WO2016207166A1 - Electric motor comprising isolated auxiliary winding - Google Patents

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WO2016207166A1
WO2016207166A1 PCT/EP2016/064319 EP2016064319W WO2016207166A1 WO 2016207166 A1 WO2016207166 A1 WO 2016207166A1 EP 2016064319 W EP2016064319 W EP 2016064319W WO 2016207166 A1 WO2016207166 A1 WO 2016207166A1
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WO
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auxiliary winding
motor according
winding
capacitors
conductors
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/064319
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French (fr)
Inventor
Bertrand Cassoret
Raphaël ROMARY
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Universite D'artois
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/16Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots for auxiliary purposes, e.g. damping or commutating
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/28Asynchronous induction motors having compensating winding for improving phase angle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
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    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to electric motors, including synchronous or asynchronous electric motors.
  • Electric motors in particular synchronous and asynchronous electric motors, are conventionally manufactured with a package of magnetic sheets defining notches receiving the electrical conductors of the stator winding.
  • the induction in the air gap is not perfectly sinusoidal due in particular to the notches, the magnetic saturation, the possible eccentricity of the rotor and, often, the supply by an electronic speed controller (inverter) delivering non-sinusoidal voltages.
  • the operation of the motor then gives rise to vibrations of magnetic origin and to harmonics of couples, induced by variable electromagnetic fields of different frequencies, which cause deformations of the stator. These vibrations can in particular, when their frequency coincides with mechanical resonance frequencies, be of relatively large amplitude and generate a harmful noise.
  • the invention aims to meet all or part of the above needs.
  • the invention proposes an electric motor comprising a stator having a bundle of plates defining notches receiving conductors of a main winding, the motor electrical further comprising an insulated passive circuit having an auxiliary winding wound in said notches, and capacitors associated with phase windings of said auxiliary winding.
  • electrically isolated passive circuit is meant a circuit which is not connected to the mains supplying the electric motor.
  • main winding must be understood that which is connected to the source of electrical energy, for example the three-phase network or a speed controller itself powered by the network.
  • the invention has many advantages.
  • the invention makes it possible, if desired, to attenuate the noises and variations of magnetic origin by reducing the intensity of the harmonic induction waves and their consequences. Among these consequences, one can cite the vibrations of the engine and the noise that they generate, the harmonics of torque, the harmonic losses, the electromagnetic emissions.
  • the capacitors bring a part of the reactive power required by the motor, which can lead to a drop in the reactive power supplied by the network, thus an improvement in the power factor and also makes it possible to reduce Joule losses to the stator as well as a part of the iron losses, due to the induction harmonics.
  • the invention offers a simple, reliable and inexpensive solution for simultaneously combating a set of problems encountered during operation of the motors, in particular synchronous or asynchronous motors, such as noise, current harmonics, the consumption and performance of the machine.
  • the isolated passive circuit may consist of an auxiliary winding wound in said notches, and capacitors associated with the phase windings of this auxiliary winding.
  • the phase windings of the auxiliary winding can in particular be coupled in a star or in a triangle. It should be noted here that the phase windings of the auxiliary winding can be connected in a star or in a triangle, independently of the star or delta coupling of the phase windings of the main winding.
  • the coupling of the capacitors can be star or triangle independently of the coupling of the auxiliary winding.
  • Auxiliary windings can alternatively be isolated from each other, each winding being connected to a capacitor.
  • phase windings of the auxiliary winding are preferably wound in said notches with the same number of poles and phase as the main winding. However, it is possible to wind the auxiliary winding with a spatial offset from the main winding or to use only some notches.
  • the capacitance value of the capacitors may be chosen to decrease the induction harmonics.
  • this capacitance value can be chosen such that the passive circuit has a resonant frequency greater than 20 Hz, preferably greater than 100 Hz, and / or less than 100 kHz, preferably less than 20 kHz, the frequency of induction harmonics whose attenuation is sought to be attenuated, being most often in this frequency range.
  • the induction harmonic whose frequency is chosen may be that whose presence is estimated to be the most harmful to the operation of the machine, for example due to a mechanical resonance. A study of the vibration spectra of the machine can make it possible to identify the most judicious frequency or frequencies to be eliminated.
  • the capacitance value of the capacitors may be chosen to reduce the harmonic induction waves and / or their consequences and / or the motor efficiency and / or the motor power factor.
  • the capacitance value of the capacitors can be chosen to provide reactive power, so as to increase the efficiency of the motor.
  • This value is chosen according to the characteristics of the machine, in particular the magnetizing impedance, the resistances and the leakage inductances of the windings.
  • the number of turns of the auxiliary winding is also a parameter to choose. This number influences the value of the phase inductance of the auxiliary winding, and therefore the value of the capacitors to be chosen.
  • the capacity value of the capacitors is chosen to reduce the consequences of high frequency induction harmonics, the resulting high impedance at the fundamental frequency causes the current in the auxiliary winding to be relatively low, and in particular may be less than a few percent of the nominal current flowing through the main winding.
  • the current flowing through the auxiliary winding can be of the same order of magnitude as the nominal current.
  • the auxiliary winding may be constituted by conductors of relatively small section, in particular less than or equal to that of the conductors of the main winding.
  • the section of the conductors is sized to withstand the intensities involved.
  • the conductors of the auxiliary winding may be of equal cross-sectional area. those of the main winding.
  • the necessary section of the conductors of the auxiliary winding will be even higher than the number of turns is low. The choice is a function of that of the capacitors.
  • the conductors of the auxiliary winding may preferably be arranged at the bottom of the notches, the conductors of the main winding being arranged radially between the gap and the conductors of the auxiliary winding.
  • the motor can in particular be a synchronous motor or an asynchronous motor.
  • the subject of the invention is also a method for optimizing an electric motor according to the invention, in particular for reducing the noise of magnetic origin of such an electric motor, in which the capacitance value of the capacitors of the capacitor is selected.
  • passive circuit isolated so that the resonant frequency of this circuit is less than or substantially equal to the frequency of a harmonic induction wave contributing to phenomena that are to be eliminated, which may be in particular at the origin noise and / or vibration.
  • the resonant frequency of the isolated passive circuit may for example be greater than 50%, preferably greater than 75%, more preferably greater than 90% of the frequency of the harmonic induction wave.
  • substantially equal it is necessary to understand that the resonant frequency of the isolated passive circuit differs by less than 10%, preferably less than 5%, from the frequency of the harmonic induction wave.
  • FIG. 1 diagrammatically represents an example of an asynchronous electric motor according to the invention
  • FIG. 2 is a partial section of an example of a stator according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an example of spatial distribution of the phase windings in the notches
  • FIG. 4 is an equivalent electrical diagram of the motor valid at the supply frequency of the network, and at harmonic frequencies when the harmonic phenomena originate from a non-sinusoidal power supply, by an electronic speed variator,
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 that is valid at the frequency of an induction harmonic when this harmonic originates from a phenomenon internal to the machine (in particular a phenomenon due to the notches, to the saturation or to the eccentricity) and not a non-sinusoidal power supply,
  • FIG. 6 is a sound pressure spectrum of a tested motor, without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 for the engine under test, after connection of the capacitors to the phase windings of the auxiliary winding,
  • FIG. 8 is a spectrum of the vibrations of the tested motor, without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
  • FIG. 9 is a view similar to FIG. 8 with capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
  • FIG. 10 is a spectrum of the current absorbed by the motor without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding, and
  • FIG. 1 shows schematically a three-phase asynchronous motor according to the invention, comprising a stator 10 and a rotor 20 rotating relative to the stator, both of which are separated by an air gap 30.
  • the rotor 20 is for example cage, with copper conductors or aluminum.
  • the stator 10 comprises a stator winding 11 comprising three phase windings 12u, 12v, 12w, coupled for example star-shaped as illustrated.
  • the three windings can in particular be coupled in a triangle.
  • the number of windings is a function of the number of phases.
  • the motor being three-phase, it has three coils.
  • the stator comprises an auxiliary winding 13 comprising three phase windings 14u, 14v, 14w.
  • the phase windings 14u, 14v and 14w of the auxiliary winding 13 are here star-connected.
  • each phase winding 14u, 14v, 14w is connected in series with a capacitor Cu, Cv, Cw, the capacitors Cu, Cv, Cw being moreover connected in a star.
  • the passive circuit thus formed an RLC circuit, is electrically isolated, that is to say that it is not connected to the electrical network supplying the motor or to the main winding.
  • the internal electrical resistance of the conductors of the phase windings corresponds to the resistance R of this passive circuit.
  • the electrical conductors of the phase windings 12u, 12v, 12w are received in notches 15 of the stator laminations, those of the coils of the auxiliary winding 13 are received in the same notches, as illustrated in FIG. 2.
  • the windings of the main winding 11 are arranged radially outside the windings of the auxiliary winding 13.
  • the main winding 11 is of the distributed type, with the conductors of each phase winding wound in several notches of the pack of sheets.
  • An example of a winding with four notches per phase and per pole is illustrated in FIG. 3, it being understood that the invention is not limited to a particular way of winding the main windings 11 and the auxiliary windings 13.
  • the windings of phase 14u, 14v, 14w of the auxiliary winding 13 are wound identically phase windings 12u, 12v, 12w of the main winding 11.
  • a simpler winding for the auxiliary winding is possible, however, which has the even number of phases and poles as the main winding but which is received in a smaller number of notches.
  • windings of the main winding 11 may be arranged radially inside the coils of the auxiliary winding.
  • FIG. 4 shows the equivalent electrical diagram of a phase of the motor, with the consecrated notations, which will therefore not be explained.
  • the passive circuit RLC constitutes in this diagram an additional branch connected in parallel, traversed by a current I ' a at the supply frequency.
  • FIG. 5 shows an equivalent electrical diagram for a fictitious harmonic current I with a harmonic pulse ⁇ 3 ⁇ 4, which would create the same harmonic induction as that created by the fundamental current. This scheme is particularly valid in the case where this harmonic induction originates from a phenomenon internal to the machine and not a non-sinusoidal supply.
  • the network is seen as a short circuit for this harmonic and as the auxiliary winding adds a branch in parallel to the others, it decreases the overall impedance of the assembly and causes an electromotive force ( below fem) induced lower e.
  • This feme is proportional to the harmonic induction to be fought and will be weaker as the impedance of the auxiliary winding will be weak, so the frequency close to the resonance.
  • the capacitance of the capacitor C ' a is thus advantageously adjusted in exemplary embodiments of the invention so that its association with the inductance L' a of the phase winding, minimizes the voltage of the capacitor.
  • the value of the capacitance can be chosen more or less, since it is also possible to play on the inductance of the phase winding of the auxiliary winding, according to its number of turns.
  • the number of turns of the winding of the auxiliary winding can be chosen accordingly, taking into account winding stresses, imposed for example by the size and the filling factor of the notches.
  • the machine tested is a three-phase 50 Hz motor with a nominal power of 11 kW, for which all stator windings are accessible, allowing only half of the conductors to be used as the main winding. The other half serves to form the auxiliary winding, each phase winding being connectable to a corresponding capacitor to form the passive RLC circuit.
  • the conductors of the auxiliary winding are thus spatially offset from the conductors of the main winding; better results being obtained when the motor is by construction coiled so that conductors of the main winding and those of the auxiliary winding are received in the same notches.
  • the main and auxiliary windings are here star-coupled.
  • the invention achieves a relatively high overall noise reduction in a simple manner.
  • the invention also makes it possible to reduce the electrical losses significantly, in this example by more than 6%, and to improve the efficiency by more than 2 points.
  • the auxiliary winding a smaller number of turns than for the main winding, and for example equal to one tenth of the number of turns of the main winding.
  • Capacitors with a capacitance of 11 ⁇ can be used and are only traversed by a current of about 70 mA, which makes it possible to use conductors of small section.
  • the auxiliary winding can thus easily be added to the existing notches, being for example arranged at the bottom of the notch, so as to reduce noise and vibrations.
  • the impact on the power factor is, however, almost zero and the impact on the losses relatively low, only the iron losses being reduced thanks to a more sinusoidal induction, but not the Joules losses.
  • capacitors with a capacitance of about 115 ⁇ can be used, connected to phase windings of the auxiliary inductance winding more important than in the previous case, for example the same number of turns as those of the main stator winding.
  • the space available to accommodate the auxiliary winding must be sufficient, ideally anticipated from the manufacture of the machine, except to accept that the useful power of the latter is lower.
  • the stator current for the same useful power increases from 19.6 to 15.2 A and the power factor from 0.73 to 0.92, the yield increasing from 81.7 to 83.3 %.
  • auxiliary winding may not be wound in all the notches of the stator, so as to simplify its implementation.
  • the motor can be powered not directly by the network, but via an electronic variable speed drive. This is very often the case for a synchronous or asynchronous electric motor.
  • the invention is particularly interesting in this case, because the non-sinusoidal supply is causing significant noise and vibration that the system effectively fights.
  • the example described is an asynchronous electric motor, such a motor being very widespread.
  • the invention notably makes it possible to improve the efficiency of the engine.
  • the invention applies to different types of electric motors, including synchronous electric motors.
  • the example described above is also a three-phase electric motor, but the invention applies to other types of polyphase electric motors, including electric motors comprising more than three phases.
  • the motor according to the invention may have fewer notches per poles and per phase for the auxiliary windings.
  • passive circuits may be used with different resonance frequencies or different capacitance and inductance values. These circuits are then electrically isolated from the main winding and also electrically isolated from each other. This can further improve the performance of the machine, choosing different resonance frequencies for the passive circuits used, corresponding to different phenomena to fight.
  • phase windings can also each be connected to a capacitor, without being coupled to each other.
  • the three phase windings 14u, 14v and 14w, and the capacitors Cu, Cv and Cw can still be connected in triangle-triangle, triangle-star, star-triangle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric motor comprising a stator (10) having a laminated core defining notches (15) receiving conductors of a main winding (11), characterised by the fact that the electric motor comprises an isolated passive circuit comprising an auxiliary winding (13) wound in said notches, and capacitors (Cu, Cv, Cw) associated with the phase windings (14u, 14v, 14w) of said auxiliary winding. The invention also relates to a method for optimising such an electric motor.

Description

Moteur électrique à enroulement auxiliaire isolé  Electric motor with auxiliary winding isolated
La présente invention concerne les moteurs électriques, notamment les moteurs électriques synchrones ou asynchrones.  The present invention relates to electric motors, including synchronous or asynchronous electric motors.
Les moteurs électriques, notamment les moteurs électriques synchrones et asynchrones, sont classiquement fabriqués avec un paquet de tôles magnétiques définissant des encoches recevant les conducteurs électriques de l'enroulement du stator. L'induction dans l'entrefer n'est pas parfaitement sinusoïdale en raison notamment des encoches, de la saturation magnétique, de l'excentricité éventuelle du rotor et, souvent, de l'alimentation par un variateur de vitesse électronique (onduleur) délivrant des tensions non sinusoïdales. Le fonctionnement du moteur donne alors lieu à des vibrations d'origine magnétique et à des harmoniques de couples, induites par des champs électromagnétiques variables de différentes fréquences, qui entraînent des déformations du stator. Ces vibrations peuvent notamment, lorsque leur fréquence coïncide avec des fréquences de résonance mécanique, être d'amplitude relativement importante et générer un bruit néfaste.  Electric motors, in particular synchronous and asynchronous electric motors, are conventionally manufactured with a package of magnetic sheets defining notches receiving the electrical conductors of the stator winding. The induction in the air gap is not perfectly sinusoidal due in particular to the notches, the magnetic saturation, the possible eccentricity of the rotor and, often, the supply by an electronic speed controller (inverter) delivering non-sinusoidal voltages. The operation of the motor then gives rise to vibrations of magnetic origin and to harmonics of couples, induced by variable electromagnetic fields of different frequencies, which cause deformations of the stator. These vibrations can in particular, when their frequency coincides with mechanical resonance frequencies, be of relatively large amplitude and generate a harmful noise.
II est connu d'agir sur les bruits et vibrations de manière active par une injection d'harmoniques de courant, qui crée des forces électromagnétiques s'opposant à celles à l'origine des vibrations. Cette technique nécessite toutefois une électronique performante et relativement difficile à mettre en œuvre.  It is known to act on noise and vibrations actively by injecting current harmonics, which creates electromagnetic forces opposing those at the origin of the vibrations. This technique, however, requires a high performance electronics and relatively difficult to implement.
Il demeure ainsi un besoin pour diminuer ce bruit d'origine magnétique, d'une façon simple et économique.  There remains a need to reduce this noise of magnetic origin, in a simple and economical way.
Par ailleurs, il est évidemment souhaitable d'améliorer autant que possible l'efficacité énergétique des moteurs pour satisfaire aux normes de plus exigeantes en ce domaine.  Furthermore, it is obviously desirable to improve as much as possible the energy efficiency of the engines to meet the standards of more demanding in this area.
Il existe encore un intérêt pour diminuer les harmoniques de courant absorbé sur le réseau, pour répondre aux normes de pollution électromagnétique les plus strictes. La solution existante consistant à placer sur le réseau électrique en amont du moteur un filtre passif nécessite, pour filtrer de façon efficace les harmoniques, des inductances qui peuvent s'avérer volumineuses et génératrices de pertes. Des filtres actifs qui s'adaptent en permanence existent, mais ceux-ci utilisent une électronique complexe et coûteuse.  There is still interest in reducing the harmonics of current absorbed on the network, to meet the most stringent electromagnetic pollution standards. The existing solution of placing a passive filter on the electrical network upstream of the motor requires inductances which can be bulky and generate losses in order to effectively filter the harmonics. Active filters that adapt permanently exist, but they use complex and expensive electronics.
L'invention vise à répondre à tout ou partie des besoins ci-dessus. À cette fin, l'invention propose un moteur électrique comportant un stator ayant un paquet de tôles définissant des encoches recevant des conducteurs d'un enroulement principal, le moteur électrique comportant en outre un circuit passif isolé comportant un enroulement auxiliaire bobiné dans lesdites encoches, et des condensateurs associés à des bobinages de phase de cet enroulement auxiliaire. The invention aims to meet all or part of the above needs. To this end, the invention proposes an electric motor comprising a stator having a bundle of plates defining notches receiving conductors of a main winding, the motor electrical further comprising an insulated passive circuit having an auxiliary winding wound in said notches, and capacitors associated with phase windings of said auxiliary winding.
Par « circuit passif isolé électriquement », il faut comprendre un circuit qui n'est pas relié au réseau qui alimente le moteur électrique.  By "electrically isolated passive circuit" is meant a circuit which is not connected to the mains supplying the electric motor.
Par « enroulement principal » il faut comprendre celui qui est relié à la source d'énergie électrique, par exemple le réseau triphasé ou un variateur de vitesse lui-même alimenté par le réseau.  By "main winding" must be understood that which is connected to the source of electrical energy, for example the three-phase network or a speed controller itself powered by the network.
L'invention présente de nombreux avantages.  The invention has many advantages.
Tout d'abord, elle permet d'éviter une solution à circuit électronique actif, coûteuse. Le moteur gagne ainsi en fiabilité et peut être fabriqué avec un coût réduit.  First, it avoids an expensive electronic circuit solution. The engine thus gains in reliability and can be manufactured at a reduced cost.
L'invention permet, si on le souhaite, d'atténuer les bruits et variations d'origine magnétique en diminuant l'intensité des ondes d'induction harmoniques et leurs conséquences. Parmi ces conséquences, on peut notamment citer les vibrations du moteur et le bruit qu'elles engendrent, les harmoniques de couple, les pertes harmoniques, les émissions électromagnétiques.  The invention makes it possible, if desired, to attenuate the noises and variations of magnetic origin by reducing the intensity of the harmonic induction waves and their consequences. Among these consequences, one can cite the vibrations of the engine and the noise that they generate, the harmonics of torque, the harmonic losses, the electromagnetic emissions.
Par ailleurs, les condensateurs amènent une part de la puissance réactive nécessaire au moteur, ce qui peut entraîner une baisse de la puissance réactive fournie par le réseau, donc une amélioration du facteur de puissance et permet également de réduire les pertes Joules au stator ainsi qu'une partie des pertes fer, due aux harmoniques d'induction.  In addition, the capacitors bring a part of the reactive power required by the motor, which can lead to a drop in the reactive power supplied by the network, thus an improvement in the power factor and also makes it possible to reduce Joule losses to the stator as well as a part of the iron losses, due to the induction harmonics.
Il est remarquable que l'invention offre une solution simple, fiable et peu coûteuse permettant de lutter simultanément contre un ensemble de problèmes rencontrés lors du fonctionnement des moteurs, notamment des moteurs synchrones ou asynchrones, tels que le bruit, les harmoniques de courant, la consommation et le rendement de la machine.  It is remarkable that the invention offers a simple, reliable and inexpensive solution for simultaneously combating a set of problems encountered during operation of the motors, in particular synchronous or asynchronous motors, such as noise, current harmonics, the consumption and performance of the machine.
Selon la valeur que l'on donne à la capacité des condensateurs, il est toutefois possible de privilégier l'optimisation de la machine soit pour chercher à lutter le plus efficacement possible contre les bruits et vibrations d'origine magnétique, soit pour chercher à améliorer au mieux l'efficacité énergétique, comme détaillé plus loin.  Depending on the value given to the capacity of the capacitors, however, it is possible to focus on optimizing the machine either to try to fight as effectively as possible against noise and vibrations of magnetic origin, or to seek to improve at best energy efficiency, as detailed below.
Le circuit passif isolé peut consister en un enroulement auxiliaire bobiné dans lesdites encoches, et des condensateurs associés aux bobinages de phase de cet enroulement auxiliaire. Les bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire peuvent notamment être couplés en étoile ou en triangle. Il est à noter ici que les bobinages de phases de l'enroulement auxiliaire peuvent être reliés en étoile ou en triangle, indépendamment du couplage étoile ou triangle des bobinages de phase de l'enroulement principal. The isolated passive circuit may consist of an auxiliary winding wound in said notches, and capacitors associated with the phase windings of this auxiliary winding. The phase windings of the auxiliary winding can in particular be coupled in a star or in a triangle. It should be noted here that the phase windings of the auxiliary winding can be connected in a star or in a triangle, independently of the star or delta coupling of the phase windings of the main winding.
De la même façon, le couplage des condensateurs peut être étoile ou triangle indépendamment du couplage de l'enroulement auxiliaire.  In the same way, the coupling of the capacitors can be star or triangle independently of the coupling of the auxiliary winding.
Les bobinages auxiliaires peuvent en variante être isolés les uns des autres, chaque bobinage étant connecté à un condensateur.  Auxiliary windings can alternatively be isolated from each other, each winding being connected to a capacitor.
Les bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire sont de préférence bobinés dans lesdites encoches avec le même nombre de pôles et de phase que l'enroulement principal. Il est toutefois possible de bobiner l'enroulement auxiliaire avec un décalage spatial par rapport à l'enroulement principal ou de n'utiliser que certaines encoches.  The phase windings of the auxiliary winding are preferably wound in said notches with the same number of poles and phase as the main winding. However, it is possible to wind the auxiliary winding with a spatial offset from the main winding or to use only some notches.
Comme indiqué plus haut, la valeur de la capacité des condensateurs peut être choisie pour diminuer les harmoniques d'induction. En particulier, cette valeur de capacité peut être choisie de telle sorte que le circuit passif ait une fréquence de résonance supérieure à 20 Hz, de préférence supérieure à 100 Hz, et/ou inférieure à 100 kHz, de préférence inférieure à 20 kHz, la fréquence des harmoniques d'induction dont on cherche à atténuer l'intensité étant le plus souvent dans cette plage de fréquences. L'harmonique d'induction dont on choisit la fréquence peut être celle dont la présence est estimée nuire le plus au fonctionnement de la machine, en raison par exemple d'une résonance mécanique. Une étude des spectres de vibration de la machine peut permettre d'identifier la ou les fréquences les plus judicieuses à éliminer.  As indicated above, the capacitance value of the capacitors may be chosen to decrease the induction harmonics. In particular, this capacitance value can be chosen such that the passive circuit has a resonant frequency greater than 20 Hz, preferably greater than 100 Hz, and / or less than 100 kHz, preferably less than 20 kHz, the frequency of induction harmonics whose attenuation is sought to be attenuated, being most often in this frequency range. The induction harmonic whose frequency is chosen may be that whose presence is estimated to be the most harmful to the operation of the machine, for example due to a mechanical resonance. A study of the vibration spectra of the machine can make it possible to identify the most judicious frequency or frequencies to be eliminated.
La valeur de la capacité des condensateurs peut être choisie pour réduire les ondes d'induction harmoniques et/ou leurs conséquences et/ou le rendement du moteur et/ou le facteur de puissance du moteur.  The capacitance value of the capacitors may be chosen to reduce the harmonic induction waves and / or their consequences and / or the motor efficiency and / or the motor power factor.
Ainsi, la valeur de la capacité des condensateurs peut être choisie de façon à apporter de la puissance réactive, de façon à augmenter le rendement du moteur. Cette valeur est choisie en fonction des caractéristiques de la machine, notamment de l'impédance magnétisante, des résistances et des inductances de fuites des enroulements. Le nombre de spires de l'enroulement auxiliaire est également un paramètre à choisir. Ce nombre influe sur la valeur de l'inductance de phase de l'enroulement auxiliaire, et donc sur la valeur des condensateurs à choisir. Dans le cas où la valeur de capacité des condensateurs est choisie pour réduire les conséquences des harmoniques d'induction à fréquence élevée, l'impédance élevée qui en résulte à la fréquence du fondamental fait que le courant dans l'enroulement auxiliaire est relativement faible, et notamment peut être inférieur à quelques pourcents du courant nominal parcourant l'enroulement principal. Thus, the capacitance value of the capacitors can be chosen to provide reactive power, so as to increase the efficiency of the motor. This value is chosen according to the characteristics of the machine, in particular the magnetizing impedance, the resistances and the leakage inductances of the windings. The number of turns of the auxiliary winding is also a parameter to choose. This number influences the value of the phase inductance of the auxiliary winding, and therefore the value of the capacitors to be chosen. In case the capacity value of the capacitors is chosen to reduce the consequences of high frequency induction harmonics, the resulting high impedance at the fundamental frequency causes the current in the auxiliary winding to be relatively low, and in particular may be less than a few percent of the nominal current flowing through the main winding.
Dans le cas où l'on cherche à accroître le rendement du moteur, le courant parcourant l'enroulement auxiliaire peut être du même ordre de grandeur que le courant nominal.  In the case where it is sought to increase the efficiency of the motor, the current flowing through the auxiliary winding can be of the same order of magnitude as the nominal current.
La solution proposée ici trouve a priori à s'appliquer quelle que soit la gamme de puissance du moteur électrique concerné.  The solution proposed here is a priori applicable regardless of the power range of the electric motor concerned.
Cependant, dans le cas où l'on cherche à diminuer principalement les harmoniques d'induction, l'enroulement auxiliaire peut être constitué par des conducteurs de section relativement faible, notamment inférieure ou égale à celle des conducteurs de l'enroulement principal. Lorsqu'un apport de puissance réactive est recherché, la section des conducteurs est dimensionnée pour supporter les intensités en jeu. Ainsi, dans des exemples de mise en œuvre de l'invention, les conducteurs de l'enroulement auxiliaire peuvent être de section égale à ceux de l'enroulement principal. D'une manière générale, la section nécessaire des conducteurs de l'enroulement auxiliaire sera d'autant plus élevée que le nombre de spires est faible. Le choix est fonction de celui des condensateurs.  However, in the case where it is sought to decrease mainly the induction harmonics, the auxiliary winding may be constituted by conductors of relatively small section, in particular less than or equal to that of the conductors of the main winding. When a reactive power supply is sought, the section of the conductors is sized to withstand the intensities involved. Thus, in exemplary embodiments of the invention, the conductors of the auxiliary winding may be of equal cross-sectional area. those of the main winding. In general, the necessary section of the conductors of the auxiliary winding will be even higher than the number of turns is low. The choice is a function of that of the capacitors.
Les conducteurs de l'enroulement auxiliaire peuvent de préférence être disposés au fond des encoches, les conducteurs de l'enroulement principal étant disposés radialement entre l'entrefer et les conducteurs de l'enroulement auxiliaire.  The conductors of the auxiliary winding may preferably be arranged at the bottom of the notches, the conductors of the main winding being arranged radially between the gap and the conductors of the auxiliary winding.
Le moteur peut notamment être un moteur synchrone ou un moteur asynchrone.  The motor can in particular be a synchronous motor or an asynchronous motor.
L'invention a encore pour objet un procédé d'optimisation d'un moteur électrique selon l'invention, notamment de réduction du bruit d'origine magnétique d'un tel moteur électrique, dans lequel on choisit la valeur de la capacité des condensateurs du circuit passif isolé de telle sorte que la fréquence de résonance de ce circuit soit inférieure ou sensiblement égale à la fréquence d'une onde d'induction harmonique contribuant à des phénomènes que l'on cherche à éliminer, qui peuvent notamment être à l'origine de bruits et/ou de vibrations. La fréquence de résonance du circuit passif isolé peut par exemple être supérieure à 50 %, de préférence supérieure à 75 %, de préférence encore supérieure à 90 % de la fréquence de l'onde d'induction harmonique. Par « sensiblement égale », il faut comprendre que la fréquence de résonance du circuit passif isolé diffère de moins de 10 %, de préférence de moins de 5 %, de la fréquence de l'onde d'induction harmonique. The subject of the invention is also a method for optimizing an electric motor according to the invention, in particular for reducing the noise of magnetic origin of such an electric motor, in which the capacitance value of the capacitors of the capacitor is selected. passive circuit isolated so that the resonant frequency of this circuit is less than or substantially equal to the frequency of a harmonic induction wave contributing to phenomena that are to be eliminated, which may be in particular at the origin noise and / or vibration. The resonant frequency of the isolated passive circuit may for example be greater than 50%, preferably greater than 75%, more preferably greater than 90% of the frequency of the harmonic induction wave. By "substantially equal", it is necessary to understand that the resonant frequency of the isolated passive circuit differs by less than 10%, preferably less than 5%, from the frequency of the harmonic induction wave.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé sur lequel :  The invention will be better understood on reading the following detailed description, non-limiting examples of implementation thereof, and on examining the appended drawing in which:
- la figure 1 représente schématiquement un exemple de moteur électrique asynchrone selon l'invention,  FIG. 1 diagrammatically represents an example of an asynchronous electric motor according to the invention,
- la figure 2 est une coupe partielle d'un exemple de stator selon l'invention, FIG. 2 is a partial section of an example of a stator according to the invention,
- la figure 3 illustre un exemple de distribution spatiale des bobinages de phase dans les encoches, FIG. 3 illustrates an example of spatial distribution of the phase windings in the notches,
- la figure 4 est un schéma électrique équivalent du moteur valable à la fréquence d'alimentation du réseau, et aux fréquences harmoniques lorsque les phénomènes harmoniques ont pour origine une alimentation non-sinusoïdale, par variateur de vitesse électronique,  FIG. 4 is an equivalent electrical diagram of the motor valid at the supply frequency of the network, and at harmonic frequencies when the harmonic phenomena originate from a non-sinusoidal power supply, by an electronic speed variator,
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 valable à la fréquence d'une harmonique d'induction lorsque cette harmonique a pour origine un phénomène interne à la machine (notamment un phénomène dû aux encoches, à la saturation ou à l'excentricité) et non une alimentation non-sinusoïdale,  FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 that is valid at the frequency of an induction harmonic when this harmonic originates from a phenomenon internal to the machine (in particular a phenomenon due to the notches, to the saturation or to the eccentricity) and not a non-sinusoidal power supply,
- la figure 6 est un spectre de pression acoustique d'un moteur testé, sans condensateurs connectés aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire,  FIG. 6 is a sound pressure spectrum of a tested motor, without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
- la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 pour le moteur testé, après connexion des condensateurs aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire,  FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 for the engine under test, after connection of the capacitors to the phase windings of the auxiliary winding,
- la figure 8 est un spectre des vibrations du moteur testé, sans condensateurs connectés aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire,  FIG. 8 is a spectrum of the vibrations of the tested motor, without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
- la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 avec des condensateurs connectés aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire,  FIG. 9 is a view similar to FIG. 8 with capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding,
- la figure 10 est un spectre du courant absorbé par le moteur sans condensateurs connectés aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire, et  FIG. 10 is a spectrum of the current absorbed by the motor without capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding, and
- la figure 11 est une vue analogue à la figure 10, avec des condensateurs connectés aux bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire. On a représenté de façon schématique à la figure 1 un moteur asynchrone triphasé conforme à l'invention, comportant un stator 10 et un rotor 20 tournant relativement au stator, les deux étant séparés par un entrefer 30. - Figure 11 is a view similar to Figure 10, with capacitors connected to the phase windings of the auxiliary winding. FIG. 1 shows schematically a three-phase asynchronous motor according to the invention, comprising a stator 10 and a rotor 20 rotating relative to the stator, both of which are separated by an air gap 30.
Le rotor 20 est par exemple à cage, avec des conducteurs en cuivre ou en aluminium.  The rotor 20 is for example cage, with copper conductors or aluminum.
Le stator 10 comporte un enroulement statorique 11 comportant trois bobinages de phase 12u, 12v, 12w, couplés par exemple en étoile comme illustré. En variante, les trois bobinages peuvent notamment être couplés en triangle.  The stator 10 comprises a stator winding 11 comprising three phase windings 12u, 12v, 12w, coupled for example star-shaped as illustrated. As a variant, the three windings can in particular be coupled in a triangle.
Il est à noter ici que le nombre de bobinages est fonction du nombre de phases. En l'espèce, le moteur étant triphasé, il comporte trois bobinages.  It should be noted here that the number of windings is a function of the number of phases. In this case, the motor being three-phase, it has three coils.
Tel qu'illustré, le stator comporte un enroulement auxiliaire 13 comportant trois bobinages de phase 14u, 14v, 14w. Les bobinages de phase 14u, 14v et 14w de l'enroulement auxiliaire 13 sont ici reliés en étoile. En outre, tel que cela est représenté à la figure 1, chaque bobinage de phase 14u, 14v, 14w est relié en série à un condensateurs Cu, Cv, Cw, les condensateurs Cu, Cv, Cw étant par ailleurs connectés en étoile.  As illustrated, the stator comprises an auxiliary winding 13 comprising three phase windings 14u, 14v, 14w. The phase windings 14u, 14v and 14w of the auxiliary winding 13 are here star-connected. In addition, as shown in FIG. 1, each phase winding 14u, 14v, 14w is connected in series with a capacitor Cu, Cv, Cw, the capacitors Cu, Cv, Cw being moreover connected in a star.
Le circuit passif ainsi constitué, un circuit RLC, est isolé électriquement, c'est- à-dire qu'il n'est pas relié au réseau électrique alimentant le moteur ni à l'enroulement principal.  The passive circuit thus formed, an RLC circuit, is electrically isolated, that is to say that it is not connected to the electrical network supplying the motor or to the main winding.
La résistance électrique interne des conducteurs des bobinages de phase correspond à la résistance R de ce circuit passif.  The internal electrical resistance of the conductors of the phase windings corresponds to the resistance R of this passive circuit.
De préférence, les conducteurs électriques des bobinages de phase 12u, 12v, 12w sont reçus dans des encoches 15 du paquet de tôles statorique, ceux des bobinages de l'enroulement auxiliaire 13 sont reçus dans les mêmes encoches, comme illustré à la figure 2. De préférence, les bobinages de l'enroulement principal 11 sont disposés radialement à l'extérieur des bobinages de l'enroulement auxiliaire 13. L'enroulement principal 11 est du type distribué, avec les conducteurs de chaque bobinage de phase bobinés dans plusieurs encoches du paquet de tôles. Un exemple de bobinage à quatre encoches par phase et par pôle est illustré sur la figure 3, étant entendu que l'invention n'est pas limitée à une façon particulière de bobiner les enroulements principal 11 et auxiliaire 13. De préférence, les bobinages de phase 14u, 14v, 14w de l'enroulement auxiliaire 13 sont bobinés à l'identique des bobinages de phase 12u, 12v, 12w de l'enroulement principal 11. Un bobinage plus simple pour l'enroulement auxiliaire est cependant possible, qui a le même nombre de phases et de pôles que l'enroulement principal mais qui est reçu dans un nombre moins important d'encoches. Preferably, the electrical conductors of the phase windings 12u, 12v, 12w are received in notches 15 of the stator laminations, those of the coils of the auxiliary winding 13 are received in the same notches, as illustrated in FIG. 2. Preferably, the windings of the main winding 11 are arranged radially outside the windings of the auxiliary winding 13. The main winding 11 is of the distributed type, with the conductors of each phase winding wound in several notches of the pack of sheets. An example of a winding with four notches per phase and per pole is illustrated in FIG. 3, it being understood that the invention is not limited to a particular way of winding the main windings 11 and the auxiliary windings 13. Preferably, the windings of phase 14u, 14v, 14w of the auxiliary winding 13 are wound identically phase windings 12u, 12v, 12w of the main winding 11. A simpler winding for the auxiliary winding is possible, however, which has the even number of phases and poles as the main winding but which is received in a smaller number of notches.
Il est également possible que les bobinages de l'enroulement principal 1 1 soient disposés radialement à l'intérieur des bobinages de l'enroulement auxiliaire 13  It is also possible for the windings of the main winding 11 to be arranged radially inside the coils of the auxiliary winding.
On a représenté à la figure 4 le schéma électrique équivalent d'une phase du moteur, avec les notations consacrées, qui ne seront donc pas explicitées. Le circuit passif RLC constitue dans ce schéma une branche additionnelle reliée en parallèle, parcourue par un courant I'a à la fréquence d'alimentation. FIG. 4 shows the equivalent electrical diagram of a phase of the motor, with the consecrated notations, which will therefore not be explained. The passive circuit RLC constitutes in this diagram an additional branch connected in parallel, traversed by a current I ' a at the supply frequency.
On a représenté à la figure 5 un schéma électrique équivalent pour un courant harmonique fictif I à une pulsation harmonique ο¾, qui créerait la même induction harmonique que celle créée par le fondamental du courant. Ce schéma est particulièrement valable dans le cas où cette induction harmonique a pour origine un phénomène interne à la machine et non une alimentation non-sinusoïdale.  FIG. 5 shows an equivalent electrical diagram for a fictitious harmonic current I with a harmonic pulse ο¾, which would create the same harmonic induction as that created by the fundamental current. This scheme is particularly valid in the case where this harmonic induction originates from a phenomenon internal to the machine and not a non-sinusoidal supply.
Sur le schéma de la figure 5, le réseau est vu comme un court-circuit pour cette harmonique et comme l'enroulement auxiliaire ajoute une branche en parallèle aux autres, cela diminue l'impédance globale de l'ensemble et entraîne une force électromotrice (ci- après f.e.m.) induite e plus faible.  In the diagram of Figure 5, the network is seen as a short circuit for this harmonic and as the auxiliary winding adds a branch in parallel to the others, it decreases the overall impedance of the assembly and causes an electromotive force ( below fem) induced lower e.
Cette f.e.m e est proportionnelle à l'induction harmonique à combattre et sera d'autant plus faible que l'impédance de l'enroulement auxiliaire sera faible, donc la fréquence proche de la résonance. La capacité du condensateur C'a est ainsi avantageusement ajustée dans des exemples de mise en œuvre de l'invention pour que son association avec l'inductance L'a du bobinage de phase, minimise la f.e.m. e. This feme is proportional to the harmonic induction to be fought and will be weaker as the impedance of the auxiliary winding will be weak, so the frequency close to the resonance. The capacitance of the capacitor C ' a is thus advantageously adjusted in exemplary embodiments of the invention so that its association with the inductance L' a of the phase winding, minimizes the voltage of the capacitor.
Dans le cas d'une alimentation non-sinusoïdale, le schéma de la figure 4 est valable aux fréquences harmoniques et la f.e.m. harmonique aux bornes de L¾ est réduite pour les même raisons.  In the case of a non-sinusoidal power supply, the diagram of FIG. 4 is valid at harmonic frequencies and the f.e.m. harmonic across L¾ is reduced for the same reasons.
En fonction de la valeur de la pulsation ω des phénomènes à combattre, la valeur de la capacité peut être choisie plus ou moins grande, puisqu'il est également possible de jouer sur l'inductance du bobinage de phase de l'enroulement auxiliaire, selon son nombre de spires.  Depending on the value of the pulsation ω of the phenomena to be controlled, the value of the capacitance can be chosen more or less, since it is also possible to play on the inductance of the phase winding of the auxiliary winding, according to its number of turns.
Plus la valeur de la capacité est grande, plus la puissance réactive fournie est importante, ce qui peut contribuer à diminuer le courant absorbé et les pertes. Pour une pulsation ω élevée des phénomènes à combattre, une faible valeur de capacité suffit et l'enroulement auxiliaire peut être parcouru par un courant relativement faible ; sa réalisation ne nécessite alors que peu de conducteurs de faible section. Cela permet une diminution du bruit et des vibrations d'origine magnétique, mais apporte une contribution relativement faible à l'amélioration du rendement et du facteur de puissance. The higher the value of the capacitance, the higher the reactive power supplied, which can contribute to reducing the current absorbed and the losses. For a high puls pulsation of the phenomena to be fought, a low capacitance value is sufficient and the auxiliary winding can be traversed by a relatively weak current; its realization then requires only a small number of drivers. This allows a reduction in magnetic noise and vibration, but makes a relatively small contribution to improving efficiency and power factor.
Ainsi, on peut être amené à privilégier une valeur de capacité plus ou moins importante selon que l'on cherche à privilégier l'amélioration du rendement ou l'atténuation du bruit des vibrations d'origine magnétique. Le nombre de spires du bobinage de l'enroulement auxiliaire peut être choisi en conséquence, en tenant compte des contraintes de bobinage, imposées par exemple par la taille et le coefficient de remplissage des encoches.  Thus, it may be necessary to favor a more or less important capacity value according to whether one seeks to favor the improvement of the yield or the attenuation of the noise of the vibrations of magnetic origin. The number of turns of the winding of the auxiliary winding can be chosen accordingly, taking into account winding stresses, imposed for example by the size and the filling factor of the notches.
Essai  Trial
La machine testée est un moteur triphasé 50 Hz de puissance nominale 11 kW, pour lequel tous les bobinages du stator sont accessibles, ce qui permet de n'utiliser que la moitié des conducteurs pour constituer l'enroulement principal. L'autre moitié sert à former l'enroulement auxiliaire, chaque bobinage de phase pouvant être connecté à un condensateur correspondant pour constituer le circuit RLC passif.  The machine tested is a three-phase 50 Hz motor with a nominal power of 11 kW, for which all stator windings are accessible, allowing only half of the conductors to be used as the main winding. The other half serves to form the auxiliary winding, each phase winding being connectable to a corresponding capacitor to form the passive RLC circuit.
Dans la machine testée, les conducteurs de l'enroulement auxiliaire sont ainsi décalés spatialement des conducteurs de l'enroulement principal; des résultats meilleurs étant obtenus lorsque le moteur est par construction bobiné de telle sorte que des conducteurs de l'enroulement principal et ceux de l'enroulement auxiliaire soient reçus dans les mêmes encoches. Les enroulements principal et auxiliaire sont ici couplés en étoile.  In the machine tested, the conductors of the auxiliary winding are thus spatially offset from the conductors of the main winding; better results being obtained when the motor is by construction coiled so that conductors of the main winding and those of the auxiliary winding are received in the same notches. The main and auxiliary windings are here star-coupled.
Les performances mesurées dans cet essai sont les suivantes :  The performance measured in this test is as follows:
Sans Condensateur Avec 3 condensateurs de  Capacitorless With 3 capacitors
120 μΡ reliés en étoile 120 μΡ connected in star
Courant absorbé 15,3 A 9,77 A Absorbed current 15.3 A 9.77 A
Puissance active absorbée 1725 W 1618 W  Active power absorbed 1725 W 1618 W
Puissance réactive absorbée 8455 VAR 5267 VAR  Reactive power absorbed 8455 VAR 5267 VAR
Facteur de puissance 0,2 0,3  Power factor 0.2 0.3
Rendement estimé (la charge 34,8 % 37 %  Estimated yield (load 34.8% 37%
entraînée ici nécessite peu de driven here requires little
puissance) power)
Courant dans l'enroulement 0 A le = 7,6 A  Current in the winding 0 A = 7.6 A
auxiliaire auxiliary
Bruit global 75 dB 70 dB  Overall noise 75 dB 70 dB
Bruit à 850 Hz 69 dB 58 dB Si l'on compare les figures 6 et 7, on voit que l'invention permet de diminuer le bruit global de 5 dB, celui-ci passant de 75 dB à 70 dB. Le spectre des vibrations donné aux figures 8 et 9 met en évidence que certaines vibrations sont supprimées, notamment entre 800 et 1200 Hz. Si l'on se reporte aux figures 10 et 11, on constate que l'on diminue l'intensité de certaines raies du spectre. Noise at 850 Hz 69 dB 58 dB If we compare Figures 6 and 7, we see that the invention reduces the overall noise of 5 dB, the latter from 75 dB to 70 dB. The vibration spectrum given in FIGS. 8 and 9 shows that certain vibrations are suppressed, in particular between 800 and 1200 Hz. Referring to FIGS. 10 and 11, it can be seen that the intensity of certain spectrum lines.
Ainsi, l'invention permet d'obtenir une réduction du bruit global relativement élevée, d'une façon simple. L'invention permet également de diminuer les pertes électriques signifïcativement, dans cet exemple de plus de 6%, et d'améliorer le rendement de plus de 2 points.  Thus, the invention achieves a relatively high overall noise reduction in a simple manner. The invention also makes it possible to reduce the electrical losses significantly, in this example by more than 6%, and to improve the efficiency by more than 2 points.
D'autres essais effectués en charge confirment ces résultats, l'amélioration du facteur de puissance étant encore plus importante.  Other tests carried out in load confirm these results, the improvement of the power factor being even more important.
Des calculs théoriques sur une machine de puissance nominale 15 kW, prévue pour fonctionner sur 50 Hz, à six pôles, montrent que la machine génère un bruit gênant à environ 3600 Hz, dû aux phénomènes électromagnétiques, ce bruit étant accompagné de vibrations et d'harmoniques de courant absorbé et de couple. Étant donné que la fréquence du phénomène d'harmoniques à combattre est relativement élevée, un choix peut être effectué entre d'une part la priorité à la réduction des conséquences des ondes d'induction harmoniques, et d'autre part la priorité à la réduction des pertes et de la puissance réactive consommée. Les conséquences des ondes d'induction harmoniques comprennent notamment les vibrations, le bruit, les harmoniques de couple, les pertes harmoniques, les émissions électromagnétiques.  Theoretical calculations on a machine with a nominal power of 15 kW, designed to operate on 50 Hz, with six poles, show that the machine generates an annoying noise at around 3600 Hz, due to electromagnetic phenomena, this noise being accompanied by vibrations and vibrations. harmonics of absorbed current and torque. Since the frequency of the harmonic phenomenon to be combated is relatively high, a choice can be made between on the one hand the priority to the reduction of the consequences of the harmonic induction waves, and on the other hand the priority to the reduction losses and reactive power consumed. The consequences of harmonic induction waves include vibrations, noise, harmonic harmonics, harmonic losses, electromagnetic emissions.
Dans le premier cas, on peut choisir pour l'enroulement auxiliaire un nombre de spires plus faible que pour l'enroulement principal, et par exemple égal à un dixième du nombre de spires de l'enroulement principal. Des condensateurs de capacité de 11 μΡ peuvent être utilisés et ne sont parcourus que par un courant de 70 mA environ, ce qui permet d'utiliser des conducteurs de faible section. L'enroulement auxiliaire peut ainsi facilement être ajouté dans les encoches existantes, étant par exemple disposé en fond d'encoche, de manière à diminuer les bruits et les vibrations. L'impact sur le facteur de puissance est toutefois quasi-nul et l'impact sur les pertes relativement faible, seules les pertes fer étant réduites grâce à une induction plus sinusoïdale, mais non les pertes Joules.  In the first case, it is possible to choose for the auxiliary winding a smaller number of turns than for the main winding, and for example equal to one tenth of the number of turns of the main winding. Capacitors with a capacitance of 11 μΡ can be used and are only traversed by a current of about 70 mA, which makes it possible to use conductors of small section. The auxiliary winding can thus easily be added to the existing notches, being for example arranged at the bottom of the notch, so as to reduce noise and vibrations. The impact on the power factor is, however, almost zero and the impact on the losses relatively low, only the iron losses being reduced thanks to a more sinusoidal induction, but not the Joules losses.
Dans le second cas, des condensateurs de capacité d'environ 115 μΡ peuvent être utilisés, connectés à des bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire d'inductance plus importante que dans le cas précédent, par exemple de même nombre de spires que ceux de l'enroulement statorique principal. In the second case, capacitors with a capacitance of about 115 μΡ can be used, connected to phase windings of the auxiliary inductance winding more important than in the previous case, for example the same number of turns as those of the main stator winding.
Un courant d'environ 7,5 A circule dans les conducteurs de l'enroulement auxiliaire, ce qui impose une section relativement importante aux conducteurs, de sorte que l'enroulement auxiliaire prend une place non négligeable au stator et ne peut pas toujours être rajouté sur une machine déjà bobinée et non prévue à cet effet. La place disponible pour accueillir l'enroulement auxiliaire doit être suffisante, dans l'idéal prévue dès la fabrication de la machine, sauf à accepter que la puissance utile de celle-ci soit plus faible. Dans cet exemple, le courant statorique pour une même puissance utile passe de 19,6 à 15,2 A et le facteur de puissance de 0,73 à 0,92, le rendement progressant quant à lui de 81,7 à 83,3%.  A current of about 7.5 A flows in the conductors of the auxiliary winding, which imposes a relatively large section to the conductors, so that the auxiliary winding takes a significant place in the stator and can not always be added on a machine already wound and not provided for this purpose. The space available to accommodate the auxiliary winding must be sufficient, ideally anticipated from the manufacture of the machine, except to accept that the useful power of the latter is lower. In this example, the stator current for the same useful power increases from 19.6 to 15.2 A and the power factor from 0.73 to 0.92, the yield increasing from 81.7 to 83.3 %.
De nombreuses variantes peuvent être apportées à la mise en œuvre de l'invention. En particulier, l'enroulement auxiliaire peut ne pas être bobiné dans toutes les encoches du stator, de façon à simplifier sa mise en place.  Many variations can be made to the implementation of the invention. In particular, the auxiliary winding may not be wound in all the notches of the stator, so as to simplify its implementation.
Le moteur peut être alimenté non pas directement par le réseau, mais par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse électronique. C'est très souvent le cas pour un moteur électrique synchrone ou asynchrone. L'invention est particulièrement intéressante dans ce cas, car l'alimentation non sinusoïdale est à l'origine d'importants bruits et vibrations que le système combat efficacement.  The motor can be powered not directly by the network, but via an electronic variable speed drive. This is very often the case for a synchronous or asynchronous electric motor. The invention is particularly interesting in this case, because the non-sinusoidal supply is causing significant noise and vibration that the system effectively fights.
L'exemple décrit est un moteur électrique asynchrone, un tel moteur étant très répandu. Dans ce cas, l'invention permet notamment d'améliorer le rendement du moteur. Mais comme discuté ci-avant, l'invention s'applique à différents types de moteurs électriques, notamment aux moteurs électriques synchrones.  The example described is an asynchronous electric motor, such a motor being very widespread. In this case, the invention notably makes it possible to improve the efficiency of the engine. But as discussed above, the invention applies to different types of electric motors, including synchronous electric motors.
L'exemple décrit ci-avant est également un moteur électrique triphasé, mais l'invention s'applique à d'autres types de moteurs électriques polyphasés, notamment à des moteurs électriques comprenant plus de trois phases. Dans ce cas, le moteur selon l'invention peut présenter moins d'encoches par pôles et par phase pour les bobinages auxiliaires.  The example described above is also a three-phase electric motor, but the invention applies to other types of polyphase electric motors, including electric motors comprising more than three phases. In this case, the motor according to the invention may have fewer notches per poles and per phase for the auxiliary windings.
Plusieurs circuits passifs peuvent être utilisés avec des fréquences de résonance différentes ou des valeurs de capacité et d'inductance différentes. Ces circuits sont alors isolés électriquement de l'enroulement principal et, également, isolés électriquement les uns des autres. Cela peut permettre d'améliorer encore les performances de la machine, en choisissant différentes fréquences de résonance pour les circuits passifs utilisés, correspondantes à différents phénomènes à combattre. Several passive circuits may be used with different resonance frequencies or different capacitance and inductance values. These circuits are then electrically isolated from the main winding and also electrically isolated from each other. This can further improve the performance of the machine, choosing different resonance frequencies for the passive circuits used, corresponding to different phenomena to fight.
Également, les bobinages de phases peuvent également être connectés chacun à un condensateur, sans être couplés entre eux. En variante, les trois bobinages de phase 14u, 14v et 14w, et les condensateurs Cu, Cv et Cw peuvent encore être connectés en triangle- triangle, triangle-étoile, étoile-triangle.  Also, the phase windings can also each be connected to a capacitor, without being coupled to each other. Alternatively, the three phase windings 14u, 14v and 14w, and the capacitors Cu, Cv and Cw can still be connected in triangle-triangle, triangle-star, star-triangle.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.  The expression "comprising one" shall be understood as being synonymous with "comprising at least one" unless the contrary is specified.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur électrique comportant un stator (10) ayant un paquet de tôles définissant des encoches (15) recevant des conducteurs d'un enroulement principal (11), caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit passif isolé comportant un enroulement auxiliaire (13) bobiné dans lesdites encoches, et des condensateurs (Cu, Cv, Cw) associés à des bobinages de phase (14u, 14v, 14w) de cet enroulement auxiliaire (13). Electric motor comprising a stator (10) having a bundle of plates defining notches (15) receiving conductors of a main winding (11), characterized in that it comprises an isolated passive circuit comprising an auxiliary winding ( 13) wound in said notches, and capacitors (Cu, Cv, Cw) associated with phase windings (14u, 14v, 14w) of this auxiliary winding (13).
2. Moteur électrique selon la revendication 1, dans lequel le circuit passif isolé consiste en un enroulement auxiliaire (13) bobiné dans lesdites encoches, et des condensateurs (Cu, Cv, Cw) associés aux bobinages de phase (14u, 14v, 14w) de cet enroulement auxiliaire (13).  2. Electric motor according to claim 1, wherein the isolated passive circuit consists of an auxiliary winding (13) wound in said notches, and capacitors (Cu, Cv, Cw) associated with the phase windings (14u, 14v, 14w). of this auxiliary winding (13).
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les bobinages de phase de l'enroulement auxiliaire (13) sont couplés en étoile ou en triangle.  3. Motor according to claim 1 or 2, wherein the phase windings of the auxiliary winding (13) are coupled in a star or in a triangle.
4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les condensateurs (Cu, Cv, Cw) associés aux bobinages de phase (14u, 14v, 14w) de l'enroulement auxiliaire (13) sont couplés en étoile ou en triangle.  4. Motor according to one of the preceding claims, wherein the capacitors (Cu, Cv, Cw) associated with the phase windings (14u, 14v, 14w) of the auxiliary winding (13) are coupled star or triangle.
5. Moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les bobinages de phase (14u, 14v, 14w) de l'enroulement auxiliaire (13) sont isolés les uns des autres, chaque bobinage de phase (14u, 14v, 14w) étant connectés à un condensateur (Cu, Cv, Cw).  5. Motor according to claim 1 or 2, wherein the phase windings (14u, 14v, 14w) of the auxiliary winding (13) are isolated from each other, each phase winding (14u, 14v, 14w) being connected to a capacitor (Cu, Cv, Cw).
6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enroulement auxiliaire (13) est bobiné dans lesdites encoches (15) avec le même nombre de pôles et de phases (14u, 14v, 14w) que l'enroulement principal (11).  6. Motor according to any one of the preceding claims, wherein the auxiliary winding (13) is wound in said notches (15) with the same number of poles and phases (14u, 14v, 14w) as the main winding. (11).
7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur de la capacité des condensateurs (Cu, Cv, Cw) est choisie pour que le circuit passif isolé ait une fréquence de résonance supérieure à 20 Hz, de préférence supérieure à 100 Hz, et/ou inférieure à 100 kHz, de préférence inférieure à 20 kHz.  7. Motor according to any one of the preceding claims, wherein the capacitance value of the capacitors (Cu, Cv, Cw) is chosen so that the isolated passive circuit has a resonant frequency greater than 20 Hz, preferably greater than 20 Hz. 100 Hz, and / or less than 100 kHz, preferably less than 20 kHz.
8. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la valeur de la capacité des condensateurs (Cu, Cv, Cw) est choisie pour réduire les ondes d'induction harmoniques et/ou leurs conséquences.  8. Motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the capacitance value of the capacitors (Cu, Cv, Cw) is chosen to reduce the harmonic induction waves and / or their consequences.
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la valeur de la capacité des condensateurs (Cu, Cv, Cw) est choisie pour augmenter le rendement et/ou le facteur de puissance du moteur. 9. Motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the capacitance value of the capacitors (Cu, Cv, Cw) is chosen to increase the efficiency and / or the power factor of the engine.
10. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la valeur de la capacité des condensateurs (Cu, Cv, Cw) est choisie de telle sorte que la fréquence de résonance du circuit passif isolé soit inférieure ou sensiblement égale à la fréquence d'une onde d'induction harmonique contribuant à des phénomènes que l'on cherche à éliminer, qui sont notamment à l'origine de bruits et/ou de vibrations. 10. Motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the value of the capacitance of the capacitors (Cu, Cv, Cw) is chosen such that the resonant frequency of the isolated passive circuit is less than or substantially equal to the frequency of a harmonic induction wave contributing to phenomena that we seek to eliminate, which are notably the source of noise and / or vibrations.
11. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le courant parcourant les conducteurs de l'enroulement auxiliaire (13) est inférieur ou égal au courant nominal parcourant l'enroulement principal (11).  11. Motor according to any one of the preceding claims, wherein the current flowing through the conductors of the auxiliary winding (13) is less than or equal to the nominal current flowing through the main winding (11).
12. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'enroulement auxiliaire (13) étant constitué par des conducteurs électriques de section inférieure ou égale à la section des conducteurs électriques constituant l'enroulement principal (11), ces conducteurs étant de préférence disposés dans les mêmes encoches que celles recevant l'enroulement principal (11).  12. Motor according to any one of the preceding claims, the auxiliary winding (13) being constituted by electrical conductors of section less than or equal to the section of the electrical conductors constituting the main winding (11), these conductors being preferably arranged in the same notches as those receiving the main winding (11).
13. Moteur selon la revendication 12, dans lequel les conducteurs de l'enroulement principal (11) sont disposés au fond des encoches, les conducteurs de l'enroulement auxiliaire (13) étant disposés radialement entre l'entrefer (30) et les conducteurs de l'enroulement principal (11).  13. Motor according to claim 12, wherein the conductors of the main winding (11) are arranged at the bottom of the notches, the conductors of the auxiliary winding (13) being arranged radially between the air gap (30) and the conductors. of the main winding (11).
14. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le moteur étant asynchrone.  14. Motor according to any one of the preceding claims, the motor being asynchronous.
15. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, le moteur étant synchrone.  15. Motor according to any one of claims 1 to 13, the motor being synchronous.
16. Procédé d'optimisation d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, notamment procédé pour réduire le bruit d'origine magnétique d'un tel moteur électrique, caractérisé par le fait que l'on choisit la valeur de la capacité des condensateurs du circuit passif isolé de telle sorte que la fréquence de résonance de ce circuit soit inférieure ou sensiblement égale à la fréquence d'une onde d'induction harmonique contribuant à des phénomènes que l'on cherche à éliminer, qui peuvent notamment être à l'origine de bruits et/ou vibrations.  16. A method for optimizing an electric motor according to any one of the preceding claims, in particular a method for reducing the noise of magnetic origin of such an electric motor, characterized in that the value of the electric motor is selected. capacitance of the capacitors of the isolated passive circuit so that the resonant frequency of this circuit is less than or substantially equal to the frequency of a harmonic induction wave contributing to phenomena that are to be eliminated, which may notably be causing noise and / or vibrations.
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