WO2017006017A1 - Machine électrique tournante comportant deux bobinages de deux tensions distinctes sur un même stator - Google Patents

Machine électrique tournante comportant deux bobinages de deux tensions distinctes sur un même stator Download PDF

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Jérome Legranger
Denis Even
Christophe Louise
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Definitions

  • the present invention is directed to a rotating electrical machine comprising two windings housed in a stator, the two windings being respectively associated with two inverters of different voltages.
  • the present invention finds a particularly advantageous application in multiphase starters.
  • the system may consist of two machines, one for each voltage network, mounted in tandem on the same shaft as described in US Pat. No. 7,642,690 B2.
  • the two voltage networks are independent and require two stator magnetic circuits and two distinct rotor excitations. These systems have the disadvantage of being bulky since they represent a weight and a volume twice greater than a single voltage electrical rotating machine.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention is directed to a rotating electrical machine comprising a stator provided with two coils and a rotor having a geometrical axis of rotation and disposed inside the stator, the two coils being respectively associated with two inverters of different voltages, one said high voltage delivering a voltage HV and the other said low voltage delivering a voltage LV, characterized in that:
  • the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the so-called high voltage inverter is between fourteen and thirty-eight;
  • the ratio between the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the high voltage inverter relative to the number of turns per equivalent star phase associated with the so-called low voltage inverter is between the value of the ratio of the HV voltage on the voltage LV plus two and the value of the ratio of the voltage HV on the voltage LV minus two.
  • the rotating electrical machine object of the invention can provide two different voltages on the same stator.
  • the optimized ratio between the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the high voltage inverter relative to the number of turns per star equivalent phase associated with the so-called low voltage inverter increases the efficiency of the rotating electrical machine. .
  • the ratio of the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the high voltage inverter to the number of turns per star equivalent phase associated with the so-called low voltage inverter is between 2.5 and 4. for example between 2.5 and 3.8.
  • the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the so-called low voltage inverter is an integer multiple of the number of pole pairs.
  • the ratio between the number of turns per star equivalent phase of the winding associated with the high voltage inverter with respect to the number of turns per equivalent star phase associated with the so-called low voltage inverter is equal to 3.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises twenty-four turns per equivalent phase.
  • star and the winding associated with the so-called low voltage inverter is star-coupled and comprises eight turns per star equivalent phase.
  • the winding associated with the so-called high-voltage inverter is star-coupled and comprises twenty-one turns per star-equivalent phase and the winding associated with the so-called low-voltage inverter is star-coupled and comprises seven turns per equivalent star phase.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is coupled in a triangle and comprises forty-two turns per phase or 24.25 star equivalent and the winding associated with the so-called low voltage inverter is coupled in a triangle and has fourteen turns per phase or 8,08 turns per phase in star equivalent.
  • the ratio between the number of turns per equivalent star phase of the winding associated with the high voltage inverter relative to the number of turns per star equivalent phase associated with the so-called low voltage inverter is approximately equal to 3, 46.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises twenty-four turns per star equivalent phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is coupled in a triangle and comprises twelve turns per phase is 6.92 star equivalent.
  • the winding associated with the so-called high-voltage inverter is star-coupled and comprises twenty-eight turns per star-equivalent phase and the winding associated with the so-called low-voltage inverter is coupled in a triangle and comprises fourteen turns per phase is 8,08 turns per phase in star equivalent.
  • the so-called low voltage inverter is adapted to operate with a 12 volt voltage source, for example a 12 volt battery
  • the so-called high voltage inverter is adapted to operate with a voltage source of 48 volts. volts, for example a 48 volt battery.
  • FIG. 1 represents, schematically, the two voltage networks of a particular embodiment of the rotating electrical machine which is the subject of the invention
  • FIG. 2 represents, in graphical form, the driving torque of a rotating electrical machine according to the invention powered by the winding associated with the so-called high voltage inverter, as a function of the magnetomotive force
  • FIG. graphical form the current, expressed in effective amperes of the winding associated with the so-called high voltage inverter of a rotating electrical machine object of the invention as a function of the number of turns of said winding
  • FIG. 4 represents, in graphical form, the power of a rotating electrical machine according to the invention, as a function of the number of turns of said machine,
  • FIG. 5 represents, in graphical form, the voltage flowing through a so-called high-voltage winding associated with an inverter delivering a voltage HV of a rotating electrical machine according to the invention, as a function of the ratio HV to LV,
  • FIG. 6 represents, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3,
  • FIG. 7 shows, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of coil HV to LV is equal to 3,
  • FIG. 8 represents, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the turn ratio HV to LV is approximately equal to 3.46,
  • FIG. 9 represents, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3,
  • FIG. 10 represents, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3
  • FIG. 11 shows, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is approximately equal to 3.46 and
  • FIG. 12 represents, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3.
  • the ratio of turn HV to LV the ratio between the number of turns per phase of the winding associated with the so-called high voltage inverter and the number of turns per phase associated with the so-called low inverter voltage. It is specified that the number of turns considered are the number of turns equivalent star. In other words, for a three-phase system, in the case of a star coupling, the number of turns per phase is multiplied by 1 to obtain the number of turns per star equivalent phase.
  • Number of turns per phase equivalent star Number of turns per phase in a star coupling x 1.
  • Number of turns per phase equivalent star Number of turns per phase in a star coupling x 1.
  • the number of turns per phase is divided by approximately 1, 9021 to obtain the number of turns per equivalent star phase.
  • number of turns per equivalent star phase Number of turns per phase in a pentacle coupling / 1, 9021
  • the number of turns per phase is divided by approximately 1, 1756 to obtain the number of turns per equivalent phase star.
  • Number of turns per star equivalent phase Number of turns per phase in a pentagon coupling / 1, 1756.
  • FIG. 1 shows a rotating electrical machine 20 comprising a stator provided with a first winding 30 and a second winding 35 and a rotor having a geometrical axis of rotation and disposed inside the stator, the two windings being respectively associated with two inverters 205, 210 of different voltages, the one said high voltage 205 delivering a voltage HV for example 48 volts and the other said low voltage delivering a voltage LV for example 12 volts, wherein:
  • the number of turns per phase of the winding associated with the inverter 205 said high voltage is between fourteen and thirty-eight
  • the ratio between the number of turns per phase of the winding associated with the inverter 205 said high voltage compared to the number of turns per phase associated with the inverter 210 said low voltage is between the value of the ratio of the voltage HV on the voltage LV plus two and the value of the ratio of the voltage HV to the voltage LV minus two.
  • the rotating electrical machine 20 is a motor, an alternator or an alternator-starter.
  • the rotating electrical machine 20 is an alternator-starter.
  • the rotating electrical machine 20 performs the functions of alternator and starter in a single machine controlled electronically. That is to say, the rotating electrical machine 20 supplies the vehicle with electrical energy and recharges the battery while driving and starts the engine off.
  • the rotating electrical machine 20 performs at least one of the following functions: automatic stopping and restarting of the motor and / or propulsive electric assist for high acceleration.
  • the inverter 205 is connected to a first voltage source 215.
  • the inverter 210 is connected to a second voltage source 220.
  • the first and / or the second source of voltage are batteries.
  • the batteries used are batteries having a nominal voltage between 12 and 48 volts.
  • the inverter 205 delivers a voltage HV equal to 48 volts DC to the first voltage source 215, for example a battery
  • the inverter 210 delivers a voltage LV equal to 12 volts DC to the second voltage source 220, for example example a battery.
  • the low voltage inverter 210 is adapted to operate with a voltage source of 12 volts and the inverter 205 said high voltage is adapted to operate with a voltage source of 48 volts.
  • the inverter 210 said low voltage can deliver a voltage LV of 12 volts and the inverter 205 said high voltage can deliver a voltage HV of 48 volts.
  • the inverter In operation, the inverter day role of interface between the winding associated with it and the battery associated therewith.
  • the DC voltage of the battery In the motor operating mode, the DC voltage of the battery is converted into an AC voltage supplied to supply the stator winding.
  • the AC voltage supplied by the stator winding In the alternator operating mode, the AC voltage supplied by the stator winding is converted into a DC voltage delivered by the inverter to charge the battery. It being understood that according to the invention, when HV or LV voltage is mentioned, the DC voltage delivered by the inverter is placed on the battery.
  • the voltage on each bus connecting the battery and the inverter can vary around the nominal values of the batteries for example 12 and 48 volts.
  • the voltage on the bus connecting the inverter delivering a voltage HV equal to 48 volts can reach 52 volts
  • the voltage on the bus connecting the inverter delivering a voltage LV equal to 12 volts can reach 14 volts.
  • the voltage delivered by the inverter 210 said low voltage is lower than the voltage delivered by the inverter 205 said high voltage.
  • the high voltage inverter 205 supplies a voltage to a second winding 35.
  • the second winding 35 can be coupled in a triangle or a star in the three-phase case. In the pentaphase case, the second winding 35 can be coupled in pentagon, pentacle or star.
  • the inverter 210 said low voltage provides a voltage to a first coil 30.
  • the first coil 30 may be coupled in a triangle or star. In the case pentaphase, the first coil 30 may be coupled pentagon, pentacle or star.
  • FIG. 2 shows, in graphical form, the pair, represented on the ordinate 305, as a function of the number the magnetomotive force, represented on the abscissa 310, of a rotating electrical machine which is the subject of the invention, powered by the winding 35 associated with the inverter said high voltage.
  • the torque is normalized with respect to the maximum torque.
  • the torque is expressed, without unit, as a fraction of the maximum torque.
  • the magnetomotive force is expressed in ampere turns.
  • the optimum magnetomotive force is set between 07 times the maximum torque and 0.9 times the maximum torque. This arrangement allows a large gain in optimal torque without excessive expenditure of magnetomotive force. In other words, beyond 0.9 it is necessary to greatly increase the magnetomotive force for a low torque gain.
  • the magnetomotive force is the product of the number of turns by the current.
  • the magnetomotive force is either obtained by means of a strong current and a small number of turns either by means of a weak current and a large number of turns.
  • a torque of 0.75 times the maximum torque is selected. In other embodiments, a torque of between 0.7 times the maximum torque and 0.9 times the maximum torque is selected.
  • FIG. 3 shows a graph of the variation of the current, expressed in effective amperes, of the winding associated with said high voltage inverter as a function of the number of turns of said winding of a rotating electrical machine whose torque is equal to 0.75 times the maximum torque.
  • the effective amperes of the winding 35 associated with the so-called high voltage inverter are shown on the ordinate 315 and the number of turns is shown on the abscissa 320.
  • the number of turns per star equivalent phase associated with the so-called high voltage inverter delivering a voltage HT is greater than 14.
  • the power of said machine is inversely proportional to the number of turns per star equivalent phase.
  • the number of turns per star equivalent phase of the coil 35 associated with the so-called high voltage inverter is less than or equal to 38.
  • the number of turns per star equivalent phase of the coil 35 associated with the so-called high voltage inverter is between 14 and 38.
  • FIG. 5 shows a graph of the HV to LV ratio, represented on the ordinate 335, as a function of the voltage flowing through a so-called high voltage winding associated with an inverter delivering a voltage HV, represented on the abscissa 340.
  • the term "turn ratio HV on LV” refers to the ratio between the number of turns per star equivalent phase of the winding 35 associated with the so-called high voltage inverter and the number of turns per star equivalent phase associated with the so-called low voltage inverter.
  • a curve 505 of evolution of the HV to LV turn ratio for a so-called low voltage winding associated with the inverter delivering the voltage LV is observed when the voltage on the bus connecting the battery to the inverter is 12 volts.
  • a curve 510 of evolution of the HV to LV turn ratio for a so-called low voltage winding associated with the inverter delivering the voltage LV is observed when the voltage on the bus connecting the battery to the inverter is 14 volts.
  • the ratio of the number of star equivalent windings per phase of the winding associated with the high voltage inverter to the number of star equivalent windings per phase associated with the so-called low voltage inverter is between 2.5 and 4. for example between 2.5 and 3.8.
  • the ratio of the number of equivalent star turns per phase of the winding associated with the high voltage inverter to the number of turns equivalent star per phase associated with the so-called low voltage inverter is between 2.5 and 3.5.
  • an HV to LV turn ratio of less than 4 prevents a loss of flow when the rotating electrical machine operates as an alternator.
  • an HV to LV turn ratio greater than 2.5 prevents a reduction in power when the rotating electrical machine operates as an alternator or as a motor.
  • an HV to LV turn ratio prevents yield losses. Indeed the two coils share the same flow from the rotor. It is necessary to adapt the number of turns per phase, otherwise for a request on a single winding, associated with the high voltage inverter or associated with the low voltage inverter, it will be necessary over a wide speed range to feed. also the other winding to defluxer which generates yield losses.
  • Figures 6 to 12 show the winding diagrams used in particular embodiments of the invention.
  • the winding diagrams illustrate the passage of the current in the stator of a rotating electrical machine.
  • the stator is present a ring shape having on its inner surface a plurality of notches.
  • a notch is a cavity formed in the inner surface of the stator and configured to house at least one conductor.
  • the stator comprises 96, 72 or 84 notches.
  • a notch can house several drivers.
  • a notch may house 1, 2, 3, 4 or 6 leads.
  • a driver is an element able to conduct the current.
  • the conductor is a bundle of copper wires running through a notch from the front of the stator to the back phase of the stator.
  • the conductors are pinned on the notches of the stator.
  • the winding diagrams illustrate in tabular form a pair of poles of a stator.
  • the winding pattern should be replicated and butt eight times to describe the entire circumference of the stator.
  • An embodiment of a rotating electrical machine having eight pairs of poles is illustrated in FIG. 6.
  • the winding scheme must be repeated six times and put end to end to describe the set of the circumference of the stator.
  • Each column of a winding diagram corresponds to a notch of the stator.
  • the columns of the winding diagrams are numbered in the first box of each column.
  • Each letter followed by a plus sign (+ sign) or a minus sign (- sign) in a winding scheme corresponds to a driver.
  • the plus sign or minus sign indicates the direction of current flowing through the driver in a notch.
  • the current flowing through a conductor moves either from the front face of the stator to the rear face of the stator stator or from the rear face of the stator to the front face of the stator.
  • the current traversing a driver annotated with a minus sign moves in the opposite direction of a current running through a driver annotated with a plus sign.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and a same winding connected to each other or by two groups of successive parallel connected conductors of the same phase and the same winding interconnected.
  • the letters A, B and C denote the conductors respectively associated with three phases A, B and C of a three-phase rotating electrical machine.
  • two successive conductors belonging to the same phase A, B, or C correspond when one follows the perimeter of the stator to a driver and the one following it for the same winding and the same phase.
  • the two successive conductors are those which for the same phase for example A, B or C follow each other when following the perimeter of the stator.
  • the two successive conductors are those which for the same phase for example A, B or C follow each other when following the perimeter of the stator.
  • the winding is made in a pitch of 6 and from outside to inside the stator.
  • the number of turns per phase of the winding associated with the so-called low voltage inverter is an integer multiple of the number of pole pairs.
  • the ratio between the number of turns per phase of the winding associated with the high voltage inverter with respect to the number of turns per phase associated with the so-called low voltage inverter is equal to 3.
  • the ratio between the number of turns per phase of the star-equivalent winding associated with the high-voltage inverter with respect to the number of turns per equivalent star-phase associated with the so-called low-voltage inverter is approximately equal to 3, 46.
  • FIG. 6 shows the winding diagram of a particular embodiment of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and has 24 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is star-coupled and has 8 turns per phase.
  • the stator 60 has 96 notches. Each notch houses 2 drivers for a total of 192 drivers.
  • the stator 60 has 8 pairs of the poles as illustrated in FIG. 6. It is therefore necessary to reproduce the diagram in FIG. 6 8 times to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator 60 comprises eighteen conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator 60 comprises 6 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • Half of the notches of the stator 60 each comprise two conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the slots each comprise a winding conductor associated with the so-called high voltage inverter and a driver associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator 60 is wound in a pitch of 6. In other words, two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches. A turn is formed by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected, a conductor annotated with the plus sign and a conductor annotated with the minus sign.
  • the stator winding factor 60 according to this embodiment is about 0.96 and the angle between the two windings said high voltage and said low voltage is 20 degrees electric.
  • FIG. 7 shows a particular configuration of a pair of poles of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of coil HV to LV is equal to 3. It is obtained by circular permutation of the winding phases associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator has 96 notches. Each notch houses 2 drivers for a total of 192 drivers.
  • the stator has 8 pairs of poles as illustrated in Figure 7. It is therefore necessary to reproduce the diagram 8 times in Figure 7 to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises eighteen conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator has 6 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • Half of the slots of the stator each comprise two conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the slots each comprise a winding conductor associated with the so-called high voltage inverter and a driver associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected, a conductor annotated with the plus sign and a conductor annotated with the minus sign.
  • the stator winding factor according to this embodiment is about 0.96 and the angle between the two windings said high voltage and said low voltage is 40 degrees.
  • FIG. 8 shows, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of HV star-to-LV equivalent turns is approximately equal to 3, 46.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises 24 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is coupled in a triangle and comprises 12 turns per phase.
  • the winding associated with the so-called low voltage inverter comprises 12 turns per phase coupled in stars, which is equivalent to approximately 6.92 turns per phase in star equivalent.
  • the stator has 72 notches. Each notch houses 4 drivers for a total of 288 drivers.
  • the stator has 6 pairs of poles. It is therefore necessary to reproduce the diagram six times in Figure 8 to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises 24 conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator has 24 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • the conductors of the so-called low-voltage winding are mounted two by two in parallel. So that the so-called low voltage winding has 2 groups of 2 conductors per notch.
  • Half of the slots of the stator each comprise four conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the slots each comprise four conductors associated with the so-called low voltage inverter connected in parallel two by two.
  • the other half of the slots each comprise two groups of 2 conductors associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected or by two groups of successive conductors of the same phase and the same winding interconnected.
  • a turn is formed by two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • a turn is formed by two groups of two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called low voltage inverter.
  • a turn connects a conductor, or group of conductors connected in parallel, annotated with a plus sign, or a group of conductors mounted in parallel, annotated with the minus sign.
  • FIG. 9 shows, in tabular form, a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the turn ratio HV over LV is equal to 3.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises 21 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is star-coupled and comprises 8 turns per phase.
  • the stator has 84 notches. Each notch houses 3 drivers for a total of 252 drivers.
  • the stator has 7 pairs of poles. It is therefore necessary to reproduce the diagram 7 times in Figure 9 to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises 18 conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator comprises 18 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • the three conductors of the so-called low voltage winding are connected in parallel. So that the so-called low voltage winding has a group of 3 conductors per notch.
  • Half of the notches of the stator each comprise three conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the slots each comprise three conductors associated with the so-called low voltage inverter and connected in parallel.
  • the other half of the slots each comprise a group of 3 conductors associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected or by two groups of successive conductors interconnected.
  • a turn is formed by two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • a turn is formed by two groups of three successive conductors of the same phase interconnected on the winding associated with the so-called low voltage inverter.
  • a turn connects a conductor, or group of parallel-connected conductors, annotated with the plus sign with a conductor, or group of conductors connected in parallel, annotated with the minus sign.
  • FIG. 10 shows a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises 21 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is star-coupled and comprises seven turns per phase.
  • the stator has 84 notches. Each slot houses 6 drivers for a total of 504 drivers.
  • the stator has seven pairs of poles. It is therefore necessary to reproduce the diagram in Figure 10 seven times to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises 36 conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator comprises 36 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • the conductors of the so-called low-voltage winding are mounted three by three in parallel.
  • Half of the slots of the stator each comprise six conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter and mounted two by two in parallel.
  • the other half of the slots each comprise six conductors associated with the so-called low voltage inverter and mounted three by three in parallel.
  • half of the notches each comprise three groups of 2 conductors associated with the so-called high voltage inverter. And the other half of the notches each comprise two groups of 3 drivers associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected or by two groups of conductors successive phases of the same phase and the same winding interconnected.
  • a turn is formed by two groups of two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • a turn is formed by two groups of three successive conductors of the same phase interconnected on the winding associated with the so-called low voltage inverter.
  • a turn connects a conductor, or group of parallel-connected conductors, annotated with the plus sign with a conductor, or group of conductors connected in parallel, annotated with the minus sign.
  • FIG. 11 shows a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the turn ratio HV to LV is approximately equal to 3.46.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is star-coupled and comprises 28 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is coupled in a triangle and comprises 14 turns per phase.
  • the winding associated with the so-called low voltage inverter comprises 14 turns per phase coupled in stars, or an equivalent of approximately 8,08 turns per phase in star equivalent.
  • the stator has 84 notches. Each notch houses 4 drivers for a total of 336 drivers.
  • the stator has 7 pairs of poles. It is therefore necessary to reproduce 7 times the diagram in Figure 1 1 to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises 24 conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagram.
  • the stator has 24 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a voltage LV.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • the conductors of the so-called low-voltage winding are mounted two by two in parallel.
  • Half of the slots of the stator each comprise four conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the notches each comprise two groups of two conductors associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6. In other words, two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected or by two groups of successive conductors of the same phase and the same winding interconnected.
  • a turn is formed by two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • a turn is formed by two groups of two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called low voltage inverter.
  • FIG. 12 shows a particular configuration of a pole pair of a rotating electrical machine according to the invention in which the ratio of turn HV to LV is equal to 3.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter is coupled in a triangle and comprises 42 turns per phase and the winding associated with the so-called low voltage inverter is coupled in a triangle and comprises 14 turns per phase.
  • the winding associated with the so-called high voltage inverter comprises 42 turns per phase coupled in stars, or an equivalent of approximately 24.25 turns per phase in star equivalent.
  • the winding associated with the so-called low voltage inverter comprises 14 turns per phase coupled in stars, or an equivalent of approximately 8,08 turns per phase in star equivalent.
  • the stator has 84 notches. Each slot houses 6 drivers for a total of 504 drivers.
  • the stator has seven pairs of poles. It is therefore necessary to reproduce the diagram in FIG. 12 seven times to describe the entire circumference of the stator.
  • the stator comprises 36 conductors, per pair of poles, associated with the so-called high voltage inverter.
  • the drivers associated with the so-called high voltage inverter are represented by the boxes with a white background on the winding diagrams.
  • the stator has 36 conductors, per pair of poles, associated with the so-called low voltage inverter delivering a LV voltage.
  • the drivers associated with the so-called low voltage inverter are represented by the boxes with a black background on the winding diagram.
  • the conductors of the so-called low-voltage winding are mounted three by three in parallel.
  • Half of the slots of the stator each comprise six conductors of the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • the other half of the notches each comprise two groups of three drivers associated with the so-called low voltage inverter.
  • the stator is wound in a pitch of 6.
  • two successive conductors of the same phase and the same winding are separated by 6 notches.
  • a turn is formed either by two successive conductors of the same phase and the same winding interconnected or two groups of conductors of the same phase and the same winding connected together.
  • a turn is formed by two successive conductors of the same phase connected to each other on the winding associated with the so-called high voltage inverter.
  • a turn is formed by two groups of three successive conductors of the same phase interconnected on the winding associated with the so-called low voltage inverter.

Landscapes

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Abstract

La présente invention vise une machine électrique tournante (20) comportant un stator muni de deux bobinages et un rotor ayant un axe géométrique de rotation et disposé à l'intérieur du stator, les deux bobinages étant respectivement associées à deux onduleurs (205, 210) de tensions différentes, l'un dit haute tension délivrant une tension HV et l'autre dit basse tension délivrant une tension LV, dans laquelle : - le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est compris entre quatorze et trente-huit et - le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV plus deux et la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV moins deux.

Description

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE COMPORTANT DEUX BOBINAGES DE DEUX TENSIONS DISTINCTES SUR UN MÊME STATOR
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention vise une machine électrique tournante comportant deux bobinages logés dans un stator, les deux bobinages étant respectivement associés à deux onduleurs de tensions différentes.
La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les alterno-démarreurs multiphasés.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu de l'art antérieur pour les machines électriques tournantes de disposer de réseaux de tensions de deux tensions distinctes de manière simultanée et/ou séparée.
Le système peut être constitué de deux machines, une pour chaque réseau de tension, montée en tandem sur un même arbre comme décrit dans le brevet américain N ° US 7 642 690 B2. Les deux réseaux de tensions sont indépendants et nécessitent deux circuits magnétiques statoriques et deux excitations rotoriques distinctes. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'être encombrants étant donné qu'ils représentent un poids et un volume deux fois supérieur à une machine électrique tournante mono-tension.
Il est également connu de l'art antérieur de disposer les deux réseaux de tension sur un même stator. Un tel système est divulgué dans la demande de brevet allemand N ° DE 102012203528 A1 . Ces systèmes présentent un flux commun sur les deux réseaux de tension. L'inconvénient de ce système est qu'il est nécessaire notamment à haute vitesse d'injecter un courant au stator, ce qui occasionne des pertes de flux et donc des pertes de rendement importantes. Aucun des systèmes actuels ne permet de répondre simultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer un système apte à fournir deux tensions sur un même stator sans perte de rendement important dû à la configuration des deux réseaux de tensions. OBJET DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une machine électrique tournante comportant un stator muni de deux bobinages et un rotor ayant un axe géométrique de rotation et disposé à l'intérieur du stator, les deux bobinages étant respectivement associés à deux onduleurs de tensions différentes, l'un dit haute tension délivrant une tension HV et l'autre dit basse tension délivrant une tension LV, caractérisé en ce que :
- le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est compris entre quatorze et trente-huit ; et
- le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV plus deux et la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV moins deux.
Grâce à ces dispositions, la machine électrique tournante objet de l'invention peut fournir deux tensions différentes sur un même stator. Le ratio optimisé entre le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension permet d'augmenter le rendement de la machine électrique tournante.
Dans des modes de réalisation, le ratio du nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension sur le nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre 2,5 et 4, par exemple entre 2,5 et 3,8.
Dans des modes de réalisation, le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est un multiple entier du nombre de paires de pôle.
Dans des modes de réalisation, le ratio entre le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est égal à 3.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-quatre spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte huit spires par phase équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-et-une spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte sept spires par phase équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en triangle et comporte quarante-deux spires par phase soit 24,25 équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte quatorze spires par phase soit 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation, le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est environ égal à 3,46.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-quatre spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte douze spires par phase soit 6,92 équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-huit spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte quatorze spires par phase soit 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation, l'onduleur dit basse tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 12 volts, par exemple une batterie de 12 volts et l'onduleur dit haute tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 48 volts, par exemple une batterie de 48 volts.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs, procédés et systèmes objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente, schématiquement, les deux réseaux de tensions d'un mode de réalisation particulier de la machine électrique tournante objet de l'invention,
la figure 2 représente, sous forme de graphique, le couple moteur d'une machine électrique tournante objet de l'invention alimentée par le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension, en fonction de la force magnétomotrice, la figure 3 représente, sous forme de graphique, le courant, exprimé en ampères efficaces du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension d'une machine électrique tournante objet de l'invention en fonction du nombre de spires dudit bobinage,
la figure 4 représente, sous forme de graphique, la puissance d'une machine électrique tournante objet de l'invention, en fonction du nombre de spires de ladite machine,
la figure 5 représente, sous forme de graphique, la tension parcourant un bobinage dit haute tensions associé à un onduleur délivrant une tension HV d'une machine électrique tournante objet de l'invention, en fonction du ratio HV sur LV,
la figure 6, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3,
la figure 7, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3,
la figure 8, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est environ égal à 3,46,
la figure 9, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3,
la figure 10, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3, - la figure 1 1 , représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est environ égal à 3,46 et
- la figure 12, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
On note dès à présent que l'on entend par ratio de spire HV sur LV le rapport entre le nombre de spires par phase du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension et le nombre de spires par phase associé à l'onduleur dit basse tension. On précise que les nombres de spires considérés sont les nombres de spires équivalent étoile. En d'autres termes, pour un système triphasé, dans le cas d'un couplage étoile on multiplie par 1 le nombre de spires par phase, pour obtenir le nombre de spires par phase équivalent étoile,
soit : Nombre de spires par phase équivalent étoile = Nombre de spires par phase dans un couplage étoile x 1 .
Pour un système triphasé, dans le cas d'un couplage triangle on divise par racine carrée de 3 le nombre de spires par phase pour obtenir le nombre de spires par phase équivalent étoile,
soit : Nombre de spires par phase équivalent étoile = Nombre de spires par phase dans un couplage triangle / racine(3)
Pour un système pentaphasé, dans le cas d'un couplage étoile on multiplie par 1 le nombre de spires par phase, pour obtenir le nombre de spires équivalent étoile,
soit : Nombre de spires par phase équivalent étoile = Nombre de spires par phase dans un couplage étoile x 1 .
Pour un système pentaphasé, dans le cas d'un couplage pentacle on divise par environ 1 ,9021 le nombre de spires par phase pour obtenir le nombre de spires par phase équivalent étoile
soit : Nombre de spires par phase équivalent étoile = Nombre de spires par phase dans un couplage pentacle / 1 ,9021 Pour un système pentaphasé, dans le cas d'un couplage pentagone on divise par environ 1 ,1756 le nombre de spires par phase pour obtenir le nombre de spires par phase équivalent étoile
soit : Nombre de spires par phase équivalent étoile = Nombre de spires par phase dans un couplage pentagone / 1 , 1756.
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d'un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
On observe, en figure 1 , une machine électrique tournante 20 comportant un stator muni d'un premier bobinage 30 et d'un deuxième bobinage 35 et un rotor ayant un axe géométrique de rotation et disposé à l'intérieur du stator, les deux bobinages étant respectivement associés à deux onduleurs 205, 210 de tensions différentes, l'un 205 dit haute tension délivrant une tension HV par exemple 48 volts et l'autre dit basse tension délivrant une tension LV par exemple 12 volts, dans laquelle :
- le nombre de spires par phase du bobinage associé à l'onduleur 205 dit haute tension est compris entre quatorze et trente-huit
- le ratio entre les nombre de spires par phase du bobinage associé à l'onduleur 205 dit haute tension par rapport au nombre de spires par phase associé à l'onduleur 210 dit basse tension est compris entre la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV plus deux et la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV moins deux.
La machine électrique tournante 20 est un moteur, un alternateur ou un alterno-démarreur. Dans des modes de réalisation préférentiels la machine électrique tournante 20 est un alterno-démarreur. En d'autres termes la machine électrique tournante 20 assure les fonctions d'alternateur et de démarreur en une seule machine contrôlée électroniquement. C'est-à-dire que la machine électrique tournante 20 alimente le véhicule en énergie électrique et recharge la batterie en roulant et démarre le moteur thermique à l'arrêt.
Dans des modes de réalisation la machine électrique tournante 20 assure au moins une fonction parmi les suivantes : arrêts et redémarrages automatiques du moteur et/ou aide électrique propulsive pour les fortes accélérations.
L'onduleur 205 est relié à une première source de tension 215. L'onduleur 210 est relié à une deuxième source de tension 220. Dans des modes de réalisation préférentiels, la première et/ou la deuxième source de tension sont des batteries. Préférentiellement, les batteries utilisées sont des batteries ayant une tension nominale entre 12 et 48 volts.
Par exemple, l'onduleur 205 délivre une tension HV égale à 48 volts continue à la première source de tension 215 par exemple une batterie et l'onduleur 210 délivre une tension LV égale à 12 volts continue à la deuxième source de tension 220, par exemple une batterie.
Selon cet exemple, l'onduleur 210 dit basse tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 12 volts et l'onduleur 205 dit haute tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 48 volts. Dans cet exemple, l'onduleur 210 dit basse tension peut délivrer une tension LV de 12 volts et l'onduleur 205 dit haute tension peut délivrer une tension HV de 48 volts.
En fonctionnement, l'onduleur jour le rôle d'interface entre le bobinage qui lui est associé et la batterie qui lui est associée. Ainsi, dans le mode de fonctionnement moteur, la tension continue de la batterie est convertie en une tension alternative fournie pour alimenter le bobinage statorique. Dans le mode de fonctionnement alternateur, la tension alternative fournie par le bobinage statorique est convertie en une tension continue délivrée par l'onduleur pour charger la batterie. Etant entendu que selon l'invention lorsqu'il est fait mention de tension HV ou LV, on se place du coté de la tension continue délivrée par l'onduleur à la batterie.
Toutefois, la tension sur chaque bus reliant la batterie et l'onduleur peut varier autour des valeurs nominales des batteries par exemple 12 et 48 volts. Par exemple, la tension sur le bus reliant l'onduleur délivrant une tension HV égale à 48 Volts peut atteindre 52 Volts, tandis que la tension sur le bus reliant l'onduleur délivrant une tension LV égale à 12 Volts peut atteindre 14 Volts. En fonctionnement, la tension délivrée par l'onduleur 210 dit basse tension est inférieure à la tension délivrée par l'onduleur 205 dit haute tension.
L'onduleur 205 dit haute tension fournit une tension à un deuxième bobinage 35. Le deuxième bobinage 35 peut être couplé en triangle ou en étoile dans le cas triphasé. Dans le cas pentaphasé, le deuxième bobinage 35 peut être couplé en pentagone, pentacle ou étoile.
L'onduleur 210 dit basse tension fournit une tension à un premier bobinage 30. Le premier bobinage 30 peut être couplé en triangle ou en étoile. Dans le cas pentaphasé, le premier bobinage 30 peut être couplé en pentagone, pentacle ou étoile.
On observe, en figure 2, sous forme de graphique, le couple, figuré en ordonné 305, en fonction du nombre la force magnétomotrice, figuré en abscisse 310, d'une machine électrique tournante objet de l'invention, alimentée par le bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension.
On note que le couple est normalisé par rapport au couple maximum. Le couple est exprimé, sans unité, comme fraction du couple maximum. On note que la force magnétomotrice est exprimée en ampères tours.
Avantageusement la force magnétomotrice optimum est fixée entre 07 fois le couple maximum et 0,9 fois le couple maximum. Cette disposition permet un gain en couple optimal important sans dépense excessive de force magnétomotrice. En d'autres termes, au-delà de 0,9 il est nécessaire d'augmenter fortement la force magnétomotrice pour un faible gain en couple.
II est entendu que la force magnétomotrice est le produit du nombre de spires par le courant. La force magnétomotrice est soit obtenue au moyen d'un courant fort et un faible nombre de spires soit au moyen d'un courant faible et un grand nombre de spires.
Dans des modes de réalisation préférentiels on sélectionne un couple de 0,75 fois le couple maximum. Dans d'autres modes de réalisation on sélectionne un couple entre 0,7 fois le couple maximum et 0,9 fois le couple maximum.
On observe en figure 3, un graphique de la variation du courant, exprimé en ampères efficaces, du bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension en fonction du nombre de spires dudit bobinage d'une machine électrique tournante dont le couple est égal à 0,75 fois le couple maximum.
Les ampères efficaces du bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension, sont figurés en ordonnée 315 et le nombre de spire est figuré en abscisse 320.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le nombre de spires par phase équivalent étoile associées à l'onduleur dit haute tension délivrant une tension HT est supérieur à 14. Ces dispositions permettent de rester en dessous d'un courant maximum fixé à 340 ampères efficaces. La limitation en courant maximum permet l'utilisation d'onduleurs moins coûteux et ainsi une optimisation des coûts de production. On observe en figure 4, une courbe de variation de la puissance d'une machine électrique tournante objet de l'invention, figurée en ordonnée 325 et exprimée en Watts, en fonction du nombre de spires par phase équivalent étoile de ladite machine, figuré en abscisse 330.
Pour une tension de bus fixée et un couple de machine électrique tournante fixé, la puissance de ladite machine est inversement proportionnelle au nombre de spires par phase équivalent étoile.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension est inférieur ou égal à 38.
Ces dispositions permettent d'atteindre une puissance supérieure ou égale 15 kilowatts.
Dans des modes de réalisation préférentiels le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension est compris entre 14 et 38.
On observe en figure 5, un graphique du ratio HV sur LV, figuré en ordonnée 335, en fonction de la tension parcourant un bobinage 35 dit haute tension associé à un onduleur délivrant une tension HV, figuré en abscisse 340. On rappelle qu'on entend par ratio de spire HV sur LV le rapport entre le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage 35 associé à l'onduleur dit haute tension et le nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension.
On observe une courbe 505 d'évolution du ratio de spire HV sur LV pour un bobinage 30 dit basse tension associé à l'onduleur délivrant la tension LV lorsque la tension sur le bus reliant la batterie à l'onduleur est de 12 volts. On observe une courbe 510 d'évolution du ratio de spire HV sur LV pour un bobinage 30 dit basse tension associé à l'onduleur délivrant la tension LV lorsque la tension sur le bus reliant la batterie à l'onduleur est de 14 volts.
Dans des modes de réalisation, le ratio du nombre de spires équivalent étoile par phase du bobinage associé à l'onduleur haute tension sur le nombre de spires équivalent étoile par phase associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre 2,5 et 4, par exemple entre 2,5 et 3,8.
Dans des modes de réalisation, le ratio du nombre de spires équivalent étoile par phase du bobinage associé à l'onduleur haute tension sur le nombre de spires équivalent étoile par phase associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre 2,5 et 3,5.
Ces dispositions permettent de prévenir des pertes de rendement. En particulier un ratio de spire HV sur LV inférieur à 4 permet de prévenir une perte de débit lorsque la machine électrique tournante fonctionne comme un alternateur. D'autre part un ratio de spire HV sur LV supérieur à 2,5 permet de prévenir une réduction de la puissance lorsque la machine électrique tournante fonctionne comme un alternateur ou comme un moteur.
De plus, un ratio de spire HV sur LV permet de prévenir des pertes de rendement. En effet les deux bobinages partagent le même flux provenant du rotor. Il est nécessaire d'adapter le nombre de spires par phase, sinon pour une demande sur un seul bobinage, associé à l'onduleur haute tension ou associé à l'onduleur basse tension, il sera nécessaire sur une large plage de vitesse d'alimenter également l'autre bobinage pour défluxer ce qui engendre des pertes de rendement.
On observe en figures 6 à 12 des schémas de bobinages mis en œuvre dans des modes de réalisation particuliers de l'invention. Les schémas de bobinage illustrent le passage du courant dans le stator d'une machine électrique tournante. Le stator est présente une forme d'anneau comportant sur sa surface intérieure une pluralité d'encoches. Une encoche est une cavité pratiquée dans la surface interne du stator et configurée pour abriter au moins un conducteur. Dans des modes de réalisation préférentiels le stator comporte 96, 72 ou 84 encoches.
Une encoche peut abriter plusieurs conducteurs. Dans des modes de réalisation une encoche peut abriter 1 , 2, 3, 4 ou 6 conducteurs. Un conducteur est un élément apte à conduire le courant. Dans des modes de réalisation le conducteur est un faisceau de fils de cuivre parcourant une encoche de la face avant du stator à la phase arrière du stator. Préférentiellement les conducteurs sont montés en épingle sur les encoches du stator.
Les schémas de bobinage illustrent sous forme de tableau une paire de pôles d'un stator. Par exemple, pour un stator comportant huit paires de pôles, le schéma de bobinage doit être répliqué et mis bout à bout huit fois pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator. Un mode de réalisation de machine électrique tournante comportant huit paires de pôles est illustré en figure 6. Par exemple, pour un stator comportant six paires de pôles le schéma de bobinage doit être répété six fois et mis bout à bout pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator. Chaque colonne d'un schéma de bobinage correspond à une encoche du stator. Les colonnes des schémas de bobinages sont numérotées dans la première case de chaque colonne. Chaque lettre suivi d'un signe plus (signe +) ou d'un signe moins (signe -) dans un schéma de bobinage correspond à un conducteur.
Le signe plus ou le signe moins indique le sens du courant parcourant le conducteur dans une encoche. Le courant parcourant un conducteur se déplace soit de la face avant du stator vers la face arrière du stator du stator soit de la face arrière du stator vers la face avant du stator. Le courant parcourant un conducteur annoté d'un signe moins se déplace dans le sens inverse d'un courant parcourant un conducteur annoté d'un signe plus.
Dans des modes de réalisation le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit, dans un bobinage bobiné selon un pas de 6, deux conducteurs successifs d'une même phase sont écartés de 6 encoches.
Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs montés parallèle successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux.
Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe moins. Les lettres A, B et C désignent les conducteurs associés respectivement à trois phases A, B et C d'une machine électrique tournante triphasée.
Pour chaque phase, deux conducteurs successifs qui appartiennent à la même phase A, B, ou C, correspondent lorsqu'on suit le pourtour du stator à un conducteur et celui qui le suit pour le même bobinage et la même phase. En d'autres termes, pour le bobinage haute tension, les deux conducteurs successifs sont ceux qui pour une même phase par exemple A, B ou C se suivent lorsqu'on suit le pourtour du stator. De même, pour le bobinage basse tension, les deux conducteurs successifs sont ceux qui pour une même phase par exemple A, B ou C se suivent lorsqu'on suit le pourtour du stator.
Dans des modes de réalisation le bobinage est réalisé selon un pas de 6 et de l'extérieur vers l'intérieur du stator. Dans des modes de réalisation, le nombre de spires par phase du bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est un multiple entier du nombre de paire de pôle.
Dans des modes de réalisation, le ratio entre les nombre de spires par phase du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase associé à l'onduleur dit basse tension est égal à 3. Ces modes de réalisations sont notamment illustrés par les figures 6, 7, 9, 10 et 12.
Dans des modes de réalisation, le ratio entre les nombre de spires par phase du bobinage équivalent étoile associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est environ égal à 3,46. Ces modes de réalisations sont notamment illustrés par les figures 8 et 1 1 .
On observe en figure 6, le schéma de bobinage d'un mode de réalisation particulier d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 24 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte 8 spires par phase.
Le stator 60 comporte 96 encoches. Chaque encoche abrite 2 conducteurs pour un total de 192 conducteurs. Le stator 60 comporte 8 paires des pôles tels qu'illustrés en figure 6. Il est donc nécessaire de reproduire 8 fois le schéma en figure 6 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator 60 comporte dix-huit conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator 60 comporte 6 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage.
La moitié des encoches du stator 60 comportent chacune deux conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune un conducteur du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension et un conducteur associé à l'onduleur dit basse tension.
Le stator 60 est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux, un conducteur annoté du signe plus et un conducteur annoté du signe moins. Le facteur de bobinage du stator 60 selon ce mode de réalisation est d'environ 0,96 et l'angle entre les deux bobinages dit haute tension et dit basse tension est de 20 degrés électrique.
On observe en figure 7, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3. Il est obtenu par permutation circulaire des phases du bobinage associé à l'onduleur dit basse tension.
Le stator comporte 96 encoches. Chaque encoche abrite 2 conducteurs pour un total de 192 conducteurs. Le stator comporte 8 paires des pôles tels qu'illustrés en figure 7. Il est donc nécessaire de reproduire 8 fois le schéma en figure 7 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte dix-huit conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator comporte 6 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage.
La moitié des encoches du stator comportent chacune deux conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune un conducteur du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension et un conducteur associé à l'onduleur dit basse tension.
Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux, un conducteur annoté du signe plus et un conducteur annoté du signe moins. Le facteur de bobinage du stator selon ce mode de réalisation est d'environ 0,96 et l'angle entre les deux bobinages dit haute tension et dit basse tension est de 40 degrés.
On observe en figure 8, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spires équivalent étoile HV sur LV est environ égal à 3,46. Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 24 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte 12 spires par phase.
Le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est comporte 12 spires par phase couplée en étoiles soit un équivalent d'environ 6,92 spires par phase en équivalent étoile.
Le stator comporte 72 encoches. Chaque encoche abrite 4 conducteurs pour un total de 288 conducteurs. Le stator comporte 6 paires des pôles. Il est donc nécessaire de reproduire six fois le schéma en figure 8 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte 24 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator comporte 24 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage. Les conducteurs du bobinage dit basse tension sont montés deux par deux en parallèle. Si bien que le bobinage dit basse tension comporte 2 groupes de 2 conducteurs par encoche.
La moitié des encoches du stator comportent chacune quatre conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune quatre conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension monté en parallèle deux par deux. En d'autres termes, l'autre moitié des encoches comportent chacune deux groupes de 2 conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension.
Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension. Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteurs monté en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou un groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe moins.
On observe en figure 9, représente, sous forme de tableau, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 21 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte 8 spires par phase.
Le stator comporte 84 encoches. Chaque encoche abrite 3 conducteurs pour un total de 252 conducteurs. Le stator comporte 7 paires des pôles. Il est donc nécessaire de reproduire 7 fois le schéma en figure 9 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte 18 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator comporte 18 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage. Les trois conducteurs du bobinage dit basse tension sont montés en parallèle. Si bien que le bobinage dit basse tension comporte un groupe de 3 conducteurs par encoche.
La moitié des encoches du stator comportent chacune trois conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune trois conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension et montés en parallèle. En d'autres termes, l'autre moitié des encoches comportent chacune un groupe de 3 conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension.
Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs successifs reliés entre eux. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de trois conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension.
Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteurs montés en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou groupe de conducteurs montés en parallèle, annoté du signe moins.
On observe en figure 10, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 21 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte sept spires par phase.
Le stator comporte 84 encoches. Chaque encoche abrite 6 conducteurs pour un total de 504 conducteurs. Le stator comporte sept paires des pôles. Il est donc nécessaire de reproduire sept fois le schéma en figure 10 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte 36 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator comporte 36 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage. Les conducteurs du bobinage dit basse tension sont montés trois par trois en parallèle.
La moitié des encoches du stator comportent chacune six conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension et montés deux par deux en parallèle. L'autre moitié des encoches comportent chacune six conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension et montés trois par trois en parallèle.
En d'autres termes, la moitié des encoches comportent chacune trois groupes de 2 conducteurs associés à l'onduleur dit haute tension. Et l'autre moitié des encoches comportent chacune deux groupe de 3 conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension.
Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de trois conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension.
Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteurs montés en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou groupe de conducteurs montés en parallèle, annoté du signe moins.
On observe en figure 1 1 , une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est environ égal à 3,46.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 28 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte 14 spires par phase.
Le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est comporte 14 spires par phase couplée en étoiles soit un équivalent d'environ 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
Le stator comporte 84 encoches. Chaque encoche abrite 4 conducteurs pour un total de 336 conducteurs. Le stator comporte 7 paires des pôles. Il est donc nécessaire de reproduire 7 fois le schéma en figure 1 1 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte 24 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur le schéma de bobinage. Le stator comporte 24 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage. Les conducteurs du bobinage dit basse tension sont montés deux par deux en parallèle.
La moitié des encoches du stator comportent chacune quatre conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune deux groupes de deux conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension. Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension.
Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe moins.
On observe en figure 12, une configuration particulière d'une paire de pôle d'une machine électrique tournante objet de l'invention dans laquelle le ratio de spire HV sur LV est égal à 3.
Dans des modes de réalisation, le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en triangle et comporte 42 spires par phase et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte 14 spires par phase.
Le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est comporte 42 spires par phase couplée en étoiles soit un équivalent d'environ 24,25 spires par phase en équivalent étoile.
Le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est comporte 14 spires par phase couplée en étoiles soit un équivalent d'environ 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
Le stator comporte 84 encoches. Chaque encoche abrite 6 conducteurs pour un total de 504 conducteurs. Le stator comporte sept paires des pôles. Il est donc nécessaire de reproduire sept fois le schéma en figure 12 pour décrire l'ensemble de la circonférence du stator.
Le stator comporte 36 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit haute tension. Les conducteurs associé à l'onduleur dit haute tension sont figurés par les cases à fond blanc sur les schémas de bobinage. Le stator comporte 36 conducteurs, par paire de pôle, associés à l'onduleur dit basse tension délivrant une tension LV. Les conducteurs associé à l'onduleur dit basse tension sont figurés par les cases à fond noir sur le schéma de bobinage. Les conducteurs du bobinage dit basse tension sont montés trois par trois en parallèle.
La moitié des encoches du stator comportent chacune six conducteurs du bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. L'autre moitié des encoches comportent chacune deux groupes de trois conducteurs associés à l'onduleur dit basse tension.
Le stator est bobiné selon un pas de 6. Autrement dit deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage sont écartés de 6 encoches. Une spire est formée soit par deux conducteurs successifs d'une même phase et d'un même bobinage reliés entre eux soit par deux groupes de conducteurs d'une même phase et d'un même bobinage successifs reliés entre eux. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension. En particulier dans ce mode de réalisation une spire est formée par deux groupes de trois conducteurs successifs d'une même phase reliés entre eux sur le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension.
Une spire relie un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe plus avec un conducteur, ou groupe de conducteur monté en parallèle, annoté du signe moins.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Machine électrique tournante (20) comportant un stator muni de deux bobinages et un rotor ayant un axe géométrique de rotation et disposé à l'intérieur du stator, les deux bobinages étant respectivement associés à deux onduleurs (205, 210) de tensions différentes, l'un dit haute tension délivrant une tension HV et l'autre dit basse tension délivrant une tension LV, caractérisé en ce que :
- le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage (35) associé à l'onduleur dit haute tension est compris entre quatorze et trente-huit ; et - le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage (30) associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV plus deux et la valeur du rapport de la tension HV sur la tension LV moins deux.
2. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 1 , dans laquelle le ratio du nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension sur le nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est compris entre 2,5 et ,4, par exemple entre 2,5 et 3,8.
3. Machine électrique tournante (20) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est un multiple entier du nombre de paire de pôle.
4. Machine électrique tournante (20) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est égal à 3.
5. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-quatre spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte huit spires par phase équivalent étoile.
6. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-et-une spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en étoile et comporte sept spires par phase équivalent étoile.
7. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en triangle et comporte quarante-deux spires par phase soit 24,25 équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte quatorze spires par phase soit 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
8. Machine électrique tournante (20) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ratio entre les nombre de spires par phase équivalent étoile du bobinage associé à l'onduleur haute tension par rapport au nombre de spires par phase équivalent étoile associé à l'onduleur dit basse tension est environ égal à 3,46.
9. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte vingt-quatre spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte douze spires par phase soit 6,92 équivalent étoile.
10. Machine électrique tournante (20) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage associé à l'onduleur dit haute tension est couplé en étoile et comporte 28 spires par phase équivalent étoile et le bobinage associé à l'onduleur dit basse tension est couplé en triangle et comporte quatorze spires par phase soit 8,08 spires par phase en équivalent étoile.
1 1 . Machine électrique tournante (20), selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'onduleur dit basse tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 12 volts et l'onduleur dit haute tension est adapté pour fonctionner avec une source de tension de 48 volts.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929611A (en) * 1994-09-14 1999-07-27 Coleman Powermate, Inc. Light weight rotor and stator with multiple coil windings in thermal contact
CA2519968A1 (fr) * 2004-09-17 2006-03-17 Denso Corporation Generatrice electrique de vehicule produisant deux tensions de sortie
US20090026895A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Sibaprasad Chakrabarti Electric motor systems
DE102008034663A1 (de) * 2007-07-30 2009-02-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einem AC-Antriebsmotor mit dualer Wicklung
US7642690B2 (en) 2006-04-21 2010-01-05 Denso Corporation Automotive tandem alternator having high efficiency and improved arrangement of regulator
DE102012203528A1 (de) 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit elektrischer Maschine und Verfahren zum Betreiben dieser
US20150028704A1 (en) * 2012-03-14 2015-01-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Rotating Electrical Machine and Manufacturing Method Therefor
DE102013112525A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Zf Lenksysteme Gmbh Fehlertoleranter, redundanter Antrieb für ein Fahrzeug mit mehreren Teilantrieben

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929611A (en) * 1994-09-14 1999-07-27 Coleman Powermate, Inc. Light weight rotor and stator with multiple coil windings in thermal contact
CA2519968A1 (fr) * 2004-09-17 2006-03-17 Denso Corporation Generatrice electrique de vehicule produisant deux tensions de sortie
US7642690B2 (en) 2006-04-21 2010-01-05 Denso Corporation Automotive tandem alternator having high efficiency and improved arrangement of regulator
US20090026895A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Sibaprasad Chakrabarti Electric motor systems
DE102008034663A1 (de) * 2007-07-30 2009-02-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einem AC-Antriebsmotor mit dualer Wicklung
DE102012203528A1 (de) 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit elektrischer Maschine und Verfahren zum Betreiben dieser
US20150028704A1 (en) * 2012-03-14 2015-01-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Rotating Electrical Machine and Manufacturing Method Therefor
DE102013112525A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Zf Lenksysteme Gmbh Fehlertoleranter, redundanter Antrieb für ein Fahrzeug mit mehreren Teilantrieben

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