EP3868008A1 - Dent statorique pour machine électrique, culasse et stator associés - Google Patents

Dent statorique pour machine électrique, culasse et stator associés

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EP3868008A1
EP3868008A1 EP19795457.1A EP19795457A EP3868008A1 EP 3868008 A1 EP3868008 A1 EP 3868008A1 EP 19795457 A EP19795457 A EP 19795457A EP 3868008 A1 EP3868008 A1 EP 3868008A1
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EP
European Patent Office
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tooth
stator
envelope
face
needles
Prior art date
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Pending
Application number
EP19795457.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Beisbardt
Thierry Laurent
Michel Raoul
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Ampere SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3868008A1 publication Critical patent/EP3868008A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
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    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
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    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles

Definitions

  • Stator tooth for electric machine associated cylinder head and stator
  • the present invention relates to a rotary electrical machine, in particular for an electric or hybrid motor vehicle.
  • the present invention relates more particularly to a stator comprising teeth fixed on a stator yoke.
  • Rotating electrical machines generate losses in the form of heat caused in particular by eddy currents.
  • the magnetic field creates a heating on the one hand because induced currents called eddy currents circulate there in short-circuit and, on the other hand, because they present resistance to flow circulation.
  • these conductive parts of the stator and the rotor are almost systematically made up of a stack of thin sheets electrically isolated from one another and oriented in the direction of the magnetic field.
  • the efficiency of the electrical machine depends in particular on the magnetization of the rotor (s).
  • the magnets irreversibly lose their magnetic property.
  • eddy currents circulate in the magnets contributing to their heating.
  • the rotor In a rotating axial flow electric machine with central rotor, the rotor is arranged between two stators, the rotor and the stators dissipating heat.
  • Document GB2482928 discloses a rotary axial flow electric machine with central stator, that is to say in which the stator is arranged between two rotors comprising magnets.
  • the rotors are arranged at the ends of the machine, they are cooled by fresh air.
  • the central stator comprises a disc made of composite plastic material, supporting stator pads in compressed and sintered ferrous powder, the grains of which are coated with an electrical insulating material, which reduces their resistance to magnetic flux. crossing.
  • the induced currents responsible for heating the stator are thereby reduced there.
  • the rotor includes a disc having apertures arranged circumferentially and accommodating magnets.
  • This configuration limits the heating of the rotor.
  • the rotor is heated by the heat radiating from the stators.
  • the invention relates to a stator tooth for an electric machine comprising a casing extending between a first face comprising means for fixing to a stator yoke and a second opposite face.
  • the envelope houses one or more conductive materials configured to direct the magnetic flux of the machine in operation from one of said faces to the other.
  • the envelope is made of stamped non-magnetic sheet.
  • the first face comprises at least one tab intended to be fixed on the cylinder head.
  • the second face comprises at least one flap for immobilizing in an axial direction a preassembled winding inserted between the tongue and the flap.
  • the tooth further comprises a pre-assembled coil inserted on the outer peripheral surface of the envelope.
  • the preassembled winding comprises a support frame on which is wound a wire comprising several strands held in an insulating envelope forming turns.
  • the conductive material comprises needles extending from the first to the second face.
  • the needles are made of material permeable to a magnetic field and with a grain oriented along the length of the needles.
  • each needle which is not delimited by the first and the second face is coated with an insulating material.
  • the gaps between the needles and the envelope are filled with glue.
  • the conductive material comprises thin sheets extending from the first to the second face and stacked on top of each other.
  • the gaps between the thin sheets and the casing are filled with glue.
  • the tooth comprises a monobloc stud, the conductive material being produced by compacting a ferrous powder coated with electrical insulator.
  • the conductive material further comprises lateral extensions extending towards the outside of the envelope and comprising recesses intended to accommodate staples fixed to the cylinder head.
  • the invention also relates to a cylinder head comprising at least one stator tooth as defined above and a stator for electric machine with central rotor comprising such a cylinder head, and an electric machine with axial flow with central rotor comprising such a stator.
  • FIG. 1 illustrates a sectional view of a rotary axial flow electric machine with central rotor according to the invention
  • Figure 2 illustrates a view of the cylinder head and stator teeth according to the invention
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a first embodiment of a stator tooth according to the invention
  • FIG. 5 illustrates a second embodiment of a stator tooth according to the invention.
  • FIG. 6 illustrates a third embodiment of a tooth formed of a stator pad according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a sectional view of an electric machine 1 rotating axial flow with central rotor in an axial direction.
  • this machine is a traction motor for an electric or hybrid vehicle.
  • the electric machine 1 comprises a casing 2 comprising two stators 3a and 3b of identical architecture surrounding a rotor 4 and an axis (A) coincident with the axis of rotation of the rotor 4.
  • Each stator 3a and 3b is separated from the rotor by an air gap ENT.
  • the rotor 4 is guided by ball bearings 5 and 6 supported by the casing 2.
  • the rotor 4 comprises a hub 7 on which is fixed a disc 8 comprising openings arranged circumferentially and housing magnets 9 preferably segmented and electrically insulated to limit the currents induced in the magnets.
  • the disc is preferably made of composite material, for example of fiber-reinforced polymer, thus reducing the currents of Foucault.
  • the disc is preferably surrounded by a hoop to improve its mechanical strength.
  • the rotor 4 is positioned axially between the stators 3a and 3b so as to obtain air gaps of equivalent thickness.
  • an adjustment shim is provided on one side, for example on the right. Measurements are taken to determine the thickness of the shim.
  • a spring is placed behind the bearing opposite the shim.
  • the stators are centered one and the other in two half-casings and maintained in axial support by a device of studs, welded on the cylinder head 10 and of nuts distributed regularly and circumferentially on the cylinder head 10.
  • stators 3a and 3b To cool stators 3a and 3b, water chambers are provided in each casing. These rooms are sealed by O-rings.
  • stator 3a As the stators 3a and 3b are of identical architecture, only the stator 3a is detailed below.
  • the stator 3 a comprises a cylinder head 10 on which are arranged stator teeth 1 1 all identical.
  • the cylinder head 10 has a constant thickness and comprises, for example, a thin sheet whose surface is electrically insulated and wound in a spiral shape with a steel grain oriented in the winding direction.
  • the cylinder head is made of non-oriented steel grain.
  • the magnetic flux which must circulate between two adjacent teeth will follow the orientation given by the winding of the sheet.
  • another magnetically conductive material than steel is used.
  • Figures 2, 3 and 4 illustrate a view of the cylinder head 10 comprising a first preferred embodiment of a stator tooth 1 1, and a partial section of the cylinder head 10 and a stator tooth 1 1 in the direction III- III shown in Figure 2.
  • the stator tooth 1 1 comprises an envelope 12 extending between a first face 13 fixed on the cylinder head 10 and a second face 14. These faces are orthogonal to the axial direction (axis of rotation (A) of the rotor).
  • the casing 12 houses one or more conductive materials.
  • the conductive material comprises needles 15.
  • the envelope 12 is for example isosceles triangular whose vertices are rounded and whose sides of the same length are oriented so that the tooth is symmetrical with respect to a axis of symmetry (B). The vertex common to the two sides of the same length is oriented towards the axis (A).
  • the needles 15 extend from the first face 13 towards the second face 14. More precisely, the needles 15 extend in the axial direction. Their length is preferably substantially equal to the axial dimension of the casing 12, itself greater than the thickness of the cylinder head 10.
  • the diameter (or the dimensions of the section in the case where they are not cylindrical) of the needles is of the order of 0.5mm preferably, and preferably less than 1mm. It can be smaller than 0.5mm, and depends on the frequency of use of the rotating machine 1. For example at OOOHz, a diameter less than 0.3mm is preferable.
  • the set of needles of the stator tooth 1 1 has, in an axial section, a substantially trapezoidal or triangular shape with rounded corners.
  • the periphery of the envelope 12 forms a ribbon whose width extends in the axial direction between the faces 13 and 14 and the length extends angularly all around the shape drawn by the needles of the stator tooth 1 1.
  • the casing 12 nevertheless comprises tongues 16 positioned perpendicular to the ribbon formed by this periphery of the casing 12, on the surface of the cylinder head 10 orthogonal to the axis (A). Similarly flaps 22 positioned perpendicular to the ribbon formed by this periphery maintain the winding 17 assembled around the ribbon.
  • the envelope 12 is produced for example by stamping a non-magnetic sheet.
  • the needles 15 are for example cylindrical and preferably made of a material permeable to a magnetic field and to grain oriented lengthwise, for example of magnetic steel.
  • the section of the needles can be of different shape, for example polygonal.
  • each needle 15 which is not delimited by the first and second faces 13 and 14 is coated with an insulating material (not shown), for example a varnish, so that the needles 15 are magnetically in contact with the yoke 10, and that a magnetic field can pass from the yoke 10 to the rotor 4 through the needles 15 and the air gap ENT.
  • the needles are preferably directly in contact with the yoke 10 without insulating material separating them.
  • the gaps between the needles 15 and the casing 12 are filled with glue, for example a resin (not shown).
  • glue for example a resin (not shown).
  • This adhesive has electrical insulating and thermal conductive properties, in addition to the bonding function.
  • Insulating the needles 15 from each other and with the casing 12 makes it possible to reduce the induced currents responsible for the heating of the stator 3a.
  • the first face 13 comprises the tongues 16 fixed on the cylinder head 10 so as to secure the tooth 11 on the cylinder head 10.
  • Each tongue 16 is for example fixed on the cylinder head 10 by a laser weld passing through said tongue.
  • the stator tooth 1 1 further comprises a preassembled coil 17 inserted on the outer peripheral surface of the casing 12.
  • the preassembled winding 17 comprises a support frame 18 on which is wound a wire 19 by forming turns.
  • the wire 19 preferably comprises several strands 20 held in an insulating envelope 21.
  • the flow of current is improved by using several strands compared to a monobloc wire.
  • the second face 14 of the casing 12 comprises the deformable flaps 22 which, when the preassembled winding 17 is engaged on the tooth 11, are pushed back to immobilize the preassembled winding 17 in an axial direction.
  • the teeth 1 1 are arranged uniformly on the cylinder head 10 as visible in FIG. 2.
  • the cylinder head 10 is circular and has a recess in its center dimensioned to accommodate the rotor 4.
  • stator 3a In operation, the magnetic field generated by the turns of tooth 1 1 of stator 3a crosses the air gaps ENT and the rotor 4 in its discoid part and penetrates into the stator tooth arranged opposite on stator 3b.
  • the magnetic field is guided by the breech of the stator 3b to an adjacent tooth then crosses again the air gaps ENT and the rotor 4 in its discoid part, and enters a stator tooth placed opposite on the stator 3a to go towards a adjacent stator tooth via the stator cylinder head 3 a.
  • the needles 15 of the stator teeth 1 1 are oriented in the direction of travel of the magnetic field, and the sheet of yokes 10 is wound in the direction of travel of the magnetic field.
  • the magnetic flux loopback is optimized, thus reducing the magnetic losses of machine 1 and improving the efficiency of machine 1.
  • FIG. 4 illustrates a partial view of tooth 1 1 comprising the needles 15 housed in the envelope 12 and a tongue 16.
  • the conductive material comprises thin sheets 23 stacked inside the envelope 12 in the radial direction.
  • the thickness of the thin sheet 23 extends in the radial direction, the width of the thin sheet extends between the first 13 and second 14 faces and the length of the sheet extends in a direction orthogonal to the radial direction .
  • the thin sheet 23 has for example a rectangular section.
  • the stack of thin sheets 23 is for example in a direction parallel to the side of length different from that of the other two sides of the isosceles triangle.
  • the thin sheets 23 are joined together for example by surface weld beads before their insertion into the envelope 12. After insertion of the thin sheets 23 into the envelope 12, the interstices between the thin sheets and the envelope are filled with glue for example a resin.
  • the thickness of the thin sheets is preferably less than 0.35mm, for example equal to 0.2mm. The choice of this thickness depends on the frequency of use of the rotary machine 1.
  • FIG. 6 illustrates a third embodiment of the tooth 1 1 fixed on the cylinder head 10.
  • This tooth 11 includes a stud and tongues 16.
  • the stud is in one piece, the conductive material being produced by compacting a ferrous powder coated with electrical insulator.
  • the stud further comprises lateral extensions 24 extending on either side of the axis of symmetry (B) towards the outside of the stud and comprising at each of their ends recesses 25.
  • the lateral extensions 24 create a isthmus increasing the torque developed by the rotating electric machine 1.
  • Clips 26 and 27 of elastic steel fixed to the cylinder head 10 are housed in the recesses 25 so as to hold the stud against the cylinder head 10.
  • the flaps 22 trap the staples 26 and 27 and hold the preassembled winding 17 (not shown) on the peripheral surface of the casing 12, by welding on the yoke of their end. More specifically, the flaps 22, by means of the staples bearing on the stud in the recesses 25, ensure the plating, with a certain pressure, of the stud against the cylinder head 10. The flaps hold the studs and the coils in this third embodiment.
  • the steel grains of the ferrous powder are magnetically oriented in the axial direction.
  • the fine segmentation of the stator teeth 1 1 mounted on the cylinder head 10 makes it possible to combat losses by eddy currents.
  • stator yoke may be segmented to facilitate the assembly of the teeth and the stator windings.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

La dent statorique pour machine électrique comprend une enveloppe (12) s'étendant entre une première face (13) comportant des moyens de fixation à une culasse statorique et une deuxième face (14) opposée. L'enveloppe loge un ou plusieurs matériaux conducteurs configurés pour diriger le flux magnétique de la machine en fonctionnement d'une desdites face à l'autre.

Description

Dent statorique pour machine électrique, culasse et stator associés
La présente invention concerne une machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile électrique ou hybride.
La présente invention concerne plus particulièrement un stator comprenant des dents fixées sur une culasse statorique.
Les machines électriques tournantes génèrent des pertes sous forme de chaleur causées notamment par les courants de Foucault. Dans les parties conductrices du flux magnétique d’une telle machine, le champ magnétique crée un échauffement d’une part parce que des courants induits dits courants de Foucault y circulent en court-circuit et, d’autre part, parce qu’elles présentent une résistance à la circulation du flux. Pour lutter contre ce phénomène, ces parties conductrices du stator et du rotor sont presque systématiquement constituées d’un empilage de tôles fines isolées électriquement les unes des autres et orientées dans le sens du champ magnétique.
Dans les machines électriques où le ou les rotors comprennent des aimants permanents dont les caractéristiques magnétiques dépendent de la température, le rendement de la machine électrique dépend notamment de la magnétisation du ou des rotors.
En effet, si la température du ou des rotors est supérieure à une température critique, les aimants perdent leur propriété magnétique de manière irréversible. En outre des courants de Foucault circulent dans les aimants contribuant à leur échauffement.
De plus, la chaleur générée par la machine électrique diminue le rendement global de la machine.
Dans une machine électrique tournante à flux axial à rotor central, le rotor est disposé entre deux stators, le rotor et les stators dissipant de la chaleur.
Par conséquent, le rotor est chauffé par les courants induits le traversant et par la chaleur rayonnant des stators. Le document GB2482928 divulgue une machine électrique tournante à flux axial à stator central, c’est-à-dire dans laquelle le stator est disposé entre deux rotors comprenant des aimants.
Comme les rotors sont disposés aux extrémités de la machine, ils sont refroidis par de l’air frais.
Ce document divulgue, en outre, que le stator central comprend un disque en matériau plastique composite, supportant des plots statoriques en poudre ferreuse compressée et frittée dont les grains sont enrobés d’un matériau isolant électrique, ce qui diminue leur résistance au flux magnétique les traversant.
Les courants induits responsables de r échauffement du stator y sont de ce fait diminués.
Cependant, les pertes magnétiques des rotors sont augmentées par le débouclage des flux magnétiques par les plaques support des aimants.
On pourra également se référer au document FR 3 006 124 qui divulgue une machine électrique tournante à flux axial à rotor central.
Le rotor comprend un disque comprenant des ouvertures disposées de façon circonférentielle et logeant des aimants.
Cette configuration permet de limiter r échauffement du rotor.
Cependant, le rotor est chauffé par la chaleur rayonnant des stators.
Il est proposé de pallier les inconvénients liés à une machine électrique tournante selon l’état de la technique, notamment en limitant r échauffement du ou des stators englobant le rotor.
Au vu de ce qui précède l’invention a pour objet une dent statorique pour machine électrique comprenant une enveloppe s’étendant entre une première face comportant des moyens de fixation à une culasse statorique et une deuxième face opposée.
L’enveloppe loge un ou plusieurs matériaux conducteurs configurés pour diriger le flux magnétique de la machine en fonctionnement d’une desdites face à l’autre.
De préférence, l’enveloppe est en tôle amagnétique emboutie. Avantageusement, la première face comprend au moins une languette destinée à être fixée sur la culasse.
Selon une autre caractéristique, la seconde face comprend au moins un rabat pour immobiliser selon une direction axiale un bobinage préassemblé inséré entre la languette et le rabat.
De préférence, la dent comprend en outre un bobinage préassemblé inséré sur la surface périphérique extérieure de l’enveloppe.
Avantageusement, le bobinage préassemblé comprend une armature support sur laquelle est enroulé un fil comprenant plusieurs brins maintenus dans une enveloppe isolante formant des spires.
Selon un premier mode de réalisation, le matériau conducteur comprend des aiguilles s’étendant de la première à la deuxième face.
De préférence, les aiguilles sont en matériau perméable à un champ magnétique et à grain orienté selon la longueur des aiguilles.
Avantageusement, la surface périphérique de chaque aiguille qui n’est pas délimitée par la première et la deuxième face est enduite d’une matière isolante.
De préférence, les interstices entre les aiguilles et l’enveloppe sont remplis de colle.
Selon un deuxième mode de réalisation, le matériau conducteur comprend des tôles fines s’étendant de la première à la deuxième face et empilées les unes sur les autres.
De préférence, les interstices entre les tôles fines et l’enveloppe sont remplis de colle.
Selon un troisième mode de réalisation, la dent comporte un plot monobloc, le matériau conducteur étant réalisé par compactage d’une poudre ferreuse enrobée d’isolant électrique.
De préférence, le matériau conducteur comprend en outre des extensions latérales s’étendant vers l’extérieur de l’enveloppe et comprenant des évidements destinés à loger des agrafes fixées sur la culasse.
L’invention a aussi pour objet une culasse comprenant au moins une dent statorique telle que définie précédemment et un stator pour machine électrique à rotor central comprenant une telle culasse, et une machine électrique à flux axial à rotor central comprenant un tel stator.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre une vue en coupe d’une machine électrique tournante à flux axial à rotor central selon l’invention ;
la figure 2 illustre une vue de la culasse et de dents statoriques selon l’invention ;
les figures 3 et 4 illustrent un premier mode de réalisation d’une dent statorique selon l’invention ;
la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation d’une dent statorique selon l’invention ; et
- la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation d’une dent formée d’un plot statorique selon l’invention.
On se réfère à la figure 1 qui illustre une vue en coupe d’une machine électrique 1 tournante à flux axial à rotor central selon une direction axiale. Cette machine est dans cet exemple de réalisation de l’invention, un moteur de traction pour véhicule électrique ou hybride.
La machine électrique 1 comprend un carter 2 comprenant deux stators 3a et 3b d’architecture identique entourant un rotor 4 et un axe (A) confondu avec l’axe de rotation du rotor 4.
Chaque stator 3a et 3b est séparé du rotor par un entrefer ENT. Le rotor 4 est guidé par des roulements à billes 5 et 6 supportés par le carter 2.
Le rotor 4 comprend un moyeu 7 sur lequel est fixé un disque 8 comprenant des ouvertures disposées de façon circonférentielle et logeant des aimants 9 préférentiellement segmentés et isolés électriquement pour limiter les courants induits dans les aimants.
L’échauffement du rotor 4 est ainsi diminué.
Le disque est réalisé préférentiellement en matériau composite, par exemple en polymère renforcé de fibres, réduisant ainsi les courants de Foucault. Le disque est préférentiellement cerclé d’une frette pour améliorer sa tenue mécanique.
Le rotor 4 est positionné axialement entre les stators 3a et 3b de manière à obtenir des entrefers d’épaisseur équivalente. Pour cela une cale de réglage est prévue d’un côté, par exemple à droite. Des mesures sont prises pour déterminer l’épaisseur de la cale. Pour un maintien du rotor dans cette position un ressort est placé derrière le roulement opposé à la cale.
Les stators sont centrés l’un et l’autre dans deux demi-carters et maintenus en appui axial par un dispositif de goujons, soudé sur la culasse 10 et d’écrous répartis régulièrement et circonférentiellement sur la culasse 10.
Pour le refroidissement des stators 3a et 3b, des chambres d’eau sont aménagées dans chaque carter. Les étanchéités de ces chambres sont assurées par des joints toriques.
Comme les stators 3a et 3b sont d’architecture identique, seul le stator 3a est détaillé par la suite.
Le stator 3 a comprend une culasse 10 sur laquelle sont disposés des dents statoriques 1 1 toutes identiques.
La culasse 10 a une épaisseur constante et comprend par exemple une tôle fine dont la surface est isolée électriquement et enroulée en colimaçon avec un grain d’acier orienté dans le sens d'enroulement. En variante la culasse est en grain d’acier non orienté. Ainsi en fonctionnement, le flux magnétique qui doit circuler entre deux dents adjacentes, suivra l’orientation donnée par l’enroulement de la tôle. En variante un autre matériau magnétiquement conducteur que l’acier est utilisé.
Les figures 2, 3 et 4 illustrent une vue de la culasse 10 comprenant un premier mode de réalisation préférentiel d’une dent statorique 1 1 , et une coupe partielle de la culasse 10 et d’une dent statorique 1 1 selon la direction III-III représentée sur la figure 2.
On se réfère plus particulièrement à la figure 3.
La dent statorique 1 1 comprend une enveloppe 12 s’étendant entre une première face 13 fixée sur la culasse 10 et une deuxième face 14. Ces faces sont orthogonales à la direction axiale (axe de rotation (A) du rotor).
L’enveloppe 12 loge un ou plusieurs matériaux conducteurs.
Selon le premier mode de réalisation préférentiel, le matériau conducteur comprend des aiguilles 15. L’enveloppe 12 est par exemple triangulaire isocèle dont les sommets sont arrondis et dont les côtés de même longueur sont orientés de sorte que la dent soit symétrique par rapport à un axe de symétrie (B). Le sommet commun aux deux côtés de même longueur est orienté vers l’axe (A).
Les aiguilles 15 s’étendent de la première face 13 vers la deuxième face 14. Plus précisément les aiguilles 15 s’étendent selon la direction axiale. Leur longueur est de préférence sensiblement égale à la dimension axiale de l’enveloppe 12, elle-même supérieure à l’épaisseur de la culasse 10. Le diamètre (ou les dimensions de la section dans le cas où elles ne sont pas cylindriques) des aiguilles est de l’ordre de 0,5mm de préférence, et de préférence inférieur à l mm. Il peut être plus petit que 0,5mm, et dépend de la fréquence d’utilisation de la machine tournante 1 . Par exemple à l OOOHz, un diamètre inférieur à 0,3mm est préférable.
L’ensemble des aiguilles de la dent statorique 1 1 présente selon une coupe axiale une forme sensiblement trapézoïdale ou triangulaire à coins arrondis. La périphérie de l’enveloppe 12 forme un ruban dont la largeur s’étend selon la direction axiale entre les faces 13 et 14 et la longueur s’étend angulairement tout autour de la forme dessinée par les aiguilles de la dent statorique 1 1 . L’enveloppe 12 comprend néanmoins des languettes 16 positionnées perpendiculairement au ruban formé par cette périphérie de l’enveloppe 12, sur la surface de la culasse 10 orthogonale à l’axe (A). De même des rabats 22 positionnés perpendiculairement au ruban formé par cette périphérie maintiennent le bobinage 17 assemblé autour du ruban.
L’enveloppe 12 est réalisée par exemple par emboutissage d’une tôle amagnétique.
Les aiguilles 15 sont par exemple cylindriques et réalisées de préférence en un matériau perméable à un champ magnétique et à grain orienté dans le sens de leur longueur, par exemple en acier magnétique. Bien entendu la section des aiguilles peut être de forme différente, par exemple polygonale.
La surface périphérique de chaque aiguille 15 qui n’est pas délimitée par les première et deuxième faces 13 et 14 est enduite d’une matière isolante (non représentée), par exemple un vernis, de sorte que les aiguilles 15 soient magnétiquement en contact avec la culasse 10, et qu’un champ magnétique puisse transiter de la culasse 10 vers le rotor 4 par les aiguilles 15 et l’entrefer ENT. Autrement dit les aiguilles sont de préférence directement en contact avec la culasse 10 sans matière isolante les séparant.
Les interstices entre les aiguilles 15 et l’enveloppe 12 sont remplis de colle, par exemple une résine (non représentée). Cette colle a des propriétés d’isolant électrique et de conducteur thermique, en plus de la fonction de collage.
L’isolation des aiguilles 15 entre elles et avec l’enveloppe 12 permet de réduire les courants induits responsables de r échauffement du stator 3a.
La première face 13 comprend les languettes 16 fixées sur la culasse 10 de manière à solidariser la dent 1 1 sur la culasse 10.
Chaque languette 16 est par exemple fixée sur la culasse 10 par une soudure laser traversant ladite languette. Préférentiellement trois languettes 16 fixent l’enveloppe contenant les aiguilles à la culasse 10, une languette 16 située à la périphérie radiale externe de la dent 1 1 et deux languettes 16 latérales situées de part et d’autre de la dent 1 1 dans la direction angulaire.
La dent statorique 1 1 comprend en outre un bobinage préassemblé 17 inséré sur la surface périphérique extérieure de l’enveloppe 12.
Le bobinage préassemblé 17 comprend une armature support 18 sur laquelle est enroulé un fil 19 en formant des spires.
Le fil 19 comprend de préférence plusieurs brins 20 maintenus dans une enveloppe isolante 21. Pour une section de conduction donnée du fil, la circulation du courant est améliorée en utilisant plusieurs brins par rapport à un fil monobloc.
La seconde face 14 de l’enveloppe 12 comprend les rabats 22 déformables qui, lorsque le bobinage préassemblé 17 est engagé sur la dent 1 1 , sont repoussés pour immobiliser le bobinage préassemblé 17 selon une direction axiale.
Les dents 1 1 sont disposées uniformément sur la culasse 10 comme visible sur la figure 2.
La culasse 10 est circulaire et comporte un évidement en son centre dimensionné pour accueillir le rotor 4.
En fonctionnement, le champ magnétique généré par les spires de la dent 1 1 du stator 3a traverse les entrefers ENT et le rotor 4 dans sa partie discoïde et pénètre dans la dent statorique disposée en face sur le stator 3b.
Le champ magnétique est guidé par la culasse du stator 3b jusqu’à une dent adjacente puis traverse à nouveau les entrefers ENT et le rotor 4 dans sa partie discoïde, et pénètre dans une dent statorique disposée en face sur le stator 3a pour aller vers une dent statorique adjacente par l’intermédiaire de la culasse du stator 3 a.
Les aiguilles 15 des dents statoriques 1 1 sont orientées dans le sens de parcours du champ magnétique, et la tôle des culasses 10 est enroulée dans le sens de parcours du champ magnétique.
Le bouclage des flux magnétiques est optimisé, réduisant ainsi les pertes magnétiques de la machine 1 et améliorant le rendement de la machine 1 .
La figure 4 illustre une vue partielle de la dent 1 1 comprenant les aiguilles 15 logées dans l’enveloppe 12 et une languette 16.
Selon un deuxième mode de réalisation de la dent 1 1 illustré à la figure 5 , le matériau conducteur comprend des tôles fines 23 empilées à l’intérieur de l’enveloppe 12 selon la direction radiale.
L’épaisseur de la tôle fine 23 s’étend selon la direction radiale, la largeur de la tôle fine s’étend entre les première 13 et deuxième 14 faces et la longueur de la tôle s’étend selon une direction orthogonale à la direction radiale. La tôle fine 23 a par exemple une section rectangulaire.
L’empilement des tôles fines 23 se fait par exemple selon une direction parallèle au côté de longueur différente à celle des deux autres côtés du triangle isocèle.
Les tôles fines 23 sont solidarisées entre elles par exemple par des cordons de soudure superficiels avant leur insertion dans l’enveloppe 12. Après insertion des tôles fines 23 dans l’enveloppe 12, les interstices entre les tôles fines et l’enveloppe sont remplis de colle par exemple une résine.
L’épaisseur des tôles fines est de préférence inférieure à 0,35mm par exemple égale à 0,2mm. Le choix de cette épaisseur dépend de la fréquence d’utilisation de la machine tournante 1 .
La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation de la dent 1 1 fixée sur la culasse 10.
Cette dent 1 1 comprend un plot et des languettes 16.
Dans ce mode de réalisation, le plot est monobloc, le matériau conducteur étant réalisé par compactage d’une poudre ferreuse enrobée d’isolant électrique.
Le plot comprend en outre des extensions latérales 24 s’étendant de part et d’autre de l’axe de symétrie (B) vers l’extérieur du plot et comprenant à chacune de leurs extrémités des évidements 25. Les extensions latérales 24 créent un isthme augmentant le couple développé par la machine électrique tournante 1 .
Des agrafes 26 et 27 en acier élastique fixées sur la culasse 10 se logent dans les évidements 25 de manière à maintenir le plot contre la culasse 10.
Les rabats 22 emprisonnent les agrafes 26 et 27 et maintiennent le bobinage préassemblé 17 (non représenté) sur la surface périphérique de l’enveloppe 12, par soudage sur la culasse de leur extrémité. Plus précisément, les rabats 22, par l’intermédiaire des agrafes prenant appui sur le plot dans les évidements 25 , assurent le placage, avec une certaine pression, du plot contre la culasse 10. Les rabats maintiennent les plots et les bobines dans ce troisième mode de réalisation. Les grains d’acier de la poudre ferreuse sont orientés magnétiquement dans le sens axial.
La segmentation fine des dents statoriques 1 1 montées sur la culasse 10 permet de lutter contre les pertes par courants de Foucault.
L’invention n’est pas limitée à une réalisation sur une machine à flux axial à rotor central, les caractéristiques décrites pouvant être aisément transposées sur une machine à flux radial. Dans ce cas la culasse statorique pourra être segmentée pour faciliter l’assemblage des dents et des bobinages statoriques.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dent statorique pour machine électrique comprenant une enveloppe ( 12) s’étendant entre une première face ( 13) comportant des moyens de fixation à une culasse statorique ( 10) et une deuxième face ( 14) opposée, caractérisée en ce que l’enveloppe loge un ou plusieurs matériaux conducteurs perméables à un champ magnétique et configurés pour diriger le flux magnétique de la machine en fonctionnement d’une desdites face à l’autre, ladite dent comportant de plus un bobinage préassemblé inséré sur la surface périphérique extérieure de l’enveloppe ( 12), ladite enveloppe étant distincte d’une armature support dudit bobinage préassemblé.
2. Dent selon la revendication 1 , dans laquelle l’enveloppe ( 12) est en tôle amagnétique emboutie.
3. Dent selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la première face ( 13) comprend au moins une languette ( 16) destinée à être fixée sur la culasse ( 10).
4. Dent selon la revendication 3 , dans laquelle la seconde face ( 14) comprend au moins un rabat (22) pour immobiliser selon une direction axiale le bobinage préassemblé ( 17) inséré entre la languette ( 16) et le rabat.
5. Dent selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage préassemblé (17) comprend ladite armature support ( 18) sur laquelle est enroulé un fil ( 19) comprenant plusieurs brins maintenus dans une enveloppe isolante formant des spires.
6. Dent selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans laquelle le matériau conducteur comprend des aiguilles (15) s’étendant de la première à la deuxième face.
7. Dent selon la revendication 6, dans laquelle les aiguilles ( 15) sont en matériau perméable à un champ magnétique et à grain orienté selon la longueur des aiguilles ( 15).
8. Dent selon l’une des revendications 6 et 7, dans laquelle la surface périphérique de chaque aiguille ( 15) qui n’est pas délimitée par la première et la deuxième face est enduite d’une matière isolante.
9. Dent selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans laquelle les interstices entre les aiguilles ( 15) et l’enveloppe ( 12) sont remplis de colle.
10. Dent selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans laquelle le matériau conducteur comprend des tôles fines (23) s’étendant de la première ( 13) à la deuxième ( 14) face et empilées les unes sur les autres.
1 1 . Dent selon la revendication 10, dans laquelle les interstices entre les tôles fines (23) et l’enveloppe ( 12) sont remplis de colle.
12. Dent selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans laquelle la dent comprend un plot monobloc, le matériau conducteur étant réalisé par compactage d’une poudre ferreuse enrobée d’isolant électrique.
13. Dent selon la revendication 12, dans laquelle le matériau conducteur comprend en outre des extensions latérales (24) s’étendant vers l’extérieur de l’enveloppe et comprenant des évidements (25) destinés à loger des agrafes (26, 27) qui plaquent l’enveloppe contre la culasse ( 10).
14. Culasse statorique comprenant au moins une dent selon l’une quelconque des revendications précédentes.
15. Stator pour machine électrique à flux axial à rotor central comprenant une culasse ( 10) selon la revendication 14.
16. Machine électrique à flux axial à rotor central comprenant un stator selon la revendication 15.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11936256B2 (en) 2020-04-24 2024-03-19 Jacobi Motors, Llc Flux-mnemonic permanent magnet synchronous machine and magnetizing a flux-mnemonic permanent magnet synchronous machine
FR3122537B1 (fr) 2021-04-28 2026-04-03 Renault Sas Stator pour machine à flux axial et procédé de fabrication d’un tel stator
FR3134257B1 (fr) * 2022-04-05 2024-10-18 Renault Sas Procédé d’assemblage des dents d’un stator à un carter
FR3135576B1 (fr) 2022-05-12 2024-05-31 Renault Sas Stator de machine électrique tournante
DE102023100494A1 (de) * 2022-12-19 2024-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Maschine mit einem Stator und Litzenleiterwicklung
FR3151445A1 (fr) * 2023-07-18 2025-01-24 IFP Energies Nouvelles Machine électrique à flux axial avec guide thermique entre chaque bobine et chaque dent associée
US12558980B2 (en) 2023-11-09 2026-02-24 Jacobi Motors, Llc Integrated variable flux memory motor charger
US12614998B2 (en) 2024-03-04 2026-04-28 Jacobi Motors, Llc System for multi-variable flux memory motor configuration

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1460746A1 (fr) * 2001-11-29 2004-09-22 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Machine electrodynamique du type a entrefer axial
EP1536542B1 (fr) * 2002-08-16 2012-10-10 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Machine electrique rotative

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288012A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Fujitsu General Ltd アキシャルギャップ型電動機
EP2022983A3 (fr) * 2006-03-27 2017-09-06 Daikin Industries, Ltd. Noyau d'armature, moteur l'utilisant, et son procédé de fabrication
CN101505080A (zh) * 2006-03-27 2009-08-12 大金工业株式会社 电枢铁芯的制造方法以及电枢铁芯
JP5034376B2 (ja) * 2006-08-29 2012-09-26 ダイキン工業株式会社 磁心、電機子、回転電機及び圧縮機
CN102239623B (zh) * 2008-09-29 2015-06-03 动态技术股份有限公司 用于轴向磁通电机的绕组绝缘装置
GB201013881D0 (en) 2010-08-19 2010-10-06 Oxford Yasa Motors Ltd Electric machine - construction
KR101217223B1 (ko) * 2011-03-25 2012-12-31 주식회사 아모텍 비정질 분할코어 스테이터 및 이를 이용한 액시얼 갭형 모터
FR2992494B1 (fr) * 2012-06-20 2015-08-07 Valeo Equip Electr Moteur Isolant de bobine mixte et element de machine electrique associe
FR3006124B1 (fr) 2013-05-23 2015-05-29 Renault Sa Rotor de machine electrique a flux axial et machine electrique correspondante
AT514709B1 (de) * 2013-08-16 2015-06-15 Johannes Kepler Universität Linz Scheibenläufermotor
DE102014203945A1 (de) * 2014-03-05 2015-09-10 Robert Bosch Gmbh Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine, Statoranordnung und Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnung
EP3174754B1 (fr) * 2014-08-01 2020-01-08 PIAGGIO & C. S.p.A. Moteur électrique à aimant permanent et générateur et moteur hybride comprenant celui-ci dans un scooter
CN105762950A (zh) * 2016-03-10 2016-07-13 东南大学 一种轴向磁场永磁电机及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1460746A1 (fr) * 2001-11-29 2004-09-22 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Machine electrodynamique du type a entrefer axial
EP1536542B1 (fr) * 2002-08-16 2012-10-10 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Machine electrique rotative

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2020078667A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112823467B (zh) 2025-07-15
FR3087304A1 (fr) 2020-04-17
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CN112823467A (zh) 2021-05-18
FR3087304B1 (fr) 2021-12-17

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