampèrs-tours de 1-'. enroule ment . statorique lequel croît par degrés d'une encoche à. 1.'autre, sont sensiblement réduite en ce que les encoches sont réparties de telle façon sur la périphérie que le pas des encoches varie entre une valeur maximum supé- rieure au pas moyen des encoches et une valeur minimum infé- rieure au pas moyen, le volume de toutes les encoches res- tant sensiblement constant, de sorte que le rapport de l'é- oart du pas des encoches de deux encoches consécutives, par excès ou par défaut, comparé au pas moyen des encoches, audit pas moyen des encoches, est donné par
1 (m.
q . s) + l où mn est le nombre de phases, 3 le nombre d'encoches par pôle et par phase, et s le nombre de paires de pales.
Avec une telle disposition des encoches on obtient, en dehors d'une réduction sensible des harmoniques supérieu- res, la plus grande augmentation possible du flux magnétique et, par suite, de la puissance de la machine.
La disposition suivant l'invention offre en outre L'avantage que dans la partie du fer statorique de la ma- ohine où l'induction magnétique est élevée, à savoir près des grands cotés du carré extérieur du stator, l.'.enooohage est plus large ce par quoi moins de chaleur est cédée par le cuivre au fer, que dans les ooins de la machine oh, en raison du resserrement des encoches et de leur plus grande
<Desc/Clms Page number 6>
surface, plus de chaleur est cédée par le ouivre au fer du stator. Ceoi est désirable parce que dans les coins le fer du stator possède une induction magnétique restreinte ce qui permet de faire céder plus de chaleur par le cuivre au fer en ces endroits, pour que l'échauffement soit partout le même.
Il s'ensuit que la disposition selon 1.'invention offre encore des avantages au point de vue refroidissement, puis- qu! en dépit de la répartition variable des pertes dans le fer du stator on obtient partout des températures sensiblement égales et, par suite, une évacuation maximum de la chaleur.
Une forme de réalisation de la machine particulièrement heureuse est obtenue en ce que les tôles rectangulaires ou oarrées du 'stator sont maintenues dans les coins en les encastrant par moulage simple, au jet ou dans la presse, dans du métal ou dans des matières non-métalliques. Les pièces de serrage obtenues de cette façon offrent en même temps, grâce à leur largeur, des surfaces de centrage commodes pouvant servir à la fixation des paliers-flasques, ce qui rend inutile une carcasse spéciale.
La pile de tôles rectangulaires ou polygonales peut aussi être maintenua suivant l'invention au moyen de pinces en forme de nervures (c'est-à-dire étroites mais hautes).
Comme les faces des tôles n'entrent en contact qu'avec les côtés étroitss des pinces en forme de nervures, on est sur d'avance que des pertes importantes dans le fer ne sauraient se produire. D'autre part, la surface relativement grande des ailettes s'étendant radialement de la pile des tôles assure un refroidissement très efficace.
<Desc/Clms Page number 7>
IL!Utilisation de tôles polygonales offre ensuite la possibilité de disposer les pinces de serrage de la pile de tôle aux points du polygone où l'induction magnétique est minimum, c'est-à-dire dans les coins de celui-ci. Il est en outre indiqué d'utiliser pour la construction des pinces, fabriquées, de préférence par moulage au jet, un alliage léger de faible oonduotivité électrique.
La forme rectangulaire des tôles du stator offre aussi des avantages au point de vue refroidissement de la machine.
En effet, en faisant sortir l'air de refroidissement aux quatre grands oôtés de la pile de tôles rectangulaires, on obtient, en économisant l'espace autrement nécessaire entre les tôles du stator et la carcasse, une construction particulièrement ramassée qui offre encore 1!avantage que le refroidissement le plus efficace a lieu là où se trouve le plus. grand pas des encoches et, par suite, les sections de fer où l'induction magnétique est maximum.
Avec une machine du type fermé avec refroidissement par la surface, 1.'. invention offre davantage que la.;.dégage- ment de chaleur, particulièrement gênant dans ce cas, est plus petit que jusqu'à, présent, malgré la réduction des dimensions de la machine. De préférence, la pile de tôles rec- tangulaires est entourée par moulage d.'un corps nervuré en métal léger, avec formation d'une saillie annulaire prévue sur chaque face de la pile de tôles, laquelle sert au oentrage des deux paliers-flasques protégeant l'enroulement.
La saillie annulaire susmentionnée ne constitue pas seulement un renforcement pour la pile de tôles, mais reçoit aussi la ohaleur engendrée dans cette dernière pour la transmettre aux paliers-flasques qui sont également munis d'ailettes de
<Desc/Clms Page number 8>
refroidissement.
Pour accroître le refroidissement, on prévoit de fa- çon connue un ventilateur dont le capot est bien centré en ce qu'en .dehors des ailettes de refroidissement de la carcasse, les quatre coins eux-mêmes de la pile de tôles rectangulaires ou les coins convenablement élargis du corps nervuré servent de surfaces d'appui.
Comme dans le cas du type ouvert, déjà décrit, on fait aussi sortir, dans le cas d.'une machine fermée, le oourant du ventilateur aux quatre grands cotés de la pile de tôle rectangulaire, oe qui donne le meilleur refroidissement, étant donné qu'avec une machine selon l'invention la plus grande quantité de chaleur - qui peut toutefois facilement être évacuée ici - se produit à oet endroit.
L'objet de l'invention est représenté, à titre d'exemple non limitatif , sur le dessin où: la fig. l est une vue de face d'une pile de tôles serrée dans les coins par des pinoes; la fige 2 est une vue de faoe d'une tôle isolée du stator, avec les pas spéciaux des encoches; la fig. 3 montre en perspective une forme de réalisation spéciale d'une pile de tôles serrée suivant l'invention: la fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3; la fig. 5 est une coupe longitudinale par une machine suivant l'invention; la fig. 6 est une vue de face, avec coupe partielle, d'une forme d'exécution modifiée.
La pile de tôles rectangulaires a dont la fig. 1 représente une moitié, est percée d.'enooohes n1, n2, n3, n4, n5
<Desc/Clms Page number 9>
de dimensions différentes, lesquelles sont disposées de telle sorte que les encoches les plus étroites mais les plus profondes n1 sont situées dans les coins e de la pile de tôles rectangulaires. Par contre, les encochas les moins profondes, mais les plus larges n5 se trouvent au milieu du grand coté b entre deux coins e consécutifs, tandis que les encoches n2, n3, n4 comprises entre les encoches n1 et n5 passent progressivement de 1.1 une à l'autre valeur limité.
Le volume est sensiblement le même pour toutes les encoches nl, n2, n3,n4, n5. ]Et!épaisseur z de la dent restant également constante, il en résulte un pas des encoches qui suivant la variation de la largeur des encoches croît progressivement, à partir tune valeur minimum t1 correspondant aux encoches ni situées dans les coins e, jusqu'à ce qu'il atteigne sa valeur maximum t5 correspondant aux encoches n5 situées au milieu des grands cotés b des tales.
L'enroulement à deux couches w, utilisé au besoin pour la suppression ou la réduction l'harmoniques nuisibles subsistant éventuellement, aveo pas d'enroulement raccourci (voir fige 1 et 5) n'est représenté sur la fig. 1, pour la simplicité, que dans une seule encoche (voir 1.'encoche supérieure n5).
Sur la fig. 2 est représentée une, tôle de stator car- rée a dont les grands côtés sont désignés par b et les coins pare. Comme sur la fig. 1, les encoches les plus étroites mais les plus profondes n1 sont situées dans les coins e tandis que les encoches suivantes n, n3, n4 deviennent de plus en plus larges et de moins en moins profondes, jusqu'à ce qu!on ait atteint finalement, avec deux encoches n situées au milieu des grands otés b, la forme d'encoché la
<Desc/Clms Page number 10>
plus large mais la moins profonde.
Le pas des encoches (qui, comme sur la fig. l, possèdent sensiblement le même volume) croît de la valeur t1 entre les encoches n1 et n2 à la vale ur ta entre les encoches n2 et n3 pour atteindre finalement, âprès avoir passé par les autres valeurs intermédiaires t3 et t4, la valeur maximum t5 qui se trouve sur chacun des quatre grands cotés b entre deux encoches n5 voisines.
En prenant une machine triphasée tétrapolaire, le nombre de 36 encoches choisi dans l'exemple de la fig. 2 donnerait pour l'écart du pas moyen (dans ce cas t3) à. conser- ver suivant 1¯'invention, la valeur
1 1
EMI10.1
ta = , ."3':" +'"I 1
C'est donc de cette valeur que par exemple t2 devrait être inférieur à t3 ou t4 supérieur à t3.
Aux quatre coins (dont les extrémités sont supprimées) e, la pile de tôles rectangulaires est maintenue au moyen de brides k (fig. 1). Pour que les brides k ne se desserrent pas, des entailles de retenue h sont prévues à proximité des coins des tôles. Aux deux bouts les brides k sont munies de prolongements k1 ce par quoi une surface d¯'appui augmentée est formée pour la circonférence de centrage d des paliers-flasques 1 (fig. 5). Les coins e des tôles (peu ahanfreinés) donneraient seuls des surfaces d'appui trop étroites pour un centrage durable des paliers-flasques, tandis qu'un centrage sur un diamètre plus petit affaiblirait inutilement la seotion active de la matière.
L'espace R subsistant entre la circonférence de centrage d et les grands côtés b de la pile de tôles a est destiné au passage de l'air de refroidissement.
<Desc/Clms Page number 11>
Dans la forme de réalisation suivant les fig. 3 et 4, la pile de tôles carrées a est maintenue au moyen d'un tube r en métal léger moulé au jet autour de la pile de tôles a. Comme le tube.!: fait saillie en avant et en arrière par rapport à la pile de tôles a dont les quatre coins (convena- blement ohanfreinés) peuvent sortir du tube r (et recevoir éventuellement une légère protection sous forme de toile moulée), ce tube constitue déjà en soi une pince de serrage de la pile de tôles a. Sur les grands cotés de la pile de tôles a sont prévues des nervures qui forment un ensemble avec le tube r. Le nombre des nervures serrant la pile de tôles polygonales aux endroits situés entre les coins varie suivant les besoins.
Dans des petites machines, on peut renonoer entièrement aux nervures p.
En plus de la réduction des pertes dans le fer, due à la construction spéciale des brides, on obtient aussi un excellent refroidissement. Suivant les besoins, on peut ventiler les machines axialement (ventilation longitudinale) ou le tube.!: servant de carcasse est muni des évents néoes" saires pour l'air de refroidissement: aspiré de part et dieu- tre à travers les paliers-flasques par les ailettes de ventilation sar le rotor (ventilation radiale). Dans un oas comme dans l'autre, le tube r renfermant la pile de tôles a est utilisé pour le oentrage des paliers-flasques.
Toutefois, 1.'. exécution suivant les fig. 3 et 4 est particulièrement avantageuse pour une maohine du type entièrement fermé. Dans ce cas, l'enroulement du stator est fermé de part et d'autre par des paliers-flasques que l'on peut centrer chacun sur une saillie annulaire prévue sur la tôle terminale, ces surfaces de centrage pouvant être obtenues
<Desc/Clms Page number 12>
sans difficulté simultanément avec le tube r et les ner- vures (surtout par moulage au jet). Ici, l'air de refroidissement est refoulé entre les espaces segmentaires subsistant entre la surface cylindrique intérieure du tube r et les grands cotés de la pile de tôles carrées a.
Le refroidissement efficace que l'on obtient avec une machine suivant l'invention se reconnaît aussi sur la fig.
5. Ainsi que le montrent les flèches, l'air de refroidissement est aspiré de part et d'autre à travers les paliersflasques, pour être expulsé en passant sur 1.'enroulement statorique w par les espaces R formés, comme expliqué déjà avec référence à la fig. 1, aux grands oôtés b de la pile de tôles a.
Dans un type fermé suivant la fig. 6, la pile de tôles carrées a est entourée d'un corps nervuré c par moulage au jet, ce corps étant fait de préférenoe en métal léger. Le oentrage des paliers-flasques 11 est effeotué sur une saillie annulaire ± du corps c. Le capot 1 protégeant le ventilateur n'est pas seulement centré sur les ailettes derrefroidissement c1, mais aussi sur les quatre coins c1, beaucoup plus larges, du corps c.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.