Noyau magnétique feuilleté à pôles imbriqués pour machine électrique. La présente invention concerne un noyau magnétique feuilleté à pôles imbriqués pour machine électrique, comportant un certain nombre de feuilles placées l'une dans l'autre, de façon que, dans chaque pièce polaire, des portions d'extrémité adjacentes des feuilles forment collectivement la surface polaire.
Les avantages qu'il y a à feuilleter le fer dans un circuit magnétique pour réduire les pertes par courants tourbillonnants sont bien connus. Il y a cependant des cas où une cons truction feuilletée avait jusqu'à présent été considérée comme impraticable, par exemple dans le cas de noyaux du type à pôles imbri <B>qués.</B>
L'expression "noyau du type à pôles im briqués" est employée ici pour définir la pièce de fer dans la forme bien connue de construction pour un induit ou un inducteur, comprenant une cage multipolaire présentant une culasse et des pièces polaires s'étendant il. partir de celle-ci, cage dans laquelle est dis posé un enroulement, habituellement un en- roulement unique, concentrique à l'axe du noyau. Dans la construction d'induit ou d'in ducteur multipolaire du type à pôles imbri qués, la pratique invariable jusqu'à présent de faire les éléments magnétiques pleins et non feuilletés a été nécessitée par la diffi culté de feuilleter à la fois la culasse et les faces polaires des pièces polaires.
Par exem ple lorsque les pièces polaires sont normale ment repliées à partir de la culasse à angle droit, l'emploi d'un paquet de feuilles logées les unes dans les autres à la place de l'élé ment magnétique plein usuel donne une cu lasse feuilletée et des pièces polaires feuille tées, mais non des faces de pôles feuilletées. Une semblable construction n'est par consé quent d'aucune utilité pour réduire les pertes par courants tourbillonnants dans les faces po laires.
Si au contraire les feuilles sont fixées ensemble côte à côte, bien que les pièces po laires soient alors feuilletées, les pièces po laires sont faibles et des moyens spéciaux sont requis pour maintenir les feuilles ensem- ble et, dans le cas d'un induit, pour les main tenir sur l'arbre, ce qui rend cette construc tion impraticable.
Le but de la présente invention est de fournir une construction perfectionnée d'un noyau feuilleté du type à pôles imbriqués.
Suivant cette invention, le noyau magné tique imbriqué feuilleté comprend un certain nombre de feuilles placées les unes dans les autres, de façon que dans chaque pièce polaire des parties d'extrémités adjacentes des feuilles forment collectivement la surface po laire.
Le dessin annexé, donné à titre d'exem ple, se rapporte à quelques formes d'exécu tion du noyau selon l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté en partie en coupe; La fig. 2 est une vue de face; La fig. 3 est un plan d'un élément ma gnétique feuilleté formant une moitié d'un noyau d'induit à pôles imbriqués à quatre pôles; La fig. 4 est un plan montrant une va riante de la fig. 3; Les fig. 5 et 6 sont une coupe verticale et une vue de face d'un noyau d'induit imbri qué à 2.0 pôles.
Les fig. 7 et 8 sont une coupe verticale et une vue partielle de côté d'un autre exemple d'exécution; Les fig. 9 et 10 sont des plans en dévelop pement de variantes de forme de pôles; La fig. 11 est une coupe montrant une variante du mode de formation des pièces polaires.
Comme le montrent les fig. 1 à 3, chaque moitié d'un noyau d'induit imbriqué à quatre pôles comprend cinq feuilles<I>a, b, c, d</I> et e dont chacune est sensiblement en forme d'U avec un dos plat présentant un trou central f au moyen duquel les feuilles sont assem blées sur l'arbre. Chaque feuille présente éga lement deux bras inclinés ou pièces polaires formés par repliement qui ont une section transversale incurvée, et dont les extrémités sont chanfreinées en ai, b1, c', d' et e' res- pectivement, pour former collectivement des surfaces polaires de forme cylindrique.
Les lignes de division g de la surface po laire formée par les bouts extrêmes des feuilles sont sensiblement des parties de cer cle dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'induit, et à la fig. 3 elles apparaissent comme des lignes droites parallèles aux plans (les dos des feuilles, et ceci est dû à la for mation des faces internes incurvées des bras en surfaces coniques coaxiales à la surface polaire extérieure cylindrique. La forme et la direction des lignes g peuvent évidemment être changées par la modification de la forme des faces internes et par la modification en conséquence de la forme des lignes d'inter section.
D'autres divisions des surfaces polaires peuvent en outre être obtenues, comme le montre la fig. 4, par découpage d'une ou de plusieurs fentes étroites la dans les bras, qui peuvent être sensiblement fermées lors de l'opération de repliement.
Une méthode simple et préférée de fabri cation consiste à superposer et à assembler cinq feuilles estampées égales sur une broche de mise en place à l'extrémité d'un tampon conique et à façonner les feuilles par une opé ration de façonnage et une opération de dé coupage pour refouler le tampon d'abord dans une matrice de formation de conicité et ensuite à travers une matrice de cisaillement d'anneau. La surface sphérique extérieure de l'ensemble peut être parachevée par meulage.
Comme le montrent les fig. 5 et 6, le noyau d'induit à 20 pôles imbriqués est formé de deux éléments magnétiques feuille tés<I>i</I> et<I>j</I> dont les pièces polaires sont formées de la même manière que les pôles de l'in duit à quatre pôles décrit ci-dessus, et le cir cuit magnétique entre les pôles alternés est complété par des rebords annulaires retour nés vers l'intérieur i' et f qui viennent en prise l'un avec l'autre avec une correspon dance sensible des bords entre les feuilletages complémentaires sur la ligne médiane k des pièces de pont.
Les faces d'extrémité en prise de ces rebords i' et f peuvent être meulées pour réduire la réluctance de l'intervalle d'air.
Dans une variante, les lignes de prise des rebords des différents feuilletages sont en gradin, comme en k1 à la fig. 5, de sorte que les rebords sont emboîtés. Dans cette forme également les pièces polaires peuvent être formées de la même manière qu'on l'a décrit pour les pôles d'un induit à quatre pôles, pour diviser davantage les faces polaires.
L'invention est représentée aux fig. 7 et 8 appliquée à une machine magnétoélectrique du type dans lequel le noyau d'induit entoure un inducteur à aimant permanent. Dans cette construction d' et 12 sont deux éléments de noyau feuilletés présentant chacun six pièces polaires dirigées vers l'intérieur, les deux élé ments étant fixés ensemble avec une bobine électrique m serrée entre eux et avec les pièces polaires également espacées l'une de l'autre, cet assemblage formant l'induit. L'in ducteur comprend deux éléments feuilletés n' et n2 ayant chacun six pièces polaires diri gées vers l'extérieur, et assemblés de façon à embrasser un aimant permanent cylindrique o fixé à l'arbre p, de préférence en une ma tière non magnétique.
L'aimant cylindrique est magnétisé axialement de façon que les pièces polaires feuilletées alternées de l'en semble aient une polarité opposée. La cons truction procure par conséquent douze ren versements de polarité pour chaque tour de l'induit.
Lorsque la construction est destinée à une magnéto d'allumage par étincelle, la bobine unique m sera remplacée par les bobines pri maires et secondaires nécessaires.
On comprendra que l'aimant permanent o pourrait être remplacé par une bobine électro magnétique, auquel cas les éléments feuille tés n' et n2 seraient de préférence construits avec des rebords annulaires analogues à ceux représentés en<I>i</I> et j' à la fig. 5 pour compléter le circuit magnétique indépendam ment de l'arbre p. Un moteur ou une généra trice de cette forme pourrait être agencé pour le fonctionnement au courant alternatif ou au courant continu par la disposition de moyens appropriés de commutation ou de rec tification.
Les fig. 9 et 10 montrent des formes dif férentes de pôles dont les effets et les avan tages seront connus des électriciens familia risés avec la construction de génératrices et de moteurs, les pôles q à la fig. 9 allant en s'amincissant, tandis que les pôles r à la fig. 10 sont à faces parallèles.
A la fig. 11, les pièces polaires s des feuilles ont une forme cylindrique en gradin au lieu d'être inclinées et chanfreinées.
Comme on le voit, dans toutes les formes du noyau, la surface polaire vaut au moins le double de la section transversale minimum des feuilles et les feuilles suivent sensible ment le trajet du flux dans le noyau, et lors qu'on a prévu plus de quatre pôles, chaque feuille ressemble à une cuvette avec des bords dentelés.
La construction de noyau d'induit telle qu'elle est représentée aux fig. 1 à 3 peut être combinée avec avantage à l'invention dé crite dans le brevet ne<B>205310.</B> En effet, il est connu qu'un induit à pôles imbriqués procure par lui-même une limitation de vol tage pour une vitesse croissante par suite de son trajet de flux intérieur différent et de ses trajets de flux de fuite.
Laminated magnetic core with interlocking poles for electrical machine. The present invention relates to a laminated magnetic core with interlocking poles for an electric machine, comprising a number of sheets placed one inside the other, so that in each pole piece, adjacent end portions of the sheets collectively form the polar surface.
The advantages of laminating iron in a magnetic circuit to reduce eddy current losses are well known. There are, however, cases where a laminated construction has heretofore been considered impracticable, for example in the case of cores of the interlocking pole type. </B>
The term "embedded pole type core" is used herein to define the piece of iron in the well known form of construction for an armature or inductor, comprising a multipolar cage having a yoke and pole pieces extending therein. . from this, a cage in which is arranged a coil, usually a single coil, concentric with the axis of the core. In the construction of the interlocking pole type multipolar armature or inductor, the heretofore invariable practice of making the magnetic elements solid and unlaminated has been necessitated by the difficulty of laminating both the yoke and the yoke. the pole faces of the pole pieces.
For example, when the pole pieces are normally bent from the yoke at a right angle, the use of a bundle of foils housed one inside the other in place of the usual solid magnetic element gives a weary leg. laminated and foil pole pieces, but not laminated pole faces. Such a construction is therefore of no use in reducing eddy current losses in the polar faces.
If on the contrary the sheets are fastened together side by side, although the polar parts are then laminated, the polar parts are weak and special means are required to hold the sheets together and, in the case of an armature , to keep them on the tree, which makes this construction impracticable.
The object of the present invention is to provide an improved construction of a laminated core of the interlocking pole type.
According to this invention, the laminated interlocking magnetic core comprises a number of sheets placed one inside the other, so that in each pole piece adjacent end portions of the sheets collectively form the polar surface.
The accompanying drawing, given by way of example, relates to some embodiments of the core according to the invention.
Fig. 1 is a side view partly in section; Fig. 2 is a front view; Fig. 3 is a plan of a laminated magnetic element forming one half of a four-pole interlocking pole armature core; Fig. 4 is a plan showing a variant of FIG. 3; Figs. 5 and 6 are a vertical section and a front view of a 2.0 pole nested armature core.
Figs. 7 and 8 are a vertical section and a partial side view of another exemplary embodiment; Figs. 9 and 10 are developing planes of pole shape variants; Fig. 11 is a section showing a variant of the method of forming the pole pieces.
As shown in Figs. 1 to 3, each half of a four-pole nested armature core comprises five sheets <I> a, b, c, d </I> and e each of which is substantially U-shaped with a flat back having a central hole f by means of which the leaves are assembled on the tree. Each sheet also has two inclined arms or folded-over pole pieces which have a curved cross section, and the ends of which are chamfered at ai, b1, c ', d' and e ', respectively, to collectively form pole surfaces. cylindrical in shape.
The lines of division g of the polar surface formed by the end ends of the sheets are substantially parts of a circle in planes perpendicular to the axis of the armature, and in FIG. 3 they appear as straight lines parallel to the planes (the backs of the leaves, and this is due to the formation of the curved inner faces of the arms as conical surfaces coaxial with the cylindrical outer polar surface. The shape and direction of the g-lines may obviously be changed by modifying the shape of the internal faces and by modifying the shape of the intersection lines accordingly.
Further divisions of the polar surfaces can furthermore be obtained, as shown in fig. 4, by cutting one or more narrow slits 1a in the arms, which can be substantially closed during the folding operation.
A simple and preferred method of manufacture is to superimpose and assemble five equal stamped sheets on a setting pin at the end of a conical pad and to shape the sheets by a forming operation and a die-cutting operation. cutting to upset the tampon first into a taper forming die and then through a ring shear die. The outer spherical surface of the assembly can be completed by grinding.
As shown in Figs. 5 and 6, the nested 20-pole armature core is formed by two sheet-tipped magnetic elements <I> i </I> and <I> j </I> whose pole pieces are formed in the same way as the poles of the four pole induction described above, and the magnetic circuit between the alternating poles is completed by inwardly formed return annular flanges i 'and f which engage each other with a sensitive correspondence of the edges between the complementary laminations on the center line k of the bridge pieces.
The engaging end faces of these flanges i 'and f may be ground to reduce air gap reluctance.
In a variant, the engagement lines of the rims of the different laminations are stepped, as at k1 in FIG. 5, so that the edges are nested. Also in this shape the pole pieces can be formed in the same way as described for the poles of a four pole armature, to further divide the pole faces.
The invention is shown in FIGS. 7 and 8 applied to a magnetoelectric machine of the type in which the armature core surrounds a permanent magnet inductor. In this construction d 'and 12 are two laminated core elements each having six inwardly directed pole pieces, the two elements being secured together with an electric coil m clamped together and with the pole pieces equally spaced apart from one another. the other, this assembly forming the armature. The inductor comprises two laminated elements n 'and n2 each having six pole pieces directed outwards, and assembled so as to embrace a cylindrical permanent magnet o fixed to the shaft p, preferably in a non-magnetic material. .
The cylindrical magnet is axially magnetized so that the alternating laminated pole pieces of the assembly have opposite polarity. The construction therefore provides twelve polarity reversals for each turn of the armature.
When the construction is for a spark ignition magneto, the single coil m will be replaced with the necessary primary and secondary coils.
It will be understood that the permanent magnet o could be replaced by an electromagnetic coil, in which case the sheet elements n 'and n2 would preferably be constructed with annular flanges similar to those shown at <I> i </I> and j 'in fig. 5 to complete the magnetic circuit independently of the shaft p. A motor or generator of this form could be arranged for alternating current or direct current operation by the provision of suitable switching or rectifying means.
Figs. 9 and 10 show different forms of poles, the effects and advantages of which will be known to electricians familiar with the construction of generators and motors, the poles q in FIG. 9 going thinning, while the poles r in FIG. 10 are parallel faces.
In fig. 11, the pole pieces of the sheets have a stepped cylindrical shape instead of being inclined and chamfered.
As can be seen, in all shapes of the core the polar area is at least twice the minimum cross section of the sheets and the sheets substantially follow the path of the flow in the core, and when more than four poles, each leaf looks like a bowl with jagged edges.
The armature core construction as shown in Figs. 1 to 3 can be combined with advantage with the invention described in patent no <B> 205310. </B> Indeed, it is known that an armature with overlapping poles provides by itself a limitation of theft. for increasing velocity as a result of its different inner flow path and its leakage flow paths.