encoche

Une encoche est un canal ou une rainure coupée axialement dans le noyau en acier laminé d'une machine électrique tournante, qu'il s'agisse du stator ou du rotor. Elle remplit deux fonctions essentielles: elle maintient les enroulements en fil de cuivre qui génèrent des champs magnétiques, et elle fournit un passage pour l'air de refroidissement qui circule dans la machine pendant son fonctionnement. Sans encoches, il n'y aurait aucun moyen d'insérer des bobines dans le matériau du noyau, et la dissipation de la chaleur serait gravement compromise.

Les encoches sont découpées dans la surface intérieure du stator (la partie fixe des moteurs et générateurs) et parfois dans la surface extérieure du rotor (la partie tournante). Dans un moteur à induction triphasé, le stator a généralement des encoches réparties uniformément autour de son alésage, souvent 24, 36 ou 48 encoches selon la puissance nominale et la vitesse du moteur. Les encoches du rotor dans les moteurs à induction à cage d'écureuil sont moins profondes et contiennent des barres d'aluminium ou de cuivre qui forment l'enroulement du rotor. Le nombre d'encoches affecte la distribution du champ magnétique et influence les caractéristiques de bruit et de vibration.

La conception des encoches implique une géométrie spécifique: profondeur d'encoche, largeur d'encoche et forme de l'ouverture de l'encoche (qui peut être rectangulaire, trapézoïdale ou semi-circulaire). Une dent est le matériau du noyau entre deux encoches adjacentes. Si les encoches sont trop larges par rapport à la dent, le flux magnétique se concentre de manière inégale et la machine devient inefficace; si les encoches sont trop étroites, la résistance de l'enroulement augmente en raison de la section transversale du cuivre trop serrée. Les encoches de ventilation peuvent être complètement ouvertes sur toute la longueur axiale, ou partiellement bloquées par des ventilateurs ou des conduits de refroidissement selon la méthode de refroidissement requise.

Remplissage des encoches et limites thermiques

Le facteur de remplissage des encoches, typiquement de 45 à 55 pour cent pour les machines industrielles, décrit la proportion de la section transversale de l'encoche occupée par l'isolation du fil de cuivre et les entrefer par rapport à l'espace vide. Un remplissage plus élevé signifie plus de cuivre dans la même encoche, réduisant les pertes mais rendant l'insertion de l'enroulement plus difficile et créant des points chauds pendant le cyclage thermique. L'isolation des encoches (papier kraft ou doublures Nomex) empêche le cuivre d'entrer en contact avec le noyau de fer, ce qui provoquerait des courts-circuits et une défaillance catastrophique.

Les décharges partielles et le cheminement électrique sont des modes de défaillance courants où l'isolation des encoches se dégrade en raison de la contrainte de tension, de l'humidité ou du cyclage thermique. Les machines industrielles fonctionnant au-dessus de 400 volts nécessitent des doublures d'encoches robustes et une mise à la terre appropriée du noyau. Dans les machines à grande vitesse, les forces centrifuges peuvent provoquer le déplacement des bobines à l'intérieur des encoches, entraînant l'abrasion de l'isolation sur les parois des encoches. Les conceptions préventives incluent parfois des cales ou des bagues de retenue pour maintenir fermement les enroulements en place.