Paramètres structurels

Une structure de bobinage à pas fractionnaire peut être caractérisée par quelques paramètres essentiels. Contrairement au bobinage à pas entier, la périodicité spatiale t de la combinaison

Encoches/Pôles dans le cas du bobinage à pas fractionnaire, n’est pas toujours égale au nombre de paires de pôles p. La Figure. 1-17 montre comment dans le bobinage à pas diamétral, chaque pôle

rotorique voit exactement le même motif d’encoches statoriques, ce qui n’est pas le cas dans le bobinage à pas fractionnaire où il faut traverser une distance correspondant à un certain nombre de pôles avant de revenir sur la même position relative entre les encoches et le champ magnétique créé par le rotor. (a) pas entier (b) pas fractionnair e

Figure. 1-17 Différence structurelle au niveau d’encoches et de pôles entre le cas du bobinage à pas fractionnaire et entier

Cette périodicité spatiale t différente de p dans les machines bobinées à pas fractionnaire peut

être calculée en utilisant l’équation (1-6) [3].

) , gcd(Q p

t = _s (1-6) A cette périodicité spatiale on peut associer un autre paramètre structurel plus concret intéressant pour la construction du bobinage : le nombre réduit d’encoches Q_s′ qui est le nombre d’encoches qu’il faut parcourir avant de revenir à la même situation spatiale relative encoche-pôle [48]-[49].

) , gcd(Q p Q t Q Q s s s s = = ′ (1-7)

La mise en évidence de deux que, pour un bobinage fractionna paire de pôles ne suffit pas à en d bobinage à pas fractionnaire est outils graphiques permettant d’ graphique qui s’appelle le diagr visualiser la contribution des cond (la force électromotrice FEM). (numéroté) dont la direction est association se base sur la consta sommes de tensions obtenues au tensions sont déphasées d’un ang sont insérés. Pour maximiser la f d’avoir visuellement une représe obtenir une amplitude maximale d situent sur une même direction et direction des vecteurs associés au électrique. On construit alors un de la connaissance d’un angleα adjacentes, défini par :

p Q_s

u = ×

π

α 2 Pour construire le diagramm l’encoche n°1, puis on incrémen l’encoche n°2 et ainsi de suite. Lo même position angulaire, on supe vecteur de ce cas est celui associé

Figure. 1-18 Diagramme vectoriel

eux fréquences spatiales t et p au lieu d’une seule pe

naire, la connaissance de la configuration spatiale d n déduire les tensions induites aux bornes d’une pha st donc de ce fait plus complexe. Il est alors imp d’avoir une vue synthétique. Nous avons chois gramme vectoriel de tension [50]-[3]-[49]-[51]-[5 onducteurs de chaque encoche à la tension totale in

). L’idée de cet outil est d’associer à chaque est liée à la position angulaire de l’encoche dan

statation que les grandeurs tension obtenues pour aux bornes de chaque conducteur d’encoche. Or angle lié au déphasage spatial entre les encoches a la force électromotrice (FEM) qui pourra être obten ésentation de ces déphasages. Il sera ainsi optimum

le de connecter entre eux les conducteurs d’encoche et sens. Etant donné que l’on s’intéresse à des gran aux encoches n’est pas représentée par l’angle mé un diagramme vectoriel (exemple en Figure. 1-18)

u

α , qualifié d’angle de déphasage électrique e

me, on place arbitrairement la position angulaire ente de α_u (48° sur la Figure. 1-18) pour placer Lorsque les vecteurs associés à deux encoches diffé uperpose les deux vecteurs. Par exemple dans la Fig cié à l’encoche 16 se situant au même endroit que c

iel de tension pour un bobinage 3-phases à pas fractionnaire (30

permet de comprendre e du bobinage sous une hase. La synthèse d’un mportant d’utiliser des oisi d’utiliser un outil [52]-[53]-[54] afin de induite dans une phase e encoche un vecteur ans la machine. Cette our une phase sont les r à chaque instant ces s au sein desquelles ils tenue il est intéressant um par exemple pour che dont les vecteurs se randeurs électriques, la écanique mais l’angle ) à partir uniquement e entre deux encoches

(1-8) re du vecteur associé à er le vecteur associé à ifférentes se situent à la Figure. 1-18 le premier e celui de l’encoche 1. (30 encoches/8 pôles)

Ce diagramme fait apparaître graphiquement plusieurs paramètres structurels du bobinage. L’angle α_z est le premier paramètre à être distingué dans la Figure. 1-18. Il correspond à l’angle entre deux vecteurs adjacents et peut être obtenu également en considérant la périodicité spatiale introduite par l’équation (1-6). t Q t Q Qs s s z = = = × π π π α 2_' 2 2 (1-9) De plus, la périodicité spatiale (t=gcd(30,4)=2) est l’autre paramètre structurel qui est représenté

dans le diagramme par le nombre de couches des vecteurs superposés. La deuxième couche des vecteurs (rouges) commence au 16ème encoche, c’est à dire lorsque la première période spatiale Q_s′ est finie. Plus les vecteurs sont superposés (t élevée) moins l’espace électrique est divisée (α_z élevé), ce qui a deux effets contradictoires : négatif pour la quantité et la qualité de couple et positif au niveau des effets parasites accompagnés, comme il est montré plus tard dans le chapitre 2.

Ainsi, dans la Figure. 1-18, lorsqu’on arrive à la 9ème encoche, un tour électrique complet a été opéré sans pour autant être revenu à la même position angulaire électrique initiale de la première encoche. Par conséquent, dans l’espace électrique, une sous-division plus petite que la division imposée par les encoches est créée. Cette sous-division représentée par l’angle α_z peut avoir un effet remarquable sur la maximisation du facteur de bobinage et de la qualité de couple (expliqué dans 2.2.1).

On constate donc que le diagramme vectoriel, outil graphique d’analyse, contient en lui-même tous les paramètres structurels nécessaires à caractériser un bobinage à pas fractionnaire (et donc aussi à pas entier). Son usage essentiel ne sera pas seulement de générer des pistes pour de nouveaux bobinages mais aussi de pouvoir comparer rapidement des bobinages entre eux tant pour l’obtention de bons facteurs de bobinage (maximiser certains harmoniques) que pour la fonctionnalité de filtre spatial (minimiser certains harmoniques) qui est associée à tout bobinage.

Finalement, un exemple du diagramme vectoriel pour une combinaison Encoches/Pôles à pas diamétral est tracé dans l’Annexe 5.2, afin de bien montrer la différence par rapport au cas fractionnaire.