EP3729608A1 - Stator pour machine électrique tournante - Google Patents
Stator pour machine électrique tournanteInfo
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- EP3729608A1 EP3729608A1 EP18822064.4A EP18822064A EP3729608A1 EP 3729608 A1 EP3729608 A1 EP 3729608A1 EP 18822064 A EP18822064 A EP 18822064A EP 3729608 A1 EP3729608 A1 EP 3729608A1
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- conductive
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- conductive segments
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Classifications
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- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
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- H—ELECTRICITY
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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- H—ELECTRICITY
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- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
Definitions
- the present invention relates to a rotating electrical machine such as an alternator or an alternator or a reversible machine or an electric motor for a motor vehicle.
- the invention relates more particularly to a stator for a rotating electrical machine comprising a winding made from conductive pins.
- the stator comprises a cylinder head forming a piece of revolution about an axis passing through the center of the stator.
- the yoke has radial teeth, extending radially towards the center of the stator and around which the electric winding is made. More particularly, the radial teeth delimit between them notches in which conductive elements participating to form the stator winding pass.
- the winding of the stator can be realized in different ways, for example by means of a needle device guiding the winding of the same electrical wire around each radial tooth to form successive turns. Nevertheless, this embodiment involves a difficulty of implementation to set the path of the needle guiding the electric wire through the notches. In particular, this embodiment may not be possible when the angular spacing between two successive radial teeth is not sufficient to allow the passage of the carrier needle of the wire to be wound around the teeth.
- the conductive pins are each mounted in two separate notches by engagement of a segment in a respective notch, of so that the conductive segments of the same conductive pin occupy two different notches of the annular body.
- the conductive segments of the same pin are located on separate layers and separated by a single intermediate layer formed by a conductive segment of another conductive pin.
- the free end that is to say the end which emerges at the level of the second axial end face of the annular body, a conductive segment of a pin occupying the layer Ci in a notch is connected, at the second axial face of the annular body, to the free end of a conductive segment of a neighboring pin occupying the layer Ci + i in a notch separated by a pitch P.
- said conductive segments connected to a current source are housed in a central layer, that is to say the second or the third layer and more particularly the third layer.
- FIG. 5 represents a perspective view of a portion of the stator illustrated in FIG. 1;
- the two sets of pins form a first so-called outer set, which comprises pins whose conductive segments are housed in the notches so as to form the first outer layer and a second set said inner, which has pins whose conductive segments are housed in the notches so as to form the fourth inner layer.
- connection portion may be chosen to arrange the connection portion above the bent junctions of the corresponding conductive pins, especially if congestion constraints are stronger in radial dimensioning than axial , it being understood that the position of this electrical connection strip in the first layer C1, made possible by the interlocking of the conductive pins and the resulting mixture between the so-called inner pins and the so-called outer pins, makes it possible to choose the orientation of the connection portion and the resulting space according to the rotating electrical machine on which this coil is implanted.
- these additional conductive segments can occupy distinct layers such as the first layer Ci and the fourth layer C4.
- the connecting portion of the electrical connection strip extends partly above, in an axial direction, some bent junctions of the other conductive pins.
- a conductive segment 24 is provided to occupy a second layer C2 in an E + P notch spaced by a pitch P.
- the current flows in the conductive segment 21 housed in a notch E, in the extension of the phase current input 211 (arrow Fl).
- This conductive segment 21, arranged to form part of the third layer C3 in this notch E, has at its free end, on the side of the second axial end face 14, a folded shape on itself similar to that of a conductive segment 16C of an outer pin that it replaces in this layer.
- this conductive segment 21 is connected, at the second axial end face 14 of the stator, to the free end 17B of a conductive segment 16D occupying the fourth layer C4 in a notch EP, the two free ends, arranged next to each other as can be seen more particularly in FIG. 8, of these conductive segments 21, 16D being connected electrically at a point of contact 19B.
- the current is circulated from the second axial end face 14 to the first axial end face 12 in the fourth layer C4 of the notch EP, as illustrated by the arrow F2.
- the conductive segment 16D occupying the fourth layer C4 in the notch EP, forms part of a conductive pin 15B belonging to a second set of pins called inner set as it has been described above, so that this segment conductor is extended, at the first axial end face 12 of the stator, through an angled junction 18, into a conductive segment 16B occupying the second layer C2 in a notch separated from a space P, in the opposite direction to the first direction of orientation.
- the current is circulated from the first axial end face 12 to the second axial end face 14 in the third layer C3 of the notch E + 2P, as illustrated by the arrow fs.
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Abstract
Un stator (2) comprend un corps annulaire (4) comportant une face latérale (6) à partir de laquelle s'étend plusieurs dents radiales (8) qui sont espacées angulairement de manière à délimiter des encoches (10), et plusieurs épingles conductrices (15A, 15B), chaque épingle conductrice comprenant deux segments conducteurs (16A, 16B, 16C, 16D) connectés par une jonction coudée (18), les segments conducteurs sont empilés les uns sur les autres dans les encoches (10), de sorte à former N couches parallèles ou sensiblement parallèles à la face latérale (6) du corps annulaire. Chaque épingle conductrice (15A, 15B) comprend un segment conducteur présent dans deux encoches distinctes, avec un segment conducteur présent dans une encoche E de manière à occuper une couche (Ci) et un autre segment conducteur présent dans une encoche E+P de manière à occuper une couche (Ci+2), P étant un pas prédéterminé selon un premier sens d'orientation.
Description
Stator pour machine électrique tournante
La présente invention concerne une machine électrique tournante telle qu'un alternateur ou un alternodémarreur ou une machine réversible ou un moteur électrique pour véhicule automobile. L'invention porte plus particulièrement sur un stator pour une machine électrique tournante comprenant un bobinage réalisé à partir d'épingles conductrices.
Une machine électrique tournante comprend un arbre solidaire d'un rotor et un stator agencé de manière à entourer le rotor. Le rotor et le stator coopèrent par l'intermédiaire d'un champ magnétique. Pour cela, le rotor est, par exemple, muni d'aimants permanents et le stator d'un bobinage électrique. Alternativement, le rotor pourra être un rotor à griffes formé par deux roues polaires qui peut être munie d'aimants permanents ou non. Selon un premier mode de fonctionnement dit mode moteur, le bobinage électrique est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire d'un module électronique, de manière à générer un champ magnétique tournant au niveau du bobinage électrique, afin d'entraîner la rotation du rotor. Selon un second mode de fonctionnement dit mode générateur, le rotor est entraîné en rotation par l'intermédiaire du moteur thermique du véhicule, de manière à générer un champ magnétique tournant au niveau du bobinage électrique du stator qui est récupéré en courant électrique par le module électronique.
Le stator comprend une culasse formant une pièce de révolution autour d'un axe passant par le centre du stator. La culasse comporte des dents radiales, s'étendant radialement vers le centre du stator et autour desquelles est réalisé le bobinage électrique. Plus particulièrement, les dents radiales délimitent entre elles des encoches dans lesquelles passent des éléments conducteurs participant à former le bobinage du stator.
Le bobinage du stator peut être réalisé de différentes manières, par exemple à l'aide d'un dispositif à aiguille guidant l'enroulement d'un même fil électrique autour de
chaque dent radiale pour former des spires successives. Néanmoins, ce mode de réalisation implique une difficulté de mise en œuvre pour paramétrer le chemin de l'aiguille guidant le fil électrique à travers les encoches. Notamment, ce mode de réalisation peut ne pas être possible lorsque l'écartement angulaire entre deux dents radiales successives n'est pas suffisant pour permettre le passage de l'aiguille porteuse du fil à enrouler autour des dents.
Pour remédier à cet inconvénient, une autre méthode de bobinage consiste à insérer une pluralité d'épingles conductrices dans les encoches délimitées par les dents radiales, puis à raccorder électriquement leurs extrémités deux à deux pour former un chemin électrique continu. Plus précisément, chaque épingle conductrice comprend deux segments conducteurs sensiblement parallèles entre eux et reliés par une jonction coudée de manière à former un « U ». Les segments conducteurs sont insérés au niveau d'une première face d'extrémité axiale du stator, dans deux encoches distinctes, de sorte que les segments conducteurs soient sensiblement parallèles à l'axe de révolution du stator. Ainsi, de façon avantageuse, il n'est pas nécessaire de recourir à un dispositif à aiguille comme mentionné ci-dessus. Cette opération est reproduite autant de fois que nécessaire pour remplir chaque encoche d'un même nombre de segments conducteurs et que leurs jonctions coudées soient saillantes au niveau de la première face d'extrémité axiale du stator. Les extrémités libres des segments conducteurs, dépassant d'une seconde face d'extrémité axiale du stator, sont ensuite connectées entre elles de manière à former des voies conductrices générant des champs magnétiques le long des dents radiales lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique. Autrement dit, les épingles conductrices sont reliées deux à deux de sorte à former différents ensembles, chaque ensemble pouvant notamment correspondre à une phase d'alimentation électrique. Par exemple, dans le cas d'un alternodémarreur pour véhicule automobile, on a généralement trois voies conductrices distinctes pour permettre une alimentation en courant triphasé du bobinage. Ce mode de réalisation permet le bobinage de stators comprenant des dents radiales nettement plus rapprochées par rapport à l'alternative précédente. Néanmoins, il s'avère nécessaire d'utiliser de nombreuses pièces de raccordement entre les épingles conductrices, afin notamment de s'assurer que le
courant électrique circule dans le même sens dans chacun des segments présents dans une même encoche du stator.
L'invention vise à proposer une solution originale d'agencement d'épingles conductrices dans les encoches d'un stator d'une machine électrique tournante et de connexion entre les épingles conductrices, afin par exemple, sans que cela ne soit limitatif, de diminuer le nombre de pièces de raccordement nécessaires entre les épingles conductrices pour assurer un bon fonctionnement de la machine électrique tournante.
L'invention propose ainsi un stator pour une machine électrique tournante dans le domaine de l'automobile, comprenant un corps annulaire comportant une face latérale à partir de laquelle s'étend plusieurs dents radiales qui sont espacées angulairement de manière à délimiter des encoches ouvertes sur une première face d'extrémité axiale et sur une seconde face d'extrémité axiale du corps annulaire et un bobinage de stator comportant au moins plusieurs épingles conductrices amenées à s'étendre au moins partiellement dans lesdites encoches et reliées électriquement entre elles, chaque épingle conductrice comprenant deux segments conducteurs connectés par une jonction coudée configurée pour que les segments conducteurs d'une même épingle soient agencés dans deux encoches distinctes, les encoches étant remplies par une pluralité de segments conducteurs empilés les uns sur les autres de sorte à former N couches parallèles ou sensiblement parallèles à la face latérale du corps annulaire.
L'invention est remarquable en ce que chaque épingle conductrice comprend un segment conducteur présent dans deux encoches distinctes, avec un segment conducteur présent dans une encoche E de manière à occuper une première couche Ci et un autre segment conducteur présent dans une encoche E+P de manière à occuper une deuxième couche distincte Ci+2 et séparée de la première couche par une couche intercalaire, P étant un pas prédéterminé selon un premier sens d'orientation.
En d'autres termes, les épingles conductrices sont montées chacune dans deux encoches distinctes par engagement d'un segment dans une encoche respective, de
sorte que les segments conducteurs d'une même épingle conductrice occupent deux encoches différentes du corps annulaire. Et les segments conducteurs d'une même épingle sont situés sur des couches distinctes et séparées par une seule couche intercalaire formée par un segment conducteur d'une autre épingle conductrice. Les inventeurs ont constaté que ce mode de réalisation permet avantageusement de réduire le nombre de pièces de raccordement nécessaires entre les segments conducteurs pour s'assurer que le courant électrique circule dans le même sens dans chaque encoche du stator. Cela permet donc de diminuer l'encombrement du chignon en diminuant le nombre d'élément du bobinage et ainsi de simplifier le procédé de fabrication du bobinage. En outre, cela permet de diminuer les pertes électromagnétiques.
Selon une caractéristique de l'invention, les jonctions coudées des épingles conductrices adjacentes sont sensiblement parallèles entre elles au niveau de la première face d'extrémité axiale. Autrement dit, les jonctions coudées forment un chignon au niveau de la première face d'extrémité axiale sans se croiser. De ce fait, la hauteur du chignon est réduite car il n'est pas nécessaire de superposer les jonctions coudées entre elles pour permettre l'agencement de leurs segments conducteurs dans les encoches. Autrement dit, il n'est pas nécessaire de surélever une première jonction coudée pour laisser passer une deuxième jonction coudée, entre la première jonction coudée et la première face d'extrémité axiale du stator. Par le terme « hauteur », on entend ici une direction sensiblement normale à la première face d'extrémité axiale.
On comprend qu'un bobinage à épingles, s'il facilite la mise en place du bobinage autour des dents du stator, implique des raccordements entre les épingles et des éléments de liaison électrique pour s'assurer que le sens du courant traversant ces épingles est cohérent sur tout le pourtour du stator. Chaque conception d'épingle et l'agencement qui en résulte dans le stator génère un décalage de couche en passant d'une encoche à l'autre. Il est avantageux selon l'invention de ne pas avoir des épingles intérieures et des épingles extérieures agencées en deux boucles concentriques distinctes, mais des épingles imbriquées les unes dans les autres, afin de faciliter le
passage du courant dans chacune des couches du bobinage en limitant le nombre de raccordement entre les épingles.
Ainsi, le fait de décaler les segments conducteurs d'une même épingle conductrice de plus d'une couche entre deux encoches permet ce mixage, ou imbrication, des épingles intérieures et extérieures, et le fait de décaler les segments conducteurs d'une même épingle de seulement deux couches permet d'éviter que les épingles n'aient à se superposer et permet donc de limiter l'encombrement axial du stator et de son bobinage.
Il est à noter que, selon l'invention, il est associé un numéro de couche différent à chaque segment conducteur présent dans une même encoche. Plus précisément, dans une même encoche, il est associé à chaque couche formée par les segments conducteurs, un nombre croissant de la périphérie vers le centre du stator. Selon le présent exemple, il est donc associé le nombre 1 au segment conducteur le plus extérieur, c'est-à-dire le plus proche de la face latérale du stator et le nombre N pour le segment conducteur le plus intérieur, c'est-à-dire le plus éloigné de la face latérale du stator.
Selon une caractéristique, l'extrémité libre, c'est-à-dire l'extrémité qui émerge au niveau de la seconde face d'extrémité axiale du corps annulaire, d'un segment conducteur d'une épingle occupant la couche Ci dans une encoche est connectée, au niveau de la seconde face axiale du corps annulaire, à l'extrémité libre d'un segment conducteur d'une épingle voisine occupant la couche Ci+i dans une encoche séparée d'un pas P.
Selon une caractéristique, chaque encoche comprend un nombre pair de segments conducteurs. Notamment, chaque encoche E peut comporter un nombre N de couches qui est, par exemple, égal à quatre.
Dans ce cas de quatre couches de segments empilés dans une même encoche, il est dès lors notable que :
- les épingles sont agencées de sorte qu'un de leurs segments conducteurs s'étend de manière à occuper la première couche dans une encoche E et que leur autre segment conducteur s'étend de manière à occuper la troisième couche dans une encoche E+P, ou bien de sorte qu'un de leurs segments conducteurs s'étend de manière à occuper la deuxième couche dans une encoche E et que leur autre segment conducteur s'étend de manière à occuper la quatrième couche dans une encoche E+P,
- l'extrémité libre, c'est-à-dire l'extrémité qui émerge au niveau de la seconde face d'extrémité axiale du corps annulaire, d'un segment conducteur occupant la première couche dans une encoche E est connectée à l'extrémité d'un segment conducteur occupant la deuxième couche dans une encoche E+P, tandis que l'extrémité libre d'un segment conducteur occupant la troisième couche dans une encoche E est connectée à l'extrémité d'un segment conducteur occupant la quatrième couche dans une encoche
E+P.
Selon une caractéristique, un premier type d'épingle est tel que les segments conducteurs, connectés par une jonction coudée, ont au niveau de la seconde face d'extrémité axiale leurs extrémités libres plus proches l'une de l'autre que ne le sont leurs segments conducteurs. Notamment, dans le cas de bobinage à quatre couches de segments conducteurs empilés dans une même encoche, ce premier type d'épingle peut correspondre à un premier ensemble d'épingle dit extérieur, avec des épingles agencées dans le stator de sorte qu'un de leurs segments conducteurs est logé dans la couche extérieure de l'encoche correspondante.
Selon une caractéristique, un deuxième type d'épingle est tel que les segments conducteurs, connectés par une jonction coudée, ont au niveau de la seconde face d'extrémité axiale leurs extrémités plus écartées l'une de l'autre que ne le sont leurs segments conducteurs. Notamment, dans le cas de bobinage à quatre couches de segments conducteurs empilés dans une même encoche, ce deuxième type d'épingle peut correspondre à un deuxième ensemble d'épingle dit intérieur, avec des épingles
agencées dans le stator de sorte qu'un de leurs segments conducteurs est logé dans la couche intérieure de l'encoche correspondante.
En d'autres termes, au moins deux ensembles d'épingles conductrices sont utilisés pour réaliser le bobinage du stator. Le bobinage comporte ainsi un premier ensemble d'épingles conductrices dans lequel les extrémités libres des segments conducteurs sont plus proches que lesdits segments logés dans leur encoche respective, et un deuxième ensemble d'épingles conductrices dans lequel les extrémités libres des segments conducteurs sont plus écartées que lesdits segments dans leur encoche respective. Le premier ensemble d'épingles conductrices forme notamment un ensemble extérieur, un segment conducteur de chacune des épingles de ce premier ensemble étant logé dans une encoche de manière à former partie de la première couche, et le deuxième ensemble d'épingles conductrices forme un ensemble intérieur, un segment conducteur de chacune des épingles de ce deuxième ensemble étant logé dans une encoche de manière à former partie de la dernière couche.
Dans le cas d'application où les encoches comportent quatre couches de segments conducteurs empilés les uns sur les autres, l'ensemble extérieur est tel que les épingles ont des segments conducteurs occupant les première et troisième couches tandis que l'ensemble intérieur est formé d'épingles dont les segments conducteurs occupent les deuxième et quatrième couches.
Selon une caractéristique alternative, le premier ensemble d'épingles conductrices peut notamment former un ensemble intérieur, un segment conducteur de chacune des épingles de ce premier ensemble étant logé dans une encoche de manière à former partie de la dernière couche, et le deuxième ensemble d'épingles conductrices peut former un ensemble extérieur, un segment conducteur de chacune des épingles de ce deuxième ensemble étant logé dans une encoche de manière à former partie de la première couche. Dans le cas d'application où les encoches comportent quatre couches de segments conducteurs empilés les uns sur les autres, l'ensemble extérieur est tel que les épingles ont des segments conducteurs occupant les première et troisième couches
tandis que l'ensemble intérieur est formé d'épingles dont les segments conducteurs occupent les deuxième et quatrième couches.
Selon une caractéristique, au moins une barrette de liaison électrique est agencée entre deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, la barrette présentant deux segments conducteurs additionnels occupant une même couche dans chacune de ces deux encoches et une partie de raccordement reliant ces deux segments conducteurs additionnels au niveau de la première face d'extrémité axiale du corps annulaire. L'agencement des épingles conductrices, à savoir d'une part leur imbrication les unes dans les autres et d'autre part l'alternance de formes au niveau de la deuxième face d'extrémité axiale, permet avantageusement de limiter le recours à l'utilisation de liaisons électriques pour s'assurer de la continuité du chemin électrique ou circuit électrique formé par les segments conducteurs décrits ci-dessus, et pour s'assurer de l'orientation du courant alterné d'une encoche à l'autre.
Une telle barrette de liaison permet également d'éloigner les segments conducteurs qui sont connectés à une source de courant, les uns par rapport aux autres. Cela permet ainsi de simplifier l'étape de connexion entre lesdits segments conducteurs et la source de courant en augmentant l'espace entre lesdits segments conducteurs pour simplifier le passage des outils de connexion.
Selon une caractéristique, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes au niveau de la première couche.
Selon une caractéristique alternative, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes au niveau de la dernière couche. Par exemple, dans le cas où une encoche comporte quatre couches de conducteurs, ses segments conducteurs additionnels sont logés dans la quatrième couche.
Selon une caractéristique compatible avec les deux alternatives mentionnées ci- dessus, la partie de raccordement de la barrette de liaison électrique est décalée radialement par rapport aux jonctions coudées des épingles conductrices, de manière à ce que la barrette de liaison électrique contourne lesdites jonctions coudées.
Selon une variante de réalisation compatible avec les deux alternatives mentionnées ci-dessus, la barrette de liaison électrique peut être configurée de sorte que la partie de raccordement passe au-dessus des jonctions coudées présentes au niveau de la première face d'extrémité axiale du stator.
Selon une autre alternative caractéristique, au moins une barrette de liaison électrique est agencée entre deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, la barrette présentant deux segments conducteurs additionnels occupant une couche différente dans chacune de ces deux encoches et une partie de raccordement reliant ces deux segments conducteurs additionnels au niveau de la première face d'extrémité axiale du corps annulaire.
Selon une caractéristique de cette alternative, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes successives. Par exemple, dans le cas où une encoche comporte quatre couches de conducteurs, ses segments conducteurs additionnels sont logés dans la deuxième et la troisième couche.
Selon une variante de réalisation de cette alternative, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par au moins une couche intercalaire. Par exemple, dans le cas où une encoche comporte quatre couches de conducteurs, ses segments conducteurs additionnels sont logés dans la première et la quatrième couche.
Selon une caractéristique, dans deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, des segments conducteurs occupant l'une des couches sont connectés à une source de
courant au niveau de la première face d'extrémité axiale du corps annulaire, permettant d'alimenter plusieurs segments conducteurs reliés en série en une phase de courant. Ce mode de réalisation permet avantageusement de connecter différentes sources de courant à des segments conducteurs occupant toujours la même couche dans les encoches. De ce fait, les connexions entre les sources de courant et les éléments conducteurs s'effectuent plus aisément.
Selon une caractéristique, lesdits segments conducteurs connectés à une source de courant sont logés dans une couche centrale, c'est-à-dire la deuxième ou la troisième couche et plus particulièrement la troisième couche.
Selon une caractéristique, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par au moins une couche intercalaire et les segments conducteurs connectés à une source de courant sont logés dans une couche centrale formant la couche intercalaire. Cette configuration de stator permet une meilleure tenue en vibration des segments conducteur connectés à une source de courant. En effet dans cette configuration, lesdits segments conducteur connectés à une source de courant sont moins sensibles aux vibrations parce qu'ils sont entourés au moins partiellement par la barrette de liaison.
Par exemple, la barrette de liaison électrique est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par deux couches intercalaires.
Selon une caractéristique alternative, lesdits segments conducteurs connectés à une source de courant sont logés dans une couche de bordure, c'est-à-dire la première ou la quatrième couche.
Selon une caractéristique, dans deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, des segments conducteurs occupant l'une des couches sont connectés à entre eux, au
niveau de la première face d'extrémité axiale du corps annulaire, permettant de relier entre elles les phases de courant selon le couplage souhaité.
Selon une caractéristique, lesdits segments conducteurs connectés permettant de réaliser le couplage sont logés dans une couche centrale, c'est-à-dire la deuxième ou la troisième couche et plus particulièrement la troisième couche.
Selon une caractéristique alternative, lesdits segments conducteurs permettant de réaliser le couplage sont logés dans une couche de bordure, c'est-à-dire la première ou la quatrième couche.
Selon une caractéristique, la barrette de liaison électrique forme une connexion en série entre deux portions de bobinage.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation mentionnées ci-dessus peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
L'invention porte également sur une machine électrique tournante pour véhicule automobile comprenant un stator tel que décrit ci-dessus. La machine électrique tournante peut former un alternateur ou un alternodémarreur ou une machine réversible ou encore un moteur électrique.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un stator muni d'un bobinage et formant partie d'une machine électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 représente un stator formant partie d'une machine électrique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention et son bobinage associé ;
- la figure 3 représente une vue en perspective d'un ensemble d'un premier type d'épingle conductrice utilisé pour réaliser un bobinage selon l'invention ;
- la figure 4 représente une vue en perspective d'un ensemble d'un deuxième type d'épingle conductrice utilisé pour réaliser un bobinage selon l'invention ;
- la figure 5 représente une vue en perspective d'une partie du stator illustré à la figure 1 ;
- la figure 6 illustre schématiquement une encoche d'un stator formant partie d'une machine électrique tournante selon l'invention, de manière à rendre visible les couches successives, ici au nombre de quatre, de segments conducteurs empilés dans ladite encoche de manière à former une partie du bobinage ;
- la figure 7 est un diagramme représentant l'agencement d'épingles conductrices passant dans des encoches d'un stator tel qu'illustré sur les figures précédentes, et dont l'interconnexion permet de former une partie du bobinage d'un stator d'une machine électrique tournante selon l'invention ;
- la figure 8 représente le stator de la figure 1 selon un angle de perspective différent rendant notamment visible les extrémités libres des épingles conductrices participant à former le bobinage.
Pour rappel, l'invention vise à proposer une solution originale d'agencement d'épingles conductrices dans les encoches d'un stator d'une machine électrique tournante et de connexion entre les épingles conductrices, afin par exemple, sans que cela soit limitatif, de diminuer le nombre de pièces de raccordement nécessaires entre les épingles conductrices pour assurer un bon fonctionnement de la machine électrique tournante.
Les figures 1 et 2 illustrent un stator 2 pour une machine électrique tournante configurée pour former un alternateur ou alternodémarreur ou machine réversible ou moteur électrique d'un véhicule automobile. Le stator comprend notamment un corps annulaire 4 formant une culasse de révolution autour d'un axe de révolution A. Cet axe
de révolution correspond sensiblement à l'axe de rotation d'un rotor, ici non représenté, destiné à être entraîné en rotation à l'intérieur du stator 2.
Le corps annulaire 4 comprend une face latérale 6 (visible notamment sur les figures 2, 5 et 6) orientée vers l'intérieur du stator, de manière à définir une paroi interne de la culasse. Le corps annulaire 4 comprend par ailleurs plusieurs dents radiales 8 qui s'étendent, en saillie de la face latérale 6, en direction du centre du stator. Les dents radiales 8 sont réparties angulairement régulièrement sur le pourtour du corps annulaire, avec des espaces successifs ménagés entre elles de manière à définir des encoches 10 s'étendant en série sur le pourtour du corps annulaire du stator, chaque encoche étant délimitée par deux dents radiales 8 successives.
Selon la direction axiale, c'est-à-dire la direction parallèle à l'axe de révolution A du stator, les encoches 10 sont ouvertes sur une première face d'extrémité axiale 12 et une seconde face d'extrémité axiale 14 du corps annulaire. Autrement dit, les encoches 10 traversent axialement de part en part le corps annulaire 4 et débouchent sur les deux faces d'extrémité axiales opposées du stator. Par les termes « faces d'extrémité axiales », on entend des faces normales ou sensiblement normales à la face latérale 6 et à l'axe de révolution A du stator.
Selon le présent exemple, les dents radiales 8 délimitent 96 encoches réparties le long de la face latérale 6, étant entendu que, tel que cela sera décrit ci-après, ces encoches sont agencées pour former support à un bobinage de stator. En variante, un nombre différent d'encoches peut être utilisé tel que 84, 72, 60, 48 encoches. Il est entendu que ce nombre dépend de l'application de la machine, du diamètre du stator et du nombre de pôles du rotor.
Le bobinage est formé à partir d'une pluralité d'ensembles d'épingles conductrices 15A et 15B, ces ensembles étant représentés respectivement aux figures 3 et 4. Chaque épingle conductrice susceptible de former l'un ou l'autre des ensembles comprend deux segments conducteurs 16A, 16B, 16C, 16D amenés à s'étendre axialement dans les encoches et qui sont à cet effet sensiblement parallèle entre eux. Dans l'exemple
illustré, et tel que cela est notamment visible sur la représentation schématique de la figure 6, les segments conducteurs présentent une section sensiblement rectangulaire facilitant leur empilement dans l'encoche. Aussi bien pour les épingles des premiers ensembles, tel qu'illustré sur la figure 3 que pour les épingles des deuxièmes ensembles, tel qu'illustré sur la figure 4, les segments conducteurs sont connectés entre eux par l'intermédiaire d'une jonction coudée 18 qui est également conductrice de manière à former une continuité électrique. Ces segments conducteurs 16A, 16B, 16C, 16D sont superposés dans des encoches 10 du stator 2, comme illustré par la figure 6, afin de former un empilement de N couches Ci, étant entendu que ces N couches sont présentes dans chacune des encoches de sorte que l'on forme sur le pourtour du stator des couches sensiblement coaxiales à la face latérale 6 du corps annulaire.
Selon le présent exemple de réalisation, ces couches de bobinage sont au nombre de quatre et numérotées de Cl à C4, selon leur ordre d'empilement dans les encoches 10. La première couche Cl correspond à la couche extérieure, la deuxième couche C2 correspond à une couche centrale extérieure directement voisine de la première couche Ci, la troisième couche C3 correspond à la couche centrale intérieure directement voisine de la deuxième couche C2 et la quatrième couche C4 correspond à la couche intérieure. La première couche Cl est ainsi occupée par le segment conducteur le plus proche du corps annulaire 4 du stator. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à ce seul mode de réalisation de sorte qu'un nombre supérieur de segments conducteurs peut être empilé dans chaque encoche 10 par exemple 6, 8 ou 10 conducteurs.
Les épingles conductrices formant les premiers ou les deuxièmes ensembles d'épingles se caractérisent par l'extrémité libre des segments conducteurs, à l'opposé de la jonction coudée 18.
Les épingles conductrices 15A formant les premiers ensembles d'épingles se caractérisent par deux extrémités libres 17A de segments conducteurs qui sont courbées de manière à se rapprocher l'une de l'autre. Plus particulièrement, les
extrémités libres 17A des segments conducteurs sont repliées pour venir en recouvrement l'une de l'autre.
Les épingles conductrices 15B formant les deuxièmes ensembles d'épingles se caractérisent par deux extrémités libres 17B de segments conducteurs qui sont courbées de manière à s'écarter l'une de l'autre. L'écartement entre deux extrémités libres des segments conducteurs d'une même épingle est plus grand que l'écartement entre ces deux segments conducteurs dans leur portion droite amenée à loger dans les encoches. Plus particulièrement, les segments conducteurs d'une même épingle sont espacés d'un pas P de manière à être respectivement insérés dans une encoche E et dans une encoche E+P, et les extrémités libres de ces segments conducteurs sont espacées d'un pas 2P.
Comme visible sur les figures 1 et 2 et sur la figure 7 notamment, chaque épingle conductrice 15A et 15B est agencée de manière à ce que d'une part ses segments conducteurs s'étendent dans deux encoches distinctes E et E+P, séparées par un pas P, et que d'autre part chaque jonction coudée 18 soit disposée au niveau de la première face d'extrémité axiale 12 tandis que les extrémités libres 17A et 17B sont disposés au niveau de la seconde face d'extrémité axiale 14 et sont reliées entre elles de manière à générer une continuité électrique dans le bobinage d'une épingle à l'autre. Tel que cela va être décrit ci-après notamment en relation avec la figure 7, les extrémités libres de segments conducteurs 16A agencés dans une première couche Cl et les extrémités libres de segments conducteurs 16B agencés dans une deuxième couche C2 sont reliées entre elles et les extrémités libres de segments conducteurs 16C agencés dans une troisième couche C3 et les extrémités libres de segments conducteurs 16D agencés dans une quatrième couche C4 sont reliées entre elles.
Les deux ensembles d'épingles forment un premier ensemble dit extérieur, qui comporte les épingles dont des segments conducteurs sont logés dans les encoches de manière à former la première couche extérieure et un deuxième ensemble dit intérieur,
qui comporte les épingles dont des segments conducteurs sont logés dans les encoches de manière à former la quatrième couche intérieure.
Les deux ensembles d'épingle sont imbriqués, c'est-à-dire agencés de manière à ce que l'un des segments conducteurs des épingles de l'ensemble extérieur soit situé dans les encoches plus à l'intérieur que l'un des segments conducteurs des épingles de l'ensemble intérieur. Plus particulièrement, une épingle conductrice 15A appartenant à un premier ensemble dit extérieur est agencé dans le stator de manière à avoir un segment conducteur 16A occupant une première couche Cl dans une encoche E et un segment conducteur 16C occupant une troisième couche C3 dans une encoche E+P. Et une épingle conductrice 15B appartenant au deuxième ensemble dit extérieur est agencé dans le stator de manière à avoir un segment conducteur 16B occupant une deuxième couche C2 dans l'encoche E et un segment conducteur 16D occupant une quatrième couche C4 dans une encoche E+P. Autrement dit, les épingles conductrices sont agencées de sorte que les segments conducteurs d'une même épingle conductrice occupent des encoches distinctes avec un décalage radial de deux couches d'une encoche à l'autre, ou bien en d'autre termes avec l'interposition d'une couche intermédiaire entre les deux couches occupées par les segments conducteurs de cette même épingle. Ce décalage radial correspond à l'interposition d'un segment conducteur appartenant à une épingle conductrice de l'autre ensemble. Il résulte de cet agencement particulier des avantages particuliers de connexion électriques du bobinage qui vont être décrits ci-après ainsi qu'un alignement des jonctions coudées 18 au niveau de la première face d'extrémité axiale 12 du stator 2 comme illustré aux figures 1 et 2, de sorte que les jonctions coudées adjacentes soient sensiblement parallèles entre elles.
On va décrire par la suite, et notamment en référence à la figure 7, le raccordement les unes aux autres des épingles pour former le bobinage du stator, avec notamment, au niveau de la seconde face d'extrémité axiale 14 du stator 2, une extrémité libre 17 d'une épingle conductrice et une autre extrémité libre d'une autre épingle conductrice qui sont connectées deux à deux pour former des chemins électriques continus ou voies conductrices générant ou recevant des champs
magnétiques le long des dents radiales, lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique.
Auparavant, il convient de noter que l'agencement des jonctions coudées 18 au niveau de la première face d'extrémité axiale 12 du stator 2 est tel que les épingles conductrices ne se chevauchent pas, ce qui permet la formation d'un chignon 20 de faible hauteur. Par le terme « hauteur », on entend une direction normale ou sensiblement à la première face d'extrémité axiale 12, c'est-à-dire une direction parallèle à l'axe de révolution A.
Chaque jonction coudée 18 peut être formée d'un unique conducteur de manière à ce que une jonction coudée, deux segments conducteurs et deux extrémités libres d'une même épingle soient formés à partir d'un seul conducteur électrique s'étendant notamment en forme de U. Alternativement, chaque jonction coudée 18 peut être formée par deux extrémités connectées ensemble. Ainsi, une jonction coudée, deux segments conducteurs et deux extrémités libres d'une même épingle sont formés à partir de deux barres conductrices reliées ensemble.
Des éléments de liaison électrique additionnels sont prévus par ailleurs pour fermer le circuit électrique et permettre une circulation appropriée du courant à travers le bobinage, notamment afin que d'une part le courant circule dans le même sens dans chacun des segments conducteurs logés dans une même encoche, et que d'autre part le courant circule de manière générale dans un sens dans une encoche et dans le sens opposé dans les encoches espacées d'un pas P et -P.
Ces éléments additionnels comportent notamment des barrettes de liaison électrique 24, qui sont respectivement formées d'une partie de raccordement 240, agencée du côté de la première face d'extrémité axiale 12 du stator, et de deux segments conducteurs additionnels agencés chacun dans une encoche et que la portion de raccordement relie, dans un rôle équivalent à la jonction coudée des épingles précédemment décrites. Ces éléments additionnels sont spécifiques en ce que les
segments conducteurs qu'ils comportent occupent une même couche dans chacune des deux encoches, et plus particulièrement dans l'exemple illustré la première couche Cl.
Tel que cela est notamment visible sur les figures 1, 2 et 5, cette position des segments conducteurs additionnels dans la première couche Cl permet d'avoir une partie de raccordement contournant les jonctions coudées des épingles conductrices, la partie de raccordement 240 étant décalée radialement vers l'extérieur du stator, c'est- à-dire sans pénaliser la dimension axiale de la machine électrique tournant et sans gêner le mouvement relatif du rotor par rapport au stator.
On comprend que sans sortir du contexte de l'invention, il peut être choisi d'agencer la partie de raccordement au-dessus des jonctions coudées des épingles conductrices correspondantes, notamment si des contraintes d'encombrement sont plus fortes en dimensionnement radial qu'axial, étant entendu que la position de cette barrette de liaison électrique en première couche Cl, rendue possible par l'imbrication des épingles conductrices et le mélange qui en résulte entre les épingles dites intérieures et les épingles dites extérieures, permet de choisir l'orientation de la partie de raccordement et l'encombrement qui en résulte en fonction de la machine électrique tournante sur laquelle ce bobinage est implanté.
De la sorte, et tel qu'illustré sur la figure 1, un premier mode de réalisation d'un stator et du bobinage à épingles imbriquées associé est tel que la barrette de liaison électrique 24 ne dépasse pas axialement le chignon 20 formé par les jonctions coudées 18, limitant de ce fait l'encombrement longitudinal du stator dans une machine électrique tournante pour véhicule automobile par exemple, tandis que tel qu'illustré sur la figure 2, un deuxième mode de réalisation est tel que la barrette de liaison électrique 24 dépasse les jonctions coudées 18 de sorte à passer par-dessus ces dernières, afin de limiter l'encombrement radial du stator, notamment dans une machine électrique tournante de moindre puissance, la plus petite dimension axiale des épingles dans une telle machine de moindre puissance permettant ce dépassement axial.
Autrement dit, la barrette de liaison électrique 24 est assimilable à un autre type d'épingle conductrice comportant deux segments conducteurs écartés l'un de l'autre de manière à s'insérer dans des encoches séparées d'un pas P, au niveau de la même couche et dans le cas présent la première couche dite extérieure. Cette barrette de liaison électrique 24 est positionnée au niveau de la couche périphérique du bobinage afin de remplacer les segments conducteurs 16A de deux épingles conductrices 15A appartenant au premier ensemble.
Dans une variante de réalisation non représentée, ces segments conducteurs additionnels peuvent occuper la quatrième couche C4. Les premier et deuxième modes de réalisation décrit ci-dessus peuvent s'appliquer de la même manière lorsque lesdits segments sont logés dans la quatrième couche C4.
Dans une variante de réalisation non représentée, ces segments conducteurs additionnels peuvent occuper des couches distinctes telles que la seconde couche C2 et la troisième couche C3. Dans ce cas, la partie de raccordement de la barrette de liaison électrique est insérée circonférentiellement entre les jonctions coudées des autres épingles conductrices.
Dans une autre variante de réalisation non représentée, ces segments conducteurs additionnels peuvent occuper des couches distinctes telles que la première couche Ci et la quatrième couche C4. Dans ce cas, la partie de raccordement de la barrette de liaison électrique s'étend en partie au dessus, dans une direction axiale, de certaines jonctions coudées des autres épingles conductrices.
Des éléments conducteurs 21, formant des entrées et des sorties de courant de phase, sont disposés dans la troisième couche des encoches qui devraient être occupées par un segment conducteur d'épingle si une barrette de liaison électrique 24 n'était pas disposée à sa place. En d'autres termes, pour chaque segment conducteur additionnel d'une barrette de liaison électrique occupant une première couche Cl dans une encoche E, on prévoit un segment conducteur pour occuper une troisième couche C3 dans une encoche E+P espacée d'un pas P. On comprend qu'à chaque barrette de liaison
électrique 24 est associée une paire de segments conducteurs 21 et, tel que cela est visible sur la figure 2 notamment, six paires de ces segments conducteurs 21 sont prolongées axialement pour former des entrées et des sorties de courant de phase 211, 212, commandées en une première phase de courant électrique par l'intermédiaire d'une source de courant 22 représentée schématiquement sur la figure 7. Ces entrées et sorties de courant de phase sont configurées selon l'invention pour pénétrer dans les encoches au niveau des troisièmes couches C3. Plus précisément, la moitié de ces entrées et sorties de phase est connectée, directement ou par l'intermédiaire d'un dispositif d'interconnexion, à une source de courant 22, l'autre moitié étant connectée, directement ou par l'intermédiaire d'un dispositif d'interconnexion, à une entrée et sortie d'une autre phase afin de créer le couplage électrique.
Alternativement, lorsque chaque segment conducteur additionnel d'une barrette de liaison électrique occupe une quatrième couche C4 dans une encoche E, on prévoit un segment conducteur 24 pour occuper une deuxième couche C2 dans une encoche E+P espacée d'un pas P.
Toujours alternativement, lorsque chaque segment conducteur additionnel d'une barrette de liaison électrique occupe une seconde couche C2 ou une troisième couche C3 dans une encoche E, on prévoit un segment conducteur pour occuper une première couche Ci et une quatrième couche C4 dans une encoche E+P espacée d'un pas P.
Toujours alternativement, lorsque chaque segment conducteur additionnel d'une barrette de liaison électrique occupe une première couche Cl ou une quatrième couche C4 dans une encoche E, on prévoit un segment conducteur pour occuper une deuxième couche C2 et une troisième couche C3 dans une encoche E+P espacée d'un pas P. On a représenté sur la figure 7 une illustration schématique d'une partie de bobinage formée par le raccordement d'épingles conductrices imbriquées, conformément à ce qui a été décrit précédemment. Pour simplifier la lecture, le nombre d'encoches est d'ensembles d'épingles a été limité, étant entendu que ce qui va suivre pourra être étendu sans difficulté par l'homme du métier pour réaliser le bobinage complet, les autres encoches
du stator comportant également des empilements de segments conducteurs. Selon le présent exemple, le stator 2 comporte 96 encoches contenant chacune 4 segments conducteurs empilés. L'homme du métier comprendra que l'exemple de la figure 7 illustre le cas où les segments conducteurs additionnels des barrettes de liaison électrique occupent la première couche Cl dans une encoche E et les segments conducteurs formant les entrées et sorties de phase occupent la troisième couche C3 mais que cela s'applique de manière similaire aux autres exemples de réalisation précédemment décrit.
Plus précisément, pour le circuit électrique illustré sur la figure 7, le courant est introduit dans le bobinage par l'intermédiaire de l'entrée au courant de phrase 211. On va décrire plus en détail son parcours via les flèches numérotées Fi pour illustrer le fait que le courant circule, dans des segments empilés, dans le même sens pour une encoche donnée, et dans un sens opposé pour une encoche espacées d'un pas P ou -P.
Il convient de noter que l'encoche E+P est éloignée de l'encoche E d'un pas P prédéterminé, selon un premier sens d'orientation. Selon le présent exemple, le pas P correspond à l'interposition de cinq encoches entre une encoche E et E+P, et le premier sens d'orientation est en sens inverse des aiguilles d'une montre.
Le courant circule dans le segment conducteur 21 logé dans une encoche E, dans le prolongement de l'entrée de courant de phase 211 (flèche Fl). Ce segment conducteur 21, agencé de manière à former partie de la troisième couche C3 dans cette encoche E, présente à son extrémité libre, du côté de la seconde face d'extrémité axiale 14, une forme repliée sur elle-même similaire à celle d'un segment conducteur 16C d'une épingle dite extérieure qu'elle remplace dans cette couche.
L'extrémité libre de ce segment conducteur 21 est connectée, au niveau de la seconde face d'extrémité axiale 14 du stator, à l'extrémité libre 17B d'un segment conducteur 16D occupant la quatrième couche C4 dans une encoche E-P, les deux extrémités libres, agencées l'une à côté de l'autre tel que cela est visible plus particulièrement sur la figure 8, de ces segments conducteurs 21, 16D étant reliées
électriquement au niveau d'un point de contact 19B. Il en résulte que le courant est amené à circuler, depuis la seconde face d'extrémité axiale 14 vers la première face d'extrémité axiale 12, dans la quatrième couche C4 de l'encoche E-P, tel qu'illustré par la flèche F2.
Le segment conducteur 16D, occupant la quatrième couche C4 dans l'encoche E-P, forme partie d'une épingle conductrice 15B appartenant à un deuxième ensemble d'épingles dit ensemble intérieur telle qu'elle a pu être décrite précédemment, de sorte que ce segment conducteur est prolongé, au niveau de la première face d'extrémité axiale 12 du stator, par l'intermédiaire d'une jonction coudée 18, en un segment conducteur 16B occupant la deuxième couche C2 dans une encoche séparée d'un espace P, dans le sens inverse au premier sens d'orientation.
On comprend que pour une phase donnée, les épingles sont imbriquées successivement sur tout le pourtour du stator, et pour simplifier la lecture de la figure 7, on va reprendre la description qui précède après que le courant ait fait sensiblement le tour du stator, au niveau du trait plein disposé en travers à proximité de l'encoche E+2P sur cette figure 7.
A ce stade, le courant est amené à circuler, depuis la première face d'extrémité axiale 12 vers la seconde face d'extrémité axiale 14, dans la deuxième couche C2 de l'encoche E+2P, tel qu'illustré par la flèche F3.
Comme illustré par la figure 7, les extrémités libres 17A et 17B des segments conducteurs 16 sont connectées entre elles au niveau de la seconde face d'extrémité axiale 14 du stator, de manière à permettre la circulation d'un courant électrique à travers lesdits segments, selon un même sens, dans chaque encoche. Le sens de circulation du courant est représenté par les flèches chevauchant les épingles conductrices.
La continuité de bobinage est réalisée en connectant alors l'extrémité du segment conducteur 16B occupant la deuxième couche C2 dans l'encoche E+2P, à l'extrémité
d'un segment conducteur 16A occupant la première couche Cl dans l'encoche E+P, les extrémités libres de ces segments conducteurs étant agencées côte à côte tel que cela est visible sur la figure 8 et reliés électriquement par un point de contact 19A au niveau de la seconde face d'extrémité axiale 14.
A ce stade, le courant est amené à circuler, depuis la seconde face d'extrémité axiale 14 vers la première face d'extrémité axiale 12, dans la première couche Cl de l'encoche E+P, tel qu'illustré par la flèche F4.
Le segment conducteur 16A, occupant la première couche Cl dans l'encoche E+P, forme partie d'une épingle conductrice 15A appartenant à un premier ensemble d'épingles dit ensemble extérieur telle qu'elle a pu être décrite précédemment, de sorte que ce segment conducteur est prolongé, au niveau de la première face d'extrémité axiale 12 du stator, par l'intermédiaire d'une jonction coudée 18, en un segment conducteur 16C occupant la troisième couche C3 dans une encoche séparée d'un espace P, dans le premier sens d'orientation.
Il en résulte que le courant est amené à circuler, depuis la première face d'extrémité axiale 12 vers la seconde face d'extrémité axiale 14, dans la troisième couche C3 de l'encoche E+2P, tel qu'illustré par la flèche Fs.
On constate de ce qui précède que dans l'encoche E+2P, les courants circulant dans la deuxième couche C2 et dans la troisième couche C3 circulent tous deux dans le même sens.
La continuité du bobinage est réalisée, conformément à ce qui vient d'être décrit, en passant d'un segment conducteur de la première couche Cl à la troisième couche C3 et de la quatrième couche C4 à la deuxième couche C2 du côté des jonctions coudées formant partie des épingles conductrices, et en passant de la deuxième couche C2 à la première couche Cl et de la troisième couche C3 à la quatrième couche C4 par des ponts électriques, notamment des soudures, au niveau de la seconde face d'extrémité axiale
14, de sorte que la circulation du courant dans un même sens dans chaque encoche est réalisée.
Dans l'exemple illustré, après que le courant soit passé, selon le sens de la flèche Fi, dans la deuxième couche C2 de l'encoche E, depuis la première face d'extrémité axiale 12 vers la seconde face d'extrémité axiale 14, le courant passe d'une épingle conductrice 15A appartenant à un premier ensemble d'épingles dit ensemble extérieur à une barrette de liaison électrique 24 telle qu'elle a été décrite ci-dessus. Il en résulte que le courant passe successivement dans un sens (Fi+1) puis dans l'autre (Fi+2) dans une première couche Cl d'une encoche E-P et dans une première couche d'une encoche E. Le courant est alors amené à circuler conformément à ce qui a été décrit précédemment, d'une épingle conductrice à l'autre, jusqu'à circuler dans l'encoche E+P au niveau de la troisième couche dans laquelle est agencée le segment conducteur solidaire de la sortie de courant de phase 122.
Tel que cela a pu être précisé auparavant, les connexions entre les différents segments conducteurs décrites ci-dessus sont reproduites sur tout le pourtour du stator de manière à former le même agencement de segments conducteurs dans les différentes encoches de ce stator.
La description qui précède permet de comprendre, ici dans un cas de bobinage avec quatre couches de segments conducteurs empilés dans les encoches du stator, l'intérêt de disposer d'épingles imbriquées selon l'invention, avec des épingles conductrices qui présentent chacune des segments conducteurs agencés respectivement dans des couches Ci et Ci+2. Cette disposition permet notamment de simplifier le raccordement électrique de l'ensemble, en diminuant les éléments complémentaires des épingles, à savoir les raccordements d'une couche à l'autre et les barrettes de liaison électrique.
Cette description est faite en prenant l'exemple d'une machine double triphasée mais l'invention s'applique également à d'autres types de machine tels qu'une machine triphasée.
Claims
1. Stator (2) pour une machine électrique tournante, comprenant un corps annulaire (4) comportant une face latérale (6) à partir de laquelle s'étend plusieurs dents radiales (8) qui sont espacées angulairement de manière à délimiter des encoches (10) ouvertes sur une première face d'extrémité axiale (12) et sur une seconde face axiale (14) du corps annulaire (4), et un bobinage de stator comportant au moins plusieurs épingles conductrices (15A, 15B) amenées à s'étendre au moins partiellement dans lesdites encoches et reliées électriquement entre elles, chaque épingle conductrice comprenant deux segments conducteurs (16A, 16B, 16C, 16D) connectés par une jonction coudée (18) configurée pour que les segments conducteurs d'une même épingle soient agencés dans deux encoches distinctes, les encoches étant remplies par une pluralité de segments conducteurs empilés les uns sur les autres de sorte à former N couches parallèles ou sensiblement parallèles à la face latérale (6) du corps annulaire, le stator étant caractérisé en ce que chaque épingle conductrice (15A, 15B) comprend un segment conducteur présent dans deux encoches distinctes, avec un segment conducteur présent dans une encoche E de manière à occuper une première couche (Ci) et un autre segment conducteur présent dans une encoche E+P de manière à occuper une deuxième couche distincte (Ci+2) et séparée de la première couche par une couche intercalaire, P étant un pas prédéterminé selon un premier sens d'orientation.
2. Stator (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les jonctions coudées (18) des épingles conductrices (15A, 15B) adjacentes sont sensiblement parallèles entre elles au niveau de la première face d'extrémité axiale (12).
3. Stator (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre d'un segment conducteur (16A, 16C) d'une épingle occupant la couche (Ci) dans une encoche est connectée, au niveau de la seconde face axiale (14) du corps annulaire (4), à l'extrémité d'un segment conducteur (16B, 16D) d'une épingle voisine occupant la couche (Ci+i) dans une encoche séparée d'un pas P.
4. Stator (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un premier type d'épingles tel que les segments conducteurs (16A, 16C), connectés par une jonction coudée (18), qui ont au niveau de la seconde face d'extrémité axiale (14) leurs extrémités libres plus proches l'une de l'autre que ne le sont leurs segments conducteurs.
5. Stator (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième type d'épingles tel que les segments conducteurs (16B, 16D) connectés par une jonction coudée (18), qui ont au niveau de la seconde face d'extrémité axiale (14) leurs extrémités libres plus écartées l'une de l'autre que ne le sont leurs segments conducteurs.
6. Stator (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, des segments conducteurs (21) occupant l'une des couches centrales sont connectés à une source de courant au niveau de la première face d'extrémité axiale (12) du corps annulaire (4), permettant d'alimenter plusieurs segments conducteurs (16A, 16B, 16C, 16D) reliés en série en une phase de courant.
7. Stator (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une barrette de liaison électrique (24) est agencée entre deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, la barrette présentant deux segments conducteurs additionnels occupant une même couche dans chacune de ces deux encoches et une partie de raccordement (240) reliant ces deux segments conducteurs additionnels au niveau de la première face axiale (12) du corps annulaire (4).
8. Stator (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie de raccordement (240) de la barrette de liaison électrique (24) est décalée radialement par rapport aux jonctions coudées (18) des épingles conductrices, de manière à ce que la barrette de liaison électrique contourne lesdites jonctions coudées.
9. Stator (2) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une barrette de liaison électrique (24) est agencée entre deux encoches séparées d'un pas P prédéterminé, la barrette présentant deux segments conducteurs additionnels occupant une couche différente dans chacune de ces deux encoches et une partie de raccordement (240) reliant ces deux segments conducteurs additionnels au niveau de la première face axiale (12) du corps annulaire (4).
10. Stator (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la barrette de liaison électrique (24) est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par au moins une couche intercalaire.
11. Stator (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la barrette de liaison électrique (24) est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par deux couches intercalaires.
12. Stator (2) selon l'une des revendications 10 ou 11 quand dépendantes de la revendication 6, caractérisé en ce que la barrette de liaison électrique (24) est configurée de sorte que ses segments conducteurs additionnels sont logés dans deux encoches distinctes en étant logés dans deux couches distinctes et séparées l'une de l'autre par au moins une couche intercalaire et les segments conducteurs (21) connectés à une source de courant sont logés dans une couche centrale formant la couche intercalaire.
13. Stator (2) selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la barrette de liaison électrique (24) forme une connexion en série entre deux portions de bobinage.
14. Machine électrique tournante pour véhicule automobile comprenant un stator (2) selon l'une des revendications précédentes.
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