FR3056833B1 - Machine electrique tournante equipee de deux bobinages - Google Patents

Abstract

Machine électrique tournante dans laquelle des premier et deuxième bobinages (203, 204) comprennent chacun au moins un enroulement de phase (203.1, 204.1) et chacun des enroulements de phase (203.1, 204.1) comprend des conducteurs (216). Dans cette machine, il est prévu que le ratio entre le nombre de conducteurs par enroulement de phase (203.1, 204.1) équivalent étoile du premier bobinage (NC1) et le nombre de conducteurs par enroulement de phase (203.1, 204.1) équivalent étoile du deuxième bobinage (NC2) est égal au ratio entre une première et une deuxième puissance électrique (P1, P2).

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE EQUIPEE DE DEUX BOBINAGES

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention porte sur une machine électrique tournantecomprenant deux bobinages.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE

De manière connue, les machines électriques tournantes comportent deuxparties coaxiales à savoir un rotor et un stator entourant le corps du rotor.

En se reportant à la figure 1, on a représenté un exemple d'une telle machineélectrique tournante référencée 100, dans le cas d'un alternateur àventilation interne du type polyphasé pour véhicule automobile à moteurthermique fonctionnant en mode alternateur. Bien entendu l'alternateur peutaussi être réversible et consister en un alterno-démarreur fonctionnantégalement en mode moteur électrique notamment pour démarrer le moteurthermique du véhicule comme décrit dans le document FR A 2 745 445 pourassurer la propulsion du véhicule automobile.

Lorsque la machine 100 fonctionne en mode alternateur elle transforme del'énergie mécanique en énergie électrique comme tout alternateur. Lorsquela machine fonctionne en mode moteur électrique, notamment en modedémarreur pour démarrer le moteur thermique du véhicule, elle transformede l'énergie électrique en énergie mécanique.

Cette machine 100 comporte essentiellement un carter 1 et, à l'intérieur decelui-ci, un rotor 2 solidaire en rotation d'un arbre central 3, appelé arbre derotor ou arbre, et un stator 50 de forme annulaire, qui entoure le rotor 2 avecprésence d'un entrefer 110 et qui comporte un corps 4 en forme d'un paquetde tôles doté d'encoches, par exemple du type semi-fermé, pour le montaged'un bobinage de stator 5 formant de part et d'autre du corps 4 de stator 50,à chaque extrémité axiale de celui-ci, un chignon avant 51 et un chignonarrière 53 qui sont saillants axialement de deux faces axiales 101 et 102 ducorps de stator.

Ce bobinage 5 comporte par exemple un jeu d'enroulements triphasé enétoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à un pont redresseur, visiblepartiellement en 52, comportant des éléments redresseurs tels que desdiodes ou des transistors du type MOSFET, notamment lorsque la machineconsiste en un alterno- démarreur.

Par exemple, les enroulements du bobinage 5 sont obtenus à l'aide d'un filcontinu, électriquement conducteur, revêtu d'une couche électriquementisolante, tel que de l'émail, et monté dans les encoches concernées du corps4 du stator 50 via des isolants d'encoches (non visibles). Une portion de fildans une encoche forme un conducteur.

On peut aussi prévoir que le bobinage 5 comporte des épingles égalementappelées "segment conductor" ou "u-pin" selon des termes anglo-saxonsbien connus de l'homme du métier. Dans ce cas, les deux branches desépingles qui sont installées dans des encoches différentes forment chacuneun conducteur.

Selon une variante, le bobinage 5 comporte deux jeux d'enroulementstriphasés pour former un dispositif d'enroulements composites de stator, lesenroulements étant décalés de trente degrés électriques comme décrit parexemple dans les documents US-A1-2002/0175589, et FR-A-2.784.248.Dans ce cas il est prévu deux ponts redresseurs et toutes les combinaisonsd'enroulements triphasés en étoile et/ou en triangle sont possibles. Envariante le bobinage du stator est du type pentaphasé. D'une manière générale l'alternateur est du type polyphasé et le ou les pontsredresseurs permettent notamment de redresser le courant alternatif produitdans les enroulements du stator 50 en un courant continu notamment pourcharger la batterie du véhicule automobile et alimenter les charges et lesconsommateurs électriques du réseau de bord du véhicule automobile.

Le rotor 2, de forme annulaire, est réalisé dans l'exemple représenté sous laforme d'un rotor à griffes, comme décrit par exemple dans les documentsUS-A1 -2002/01 75589, comprenant deux roues polaires 7,8 ici axialementjuxtaposées et présentant chacune un flasque transversal de forme annulairepourvu à sa périphérie extérieure de griffes 9.

Chaque griffe 9 comporte un tronçon d'enracinement d'orientationtransversale dans le plan du flasque concerné. Ce tronçon d'enracinementest prolongé à sa périphérie extérieure par une dent de griffe d'orientationglobalement axiale avec présence d'un chanfrein entre la dent de griffe et letronçon d'enracinement.

Un entrefer 110 annulaire existe entre la face périphérique extérieure desdents de griffe et la périphérie intérieure du corps 4 du stator 50.

Les dents de griffe sont globalement de forme trapézoïdale ou triangulaire.Les dents de griffe d'une roue polaire 7, 8 sont dirigées axialement vers leflasque de l'autre roue polaire 8, 7 ; la dent de griffe d'une roue 7, 8 pénétrantdans l'espace existant entre deux dents de griffe adjacentes de l'autre roue8, 7 de sorte que les dents de griffe des roues 7, 8 soient imbriquées. Pourplus de précisions on se reportera au document EP 051 5 259.

Un bobinage d'excitation 10 est implanté axialement entre les flasques desroues 7, 8. Il est porté par une partie de rotor 2 en forme d'un noyauannulaire cylindrique coaxial à l'arbre 3. Le noyau de la figure 1 est constituéde deux tronçons axialement distincts dont chacun est réalisé venu dematière avec une roue polaire 7, 8 associée. Selon une variante nonreprésentée, le noyau central est constitué d'une seule pièce et il est distinctdes roues polaires 7, 8 qui sont agencées axialement de part et d'autre dunoyau.

Le bobinage 10 est donc implanté dans l'espace délimité radialement par lesgriffes 9 des roues 7,8 et le noyau central.

Les roues 7, 8 et le noyau sont de préférence en matière ferromagnétique etsont traversées de manière coaxiale par l'arbre de rotor 3 également enmatériau ferromagnétique. Ces roues 7, 8 sont solidaires de l'arbre 3. A ceteffet, chaque roue 7, 8 comporte un alésage central qui traverse axialementle flasque et prolonge l'alésage de la partie du noyau concerné. L'arbre 3présente des portions moletées (non référencées) et est emmanché à forcedans les alésages précités du noyau et des roues 7, 8 en sorte, qu'il tailledes sillons par l'intermédiaire de ses portions moletées. L'arbre 3 est ainsi solidaire en rotation et axialement des roues, une entretoise, non référencée,étant intercalée entre la roue 7 et un roulement 19 décrit ci-après. L'axe de l'arbre 3 constitue l'axe X de la machine. Le fil du bobinage 10 estbobiné sur un support en matière électriquement isolante (non représenté)monté, de préférence à force, sur la périphérie extérieure du noyau.

Lorsque le bobinage d'excitation 10 est activé, c'est-à-dire alimentéélectriquement, les roues 7, 8 et le noyau, sont magnétisés et le rotor 2devient un rotor inducteur avec formation de pôles magnétiques au niveaudes griffes 9 des roues 7, 8.

Ce rotor inducteur 2 crée un courant induit alternatif dans le stator 50 lorsquel'arbre 3 tourne. L'arbre 3 du rotor 2 porte à son extrémité avant un organe de transmissionde mouvement 12, ici une poulie 12 appartenant à un dispositif detransmission de mouvements par l'intermédiaire d'au moins une courroie(non représentée) entre l'alternateur et le moteur thermique du véhiculeautomobile. Cet arbre porte à son extrémité arrière des bagues collectrices13 reliées par des liaisons filaires (non représentées) aux extrémités dubobinage d'excitation 10 du rotor 2.

En variante la poulie 12 est remplacée par un engrenage et le dispositif detransmission est à chaîne et/ou à engrenages.

Des balais appartiennent à un porte-balais représenté de façon générale à laréférence 14 et ils sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices13, afin d'alimenter le bobinage 10 en courant électrique. Le porte-balais 14est relié à un régulateur de tension (non représenté).

Le carter 1 dans lequel sont placés le rotor 2 et le stator 50 est ici en deuxparties, à savoir un flasque avant 16 adjacent à la poulie 12 et un flasquearrière 17 portant le porte-balais 14 et le plus souvent le ou les pontsredresseurs et le régulateur de tension. Les flasques 16, 17 de formeannulaire, par exemple à base d'aluminium, sont de forme creuse et portentchacun centralement un roulement à billes respectivement 19 et 20 pour lemontage à rotation de l'arbre 3 du rotor 2. Les flasques sont assemblés entre eux à l'aide de tirants ou de vis comme visible par exemple à la figure 1 dudocument EP 0515 259 précité. En d'autres termes, Le carter 1 de lamachine 100 comprend le flasque avant 16 également appelé palier avant etle flasque arrière 17 également palier arrière.

Comme illustré sur la figure 1, on peut prévoir à la périphérie externe ducorps 4 du stator, en forme de paquet de tôles, un système élastique pourfiltrer les vibrations, avec à l'avant un joint plat 40 et à l'arrière des tampons41, de la résine souple et thermo conductrice étant intercalée entre le flasqueavant et le corps de stator pour évacuer la chaleur.

En variante il n'est pas prévu de joints. Dans tous les cas le stator est portéde manière fixe par le carter 1, tandis que le rotor 2 est porté centralement àrotation par le carter 1 via les roulements 19, 20.

En variante le carter est en trois parties, les flasques 16, 17 étant disposésde part et d'autre d'une partie centrale portant le corps de stator. Lesflasques sont assemblés à la partie intermédiaire par exemple par vissage. L'alternateur comporte aussi des moyens pour son refroidissement. A ceteffet, à la figure 1, les flasques 16, 17 sont ajourés pour permettre lerefroidissement de l'alternateur par circulation d'air et le rotor 2 porte aumoins à l'une de ses extrémités axiales un ventilateur destiné à assurer cettecirculation de l'air. Ici un premier ventilateur 23 est prévu sur la face frontaleavant du rotor 2 et un deuxième ventilateur 24, sur la face arrière du rotor 12.Chaque ventilateur 23, 24 est de forme annulaire et est pourvu d'une pluralitéde pâles 26 et est fixé sur les faces radiales externes des flasques des roues7, 8.

Les ventilateurs sont par exemple métalliques et sont obtenus avec leurpâles 26 par découpe et pliage. Les ventilateurs 23, 24 sont par exemple dutype centrifuge ou hélico-centrifuge.

En référence à la figure 1, l'air est aspiré par des ouvertures 60 du flasqueavant entourant la poulie 12 à l'avant du flasque puis est majoritairementéjecté de manière centrifuge par les pales 26 et passe dans l'espace entre lechignon avant 51 et le flasque avant 16 pour refroidir le chignon avant et finalement sortir par des ouvertures 61 sur la périphérie radiale externe duflasque avant. Le flasque arrière 17 présente également une pluralitéd'orifices d'entrée et de sortie d'air. A la figure 1, le porte-balais 14 et le régulateur de tension, solidaires duflasque 17, sont coiffé par un capot 70, solidaire du flasque arrière 17 enétant fixé ici sur celui-ci par encliquetage sur des goujons 71 solidaires duflasque arrière. Ce capot 70 présente également des orifices d'entrée d'air,non visibles à la figure 1.

La figure 2 illustre un stator 50 selon l'état de la technique. Ce stator 50comprend un bobinage 5 formé par des épingles 211 installées dans uncorps de stator 4. Le corps de stator comprend une face axiale 101 et uneface axiale 102. Ces deux faces axiales sont perpendiculaires à l'axe X. Lebobinage 5 forme des chignons 51 et 53 disposés respectivement au dessusdes deux faces axiales 101, 102 du corps de stator 4.

Ce bobinage 5 comprend également des épingles de connexion 135 pourconnecter le bobinage par exemple à un onduleur. Le bobinage 5 comprendpar exemple plusieurs enroulements de phase, chaque enroulement dephase étant associé à une phase.

On a illustré plus en détail également une spire 201 en l'hachurant. Commeon peut le voir une spire correspond à deux groupes de conducteurssuccessifs d'un même enroulement de phase et à la liaison entre ces deuxgroupe de conducteurs, cette liaison s'étendant dans un des deux chignons51 ou 53. On constate qu'alors une spire correspond alors à une épinglepour un bobinage d'épingles 211 si les épingles d'un enroulement de phasene sont pas en parallèles.

Plus précisément, une spire 201 est formée par deux groupes deconducteurs et leur liaison s'étendant dans un des deux chignons 51,53, lesconducteurs des deux groupes étant branchés en parallèle de sorte quechacun des conducteurs d'un groupe est relié directement à un conducteurde l'autre groupe respectivement. Par exemple, on peut aussi prévoir quechacun des deux groupes de conducteurs formant une spire comprend unseul conducteur.

En d'autres termes, pour chaque enroulement, les conducteurs de cetenroulement sont accueillis dans une série d'encoches, pour chaqueencoche de cette série d'encoches des conducteurs de cette encoche sontreliés à d'autres conducteurs de l'encoche suivante, ces conducteurs ainsique leur liaison forme une spire. Dans le cas d'épingles, une spirecorrespond soit à une seule épingle soit à un nombre n d'épingles si ces népingles sont branchées en parallèle.

Par ailleurs, il est connu de l’art antérieur de relier de manière simultanéeet/ou séparée des machines électriques du type dont les éléments sontdécrits dans les figures 1 et 2, à deux réseaux électriques ayant deuxtensions distinctes.

Le système peut alors être constitué de deux machines, une pour chaqueréseau de tension, montée en tandem sur un même arbre comme décritdans le brevet américain N° US 7 642 690 B2. Les deux réseaux de tensionssont indépendants et nécessitent deux circuits magnétiques statoriques etdeux excitations rotoriques distinctes.

Ces systèmes présentent l’inconvénient d’être encombrants étant donnéqu’ils représentent un poids et un volume deux fois supérieur à une machineélectrique tournante mono-tension.

Il est également connu de l’art antérieur de disposer les bobinages associésaux deux réseaux de tension sur un même stator. Un tel système estdivulgué dans la demande de brevet américain US2014375232 (A1).

Toutefois, aucun des systèmes actuels ne permet de répondresimultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer un systèmeapte à fournir deux tensions sur un même stator sans perte de rendement dûà la configuration des deux réseaux de tensions. Notamment dans le cas oùles deux réseaux de tension débitent des puissances électriques différentes.

OBJET DE L’INVENTION L’invention a pour objet de répondre à ce souhait tout en remédiant à aumoins un de ces inconvénients précités.

Suivant l’invention, il est proposé une machine électrique tournantecomportant un stator et un rotor ayant un axe géométrique de rotation etdisposé à l'intérieur du stator, ledit stator comprenant: - un corps de stator comprenant des encoches et muni de deux facesaxiales; - un premier et un deuxième bobinages qui comprennent des conducteursaccueillis dans les encoches du corps de stator, lesdits premier et deuxièmebobinage formant des chignons disposés respectivement au dessus desdeux faces axiales du corps de stator, le premier bobinage étant associé àun onduleur dit haute tension apte à délivrer une première puissanceélectrique et le deuxième bobinage étant associé un onduleur dit bassetension apte à délivrer une deuxième puissance électrique, la premièrepuissance étant supérieure à la deuxième puissance, dans laquelle les premier et deuxième bobinages comprennent chacun aumoins un enroulement de phase.

Selon une caractéristique générale, le ratio entre le nombre de conducteurspar enroulement de phase équivalent étoile du premier bobinage et lenombre de conducteurs par enroulement de phase équivalent étoile dudeuxième bobinage est égal au ratio entre la première puissance électriqueet la deuxième puissance électrique.

En adoptant un ratio de nombre de conducteurs basé sur la puissance, onoblige à ce que la puissance débitée soit proportionnelle aux nombre deconducteurs, on permet ainsi un dimensionnement équilibré du nombre deconducteurs par exemple faits de cuivre par rapport à la puissance débitée.

De plus, un tel dimensionnement équilibré du nombre de conducteurs faciliteune densité de courant similaire sur les conducteurs des deux bobinages.

Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : - le rotor est un rotor à griffes. - le corps de stator comprend 72 encoches. - chacun des enroulements de phase comprend des spires, une spirecorrespondant à deux groupes de conducteurs successivement reliés d'unmême enroulement de phase et à la liaison entre ces deux groupes deconducteurs s'étendant dans un des deux chignons et les spires desenroulements de phase du deuxième bobinage comprennent au moins deuxconducteurs en parallèle.

Ainsi, avec des spires comprenant plus d'un conducteur on baisse larésistance de l'enroulement de phase du deuxième bobinage et on peut ainsis'adapter au ratio U1/U2 tout en conservant une densité de courant identiquedans chacun des fils des deux bobinages. - chaque bobinage est triphasé. - la machine électrique comprend 16 pôles magnétiques au rotor et au stator. - le premier et le deuxième bobinage sont couplés sont en triangle. - le premier et le deuxième bobinage sont couplés sont en étoile. - l'un des premier ou deuxième bobinages est couplé en étoile et l'autre estcouplé en triangle.

On peut en choisissant un couplage triangle ou étoile influer directement surle ratio NC1/NC2. Plus précisément avec un couplage étoile le nombre deconducteurs est environ 1.73 fois plus important que celui d'un couplagetriangle. - en amont de leur connections aux onduleurs, le premier et le deuxièmebobinages sont isolés électriquement l'un de l'autre.

Pour cela on peut enduire les fils d'un émail qui permet d'isoler les fils ducorps de stator et du contact avec un autre fil. On peut par exemple prévoirune épaisseur d'émail de telle sorte qu'une tension de 500 volts soitsupportée lors d'un test diélectrique faisant intervenir le premier et ledeuxième bobinage. On permet ainsi que les fils accueillis dans le mêmecorps de stator ne fassent court circuit alors même qu'ils présentent des voltages différents. En effet, la différence de voltage implique une tensionentre les deux bobinages plus importante ce qui rend l'isolation plus critique. - le premier et le deuxième bobinages sont formés par des épingles. - le premier et le deuxième bobinage comprennent deux conducteurs parencoche.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et àl’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’àtitre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.

La figure 1 représente une machine électrique tournante en coupe selonl'état de la technique ; la figure 2 représente un stator muni d'un bobinage selon l'état de latechnique ; la figure 3 représente de manière schématique un ensemble électrique selonl'invention comprenant deux bobinages ; la figure 4 représente les deux bobinages de la machine selon un premiermode réalisation de l'invention ; et les figures 5 et 6 représentent les deux bobinages de la machine selon undeuxième mode réalisation de l'invention.

Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la mêmeréférence d'une figure à l'autre.

DESCRIPTION D’EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTION

On note dès à présent que l’on entend par ratio de spire NS1 sur NS2 lerapport entre le nombre de spires par phase du bobinage associé àl’onduleur dit haute tension et le nombre de spires par phase associé àl’onduleur dit basse tension. On précise que les nombres de spiresconsidérés sont les nombres de spires équivalent étoile.

De même, on entend par ratio de conducteur NC1 sur NC2 le rapport entre lenombre de conducteurs par phase du bobinage associé à l’onduleur dit hautetension et le nombre de conducteurs par phase associé à l’onduleur ditbasse tension. On précise que les nombres de conducteurs considérés sontles nombres de conducteurs équivalent étoile.

En d’autres termes, pour un système triphasé, dans le cas d’un couplageétoile on multiplie par 1 le nombre de spires ou de conducteurs par phase,pour obtenir le nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalentétoile, soit : Nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoile= Nombre de spires ou de conducteurs par phase dans un couplage étoile x1.

Pour un système triphasé, dans le cas d’un couplage triangle on divise par laracine carrée de 3 le nombre de spires ou de conducteurs par phase pourobtenir le nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoile,soit : Nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoile =Nombre de spires ou de conducteurs par phase dans un couplage triangle /racine(3).

Pour un système pentaphasé, dans le cas d’un couplage étoile on multipliepar 1 le nombre de spires ou de conducteurs par phase, pour obtenir lenombre de spires ou de conducteurs équivalent étoile, soit : Nombre despires ou de conducteurs par phase équivalent étoile = Nombre de spires oude conducteurs par phase dans un couplage étoile x 1.

Pour un système pentaphasé, dans le cas d’un couplage pentacle on divisepar environ 1,9021 le nombre de spires ou de conducteurs par phase pourobtenir le nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoilesoit : Nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoile =Nombre de spires ou de conducteurs par phase dans un couplage pentacle /1,9021

Pour un système pentaphasé, dans le cas d’un couplage pentagone ondivise par environ 1,1756 le nombre de spires ou de conducteurs par phasepour obtenir le nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalentétoile soit : Nombre de spires ou de conducteurs par phase équivalent étoile = Nombre de spires ou de conducteurs par phase dans un couplagepentagone / 1,1756.

Enfin, le nombre de conducteurs ou le nombre de spires par phase estsynonyme du nombre de conducteurs ou de spires par enroulement dephase.

La figure 3 illustre un ensemble électrique comprenant un premier et undeuxième bobinages 203 et 204, deux onduleurs 206 et 207, deux charges205 et 208 et deux batteries rechargeables 209 et 210, la batterie 209 et lacharge 205 étant toutes deux connectée en parallèle à l'onduleur 206. Demême, la batterie 210 et la charge 208 sont toutes deux connectées enparallèle à l'onduleur 207.

Chacun des bobinages comprend trois enroulements de phase 203.1,203.2et 203.3 pour le premier bobinage et 204.1,204.2 et 204.3 pour le deuxièmebobinage. Le premier bobinage 203 est relié à un onduleur 206 ayant unetension de sortie dit haute tension U1 apte à délivrer une première puissanceP1 électrique à une charge 205, ladite charge étant également reliée à unebatterie rechargeable 209.

Le deuxième bobinage 203 est relié à un onduleur 207 ayant une tension desortie dit basse tension U2 apte à délivrer une deuxième puissance P2électrique à une charge 208, ladite charge étant également reliée à unebatterie rechargeable 210.

Les deux bobinages 203 et 204 de cet ensemble électrique peuvent êtreintégrés dans une machine électrique tournante telle qu'illustrée à la figure 1.Pour cela, ces deux bobinages 203 et 204 sont accueillis dans les encochesd'un même corps de stator. La machine électrique selon l'invention intégrantles deux bobinages comprend alors en référence aux figures 1 et 2, un stator50, un rotor 2 ayant un axe géométrique de rotation X et disposé à l'intérieurdu stator 50, ledit stator 50 comprenant: -un corps de stator 4 comprenant des encoches 202 et muni de deux facesaxiales 101,102; -un premier 203 et un deuxième 204 bobinages lesdits premier 203 etdeuxième 204 bobinage formant des chignons 51, 53 disposés respectivement au dessus des deux faces axiales 101, 102 du corps destator 4.

Dans cette machine, les premier et deuxième bobinages 203, 204comprennent chacun au moins un enroulement de phase 203.1, 204.1 quicomprennent des conducteurs 216 accueillis dans les encoches 202 ducorps de stator 4 comme visible sur la figure 6.

Chacun des enroulements de phase 203.1,203.2, 203.3, 204.1,204.2, 204.3comprend des spires 201, une spire correspondant à deux groupes deconducteurs 216 successivement reliés d'un même enroulement de phase età la liaison entre ces deux groupes de conducteurs 216 s'étendant dans undes deux chignons 51,53.

Plus précisément, une spire 201 est formée par deux groupes deconducteurs 216 et leur liaison s'étendant dans un des deux chignons 51,53,les conducteurs 216 des deux groupes étant branchés en parallèle de sorteque chacun des conducteurs d'un groupe est relié directement à unconducteur de l'autre groupe respectivement.

Par exemple, on peut prévoir que le rotor 2 est un rotor à griffes. Toutefois,on pourrait également prévoir que le rotor peut comporter un corps formé parun empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyend'un système de fixation adapté, tel que des rivets traversant axialement lerotor de part en part. Le rotor peut notamment comporter des pôles forméspar exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagéesdans la masse magnétique du rotor, comme cela est décrit par exemple dansle document EP0803962.

Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, chacun des deuxbobinages 203 et 204 est triphasé. En d'autres termes, chacun des deuxbobinages comprend trois enroulements de phase, le premier et le deuxièmebobinage forment alors d'un bobinage double triphasé comprenant 6 phases.

De plus, comme illustré sur la figure 3, on peut prévoir que le premier et ledeuxième bobinage 203, 204 sont couplés sont en étoile. Toutefois, demanière alternative, on pourrait prévoir que le premier et le deuxièmebobinage 203, 204 sont couplés sont en triangle ou bien que l'un des premierou deuxième bobinages 203, 204 est couplé en étoile et l'autre est couplé entriangle.

Dans cette machine, selon un premier et un deuxième modes de réalisation,on prévoit que le ratio entre le nombre NC1 de conducteurs 216 parenroulement de phase 203.1, 203.2, 203.3 équivalent étoile du premierbobinage 203 et le nombre NC2 de conducteurs 216 par enroulement dephase 204.1, 204.2, 204.3 équivalent étoile du deuxième bobinage 204 estégal au ratio entre la première puissance électrique P1 et la deuxièmepuissance électrique P2. C'est à dire NC1/NC2 = (P1/P2).

La figure 4 illustre le premier et le deuxième bobinage 203 et 204 selon lepremier mode de réalisation. La figure 5 illustre le premier et le deuxièmebobinage 203 et 204 selon le deuxième mode de réalisation.

Sur les figures 4 et 5, on peut voir le premier bobinage 203 comprend troisenroulements de phase 203.1,203.2 et 203.3, le deuxième bobinage 204 quicomprend trois enroulements de phase 204.1, 204.2 et 204.3. Sur lesfigures, les enroulements de phase comprennent des flèches. Chacune deces flèches correspond à un conducteur 216 ou à un ensemble deconducteurs 216 d'un enroulement de phase. On peut également voir unangle électrique 215 entre le premier et le deuxième bobinage, par exemplel'angle 215 est égal à 30° exprimé en degré.

Par exemple, une flèche correspond à k conducteurs 216 et dans ce caspour le mode de réalisation de la figure 4, d'une part chacun desenroulements de phase 203.1, 203.2 ou 203.3 du premier bobinage 203comprend 4 x k conducteurs 216 en série et d'autre part chacun desenroulements de phase 204.1, 204.2 ou 204.3 du deuxième bobinage 204comprend 2 x k conducteurs 216 en série.

Selon le premier mode de réalisation, on a ainsi un ratio NC1/NC2 de 2, cequi implique: P1= 2 x P2. On a donc avec une puissance commune pour le stator de l'ordre de 12kW à répartir entre les deux bobinages 203 et 204, P1= 8kW et P2 = 4kW.

Par ailleurs, avec une densité de courant égale dans les conducteurs 216des deux bobinages, on a U1 = 48 volts et U2= 24 volts.

En effet, on a deux fois moins de conducteurs en série pour chaqueenroulement, ce qui entraîne une division par deux de la résistance del'enroulement du deuxième bobinage par rapport au premier bobinage. Ainsi,avec une densité de courants égale, on obtient une tension en entrée dupremier onduleur qui est deux fois plus élevée que celle en entrée dudeuxième onduleur.

De plus, selon le premier mode de réalisation, on obtient pour chaqueenroulement du premier bobinage, un nombre de spires NS1 = 2 x k, tandisque pour chaque enroulement du deuxième bobinage, un nombre de spiresNS2 = k. On obtient alors NS1/NS2 = 2.

Pour le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 5, d'une partchacun des enroulements de phase 203.1, 203.2 ou 203.3 du premierbobinage 203 comprend 4 x k conducteurs 216 en série et d'autre partchacun des enroulements de phase 204.1, 204.2 ou 204.3 du deuxièmebobinage 204 comprend k conducteurs en parallèle avec k conducteurs.

Selon le deuxième mode de réalisation, on a ainsi un ratio NC1/NC2 de 2, cequi implique: P1= 2 x P2. On a donc avec une puissance commune pour lestator de l'ordre de 12kW à répartir entre les deux bobinages 203 et 204, P1= 8kW et P2 = 4kW.

Par ailleurs, avec une densité de courant égale dans les conducteurs 216des deux bobinages, on a U1 = 48 volts et U2= 12 volts.

En effet, en plus du facteur deux du au fait d'avoir deux fois moins deconducteurs, avec des spires comprenant deux conducteurs en parallèle, ondivise encore par deux la résistance de l'enroulement de phase du deuxièmebobinage. Cela entraîne donc une division par quatre de la résistance del'enroulement du deuxième bobinage par rapport au premier bobinage.

De plus, selon le deuxième mode de réalisation, on obtient pour chaqueenroulement du premier bobinage, un nombre de spires NS1 = 2 x k, tandisque pour chaque enroulement du deuxième bobinage, le nombre de spiresNS2 est k/2 étant donné le fait que pour un enroulement de phase dudeuxième bobinage, une spire est formée par deux conducteurs 216 enparallèle reliés à deux autres conducteurs 216 en parallèle. On obtient alorsNS1/NS2 = 4.

La figure 6 illustre une portion d'un corps de stator 4 pour réaliser un premieret un deuxième bobinages selon le deuxième mode de réalisation.

Le corps de stator représenté ici pour des raisons de simplification sous laforme d'une portion de stator plat est en fait annulaire. Le corps de stator 4s'étend entre un côté externe, côté culasse 212 et un côté interne côté rotor217. Cette portion de corps de stator comprend 10 encoches 202 quiaccueillent des conducteurs 216. Les numéros d'encoches sont précisés surla ligne 213 tandis que l'angle électrique exprimé en degré correspondant estprécisé sur la ligne 214.

Un petit trait vertical est ajouté sur chacun des conducteurs 216 du deuxièmebobinage 204.

Les numéros sur chacun des conducteurs 216 correspondent au numéro deleur enroulement de phase, les enroulements 1 à 3 appartenant au premierbobinage et les enroulements 4 à 6 appartenant au deuxième bobinage. C'est à dire "1" correspond au premier enroulement de phase 203.1 dupremier bobinage. "2" correspond au deuxième enroulement de phase 203.2du premier bobinage et "3" correspond au troisième enroulement de phase203.3 du premier bobinage. C'est à dire "4" correspond au premier enroulement de phase 204.1 dudeuxième bobinage. "5" correspond au deuxième enroulement de phase204.2 du deuxième bobinage et "6" correspond au troisième enroulement dephase 204.3 du deuxième bobinage.

Le signe avant le chiffre sur chacun des conducteurs 216 correspond ausens de parcours du conducteur par le courant. Ainsi, le signe positif signifie que le courant se dirige vers l'œil du lecteur et le signe négatif signifie que lecourant s'éloigne de l'œil du lecteur. L'ensemble du corps de stator 4 dont seulement une portion est montréecomprend 72 encoches avec deux conducteurs 216 par encoches et 16pôles magnétiques au stator. Ainsi, pour déterminer le nombre deconducteurs par enroulement de phase pour chacun des deux bobinages203 et 204 pour l'ensemble du stator, il suffit de compter le nombre deconducteurs par enroulement de phase pour les encoches 1 à 9 puis demultiplier par 8.

Un enroulement de phase du premier bobinage 203 comprend 32conducteurs = NC1. Tandis qu'un enroulement de phase du deuxièmebobinage 204 comprend 16 conducteurs = NC2.

On obtient alors, NC1/NC2= 2, ce qui implique P1/P2 = 2. Par ailleurs, dansles enroulements de phase du premier bobinage 203, les conducteurs 216sont en série, tandis que dans les enroulements de phase du deuxièmebobinage 204, les conducteurs 216 sont arrangés deux groupes deconducteurs en parallèle comme illustré sur la figure 5. Ce qui correspondavec une densité de courant égale dans les conducteurs 216 des deuxbobinages à U1= 48 volts et U2=12 volts déjà explicité pour le deuxièmemode de réalisation.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Machine électrique tournante (100) comportant un stator (50) et un rotor (2) à griffes ayant un axe géométrique de rotation (X) et disposé à l'intérieurdu stator (50), ledit stator (50) comprenant: - un corps de stator (4) comprenant des encoches (202) et muni de deuxfaces axiales (101, 102); - un premier (203) et un deuxième (204) bobinages qui comprennent desconducteurs (216) accueillis dans les encoches (202) du corps de stator (4),lesdits premier (203) et deuxième (204) bobinage formant des chignons (51,53) disposés respectivement au dessus des deux faces axiales (101, 102) ducorps de stator (4), le premier bobinage (203) étant associé à un onduleur(206) dit haute tension (U1) apte à délivrer une première puissance (P1)électrique et le deuxième bobinage (204) étant associé un onduleur (207) ditbasse tension (U2) apte à délivrer une deuxième puissance électrique (P2),la première puissance étant supérieure à la deuxième puissance, dans laquelle les premier et deuxième bobinages (203, 204) comprennentchacun au moins un enroulement de phase (203.1,204.1), caractérisé en ce que le ratio entre le nombre (NC1) de conducteurs (216)par enroulement de phase (203.1, 204.1) équivalent étoile du premierbobinage (203) et le nombre (NC2) de conducteurs (216) par enroulement dephase (203.1, 204.1) équivalent étoile du deuxième bobinage (204) est égalau ratio entre la première puissance électrique (P1) et la deuxièmepuissance électrique (P2).
2. 2. Machine électrique tournante (100) selon la revendication 1, caractérisé ence que le corps de stator (4) comprend 72 encoches (202).

   2. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que chacun des enroulements de phasecomprend des spires (201), une spire correspondant à deux groupes deconducteurs (216) successivement reliés d'un même enroulement de phaseet à la liaison entre ces deux groupes de conducteurs (216) s'étendant dans un des deux chignons (51, 53) et en ce que les spires (201) desenroulements de phase (204.1, 204.2, 204.3) du deuxième bobinage (204)comprennent au moins deux conducteurs (216) en parallèle.
3. 4. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que chaque bobinage (203, 204) est triphasé.
4. 3. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend 16 pôles magnétiques aurotor (2) et au stator (50). 4. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième bobinage (203,204) sont couplés sont en triangle.
5. 5. Machine électrique tournante (100) selon l'une quelconque desrevendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier et le deuxièmebobinage (203, 204) sont couplés sont en étoile.
6. 6. Machine électrique tournante (100) selon l'une quelconque desrevendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'un des premier ou deuxièmebobinages (203, 204) est couplé en étoile et l'autre est couplé en triangle.
7. 7. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce qu'en amont de leur connections auxonduleurs (206, 207), le premier et le deuxième bobinages (203, 204) sontisolés électriquement l'un de l'autre.
8. 8. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième bobinages(203, 204) sont formés par des épingles (211 ).
9. 9. Machine électrique tournante (100) selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième bobinage (203,204) comprennent deux conducteurs (216) par encoche (202).