EP3931940A1 - Stator for a rotating electrical machine - Google Patents

Stator for a rotating electrical machine

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Publication number
EP3931940A1
EP3931940A1 EP20719671.8A EP20719671A EP3931940A1 EP 3931940 A1 EP3931940 A1 EP 3931940A1 EP 20719671 A EP20719671 A EP 20719671A EP 3931940 A1 EP3931940 A1 EP 3931940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
notches
stator
electrical conductors
notch
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20719671.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tahar HAMITI
Lamya BELHAJ
Xavier JANNOT
Jacques Saint-Michel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec PSA Emotors SAS
Original Assignee
Nidec PSA Emotors SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec PSA Emotors SAS filed Critical Nidec PSA Emotors SAS
Publication of EP3931940A1 publication Critical patent/EP3931940A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165Shape, form or location of the slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to rotating electrical machines and more particularly to the stators of such machines.
  • the invention relates more particularly to synchronous or asynchronous machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric motor vehicles (Battery Electric Vehicle) and / or hybrids (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), such as passenger cars, vans, trucks or buses.
  • the invention also applies to rotating electrical machines for industrial and / or energy production applications, in particular naval or wind turbines.
  • the stator yoke has fully open or semi-open notches in the direction of the air gap, so as to allow the introduction of the conductors of the windings.
  • the semi-open slots receive electrical conductors of circular cross section arranged in bulk, while the fully open slots accommodate electrical conductors of rectangular cross section, arranged in a row.
  • Stators are known in which the notches are closed by non-magnetic or semi-magnetic wedges. However, such wedges may come loose and interfere with the operation of the machine.
  • the notches are semi-closed, and house U-shaped electrical conductors, the electrical conductors being distributed between two sets of independent coils over four layers, two layers per set of coils.
  • the conductors of two different coil sets are not electrically connected together in the stator.
  • the connections between the phases are made outside the stator, in a terminal box.
  • the patent application US 2010/001609 relates to a stator in which the slots are closed, and receive U-shaped electrical conductors of rectangular section, which are each connected to a conductor of the adjacent slot, in order to form a series winding corrugated. The winding is not fractional.
  • Patent application FR 3,019,947 describes a stator comprising a toothed ring comprising teeth interconnected by bridges of material and defining between them recesses for receiving the coils, the notches being open radially outwards. The openings of the notches are closed by a cylinder head attached to the serrated crown.
  • the invention aims to meet this need and it achieves it, according to one of its aspects, thanks to a stator of a rotating electric machine, comprising a stator mass comprising notches, electrical conductors being housed in the notches, at least. some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular a U or I, and extending axially in the notches, each of the notches having a continuously closed contour.
  • continuously closed it is meant that the notches have a continuous closed contour when viewed in cross section, taken perpendicular to the axis of rotation of the machine. You can go all the way around the notch without encountering a cutout in the stator mass.
  • the closed notches are thus not open radially outwards.
  • closing the notch can reduce the parasitic capacitance between the stator windings and the rotor, which reduces leakage currents and can eliminate the need for drain rings or brushes. tree currents.
  • the stator mass can be produced by stacking magnetic sheets, the notches being formed by cutting the sheets.
  • the stator mass can also be by cutting from a mass of sintered or agglomerated magnetic powder. The closing of the notches on the side of the air gap is obtained by bridges of material formed in one piece with the rest of the sheets or the block forming the stator mass.
  • the stator according to the invention does not have any attached magnetic wedges for closing the notches. This eliminates the risk of accidental detachment of these wedges.
  • the stator mass may include teeth formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material.
  • the material bridges define a bottom of the notches on the air gap side.
  • the bottom of the notches on the air gap side can be connected to the radial edges of the notches by rounded edges. These roundings can help to create a progressive magnetic saturation of the corresponding material bridge.
  • the bridges of material may have at least one localized constriction formed by at least one groove.
  • the groove (s) may be centered relative to the slot (s). Thanks to this centered groove, it is not necessarily necessary to seek to further reduce the torque ripples. In addition, it improves cooling. Indeed, the groove can make it possible to facilitate the passage of a cooling fluid.
  • the cooling fluid can advantageously circulate in the corresponding notch in a centered manner, which makes it possible to improve the distribution of the cooling.
  • the cooling fluid can be a gas, for example air, or a liquid, for example water or oil.
  • the centering of the groove can also allow the use of symmetrical sheets, which can be placed in one direction or the other. Moreover, in the event of impregnation of the stator, the presence of the groove and even better its possible centering can make it possible to facilitate the circulation of the impregnation varnish.
  • the groove or grooves may each be of curved profile in section in a plane perpendicular to the axis of the stator, being for example of substantially semi-circular section, in the form of an arc of a circle, or semi-elliptical or wavy. Such a shape of the grooves can allow a gradual saturation of the corresponding material bridge, which is better than with sharp angles.
  • the smallest width of the bridges of material may be between 0.2 and 0.5 mm.
  • the width of a bridge is advantageously very small, in order to promote the arrival of magnetic saturation of the material bridge. However, it cannot be too low in order to guarantee sufficient mechanical strength of the corresponding sheet.
  • the thickness of the material bridge may for example be substantially equal to at least the thickness of the corresponding sheet.
  • the width of the bridge may be between 1 and 2 times the thickness of the sheet, even between 1 and 1.6 times the thickness of the sheet, better still between 1 and 1.5 times the thickness of the sheet metal.
  • Each of the notches may have a continuously closed contour. At least one notch may have radial edges having one or more ribs. The presence of the rib on a radial edge of a notch can allow better control of the minimum distance between two electrical conductors present in the notch. The electrical conductor on the cylinder head side is better maintained in position. It is thus possible to keep a well-controlled minimum insulation distance between the two electrical conductors, and possibly to pass a cooling fluid. This gives better insulation between the electrical conductors. Furthermore, the space thus created between the two electrical conductors can make it possible to facilitate the circulation of a cooling fluid between these two electrical conductors, which can help to promote their cooling as well as that of the stator mass. For example, it is thus possible to have a channel in the center of the notch, between the two electrical conductors, in which a cooling fluid can circulate which can be a gas, for example air, or a liquid, for example air. 'water or oil.
  • the presence of the rib can make it possible to facilitate the circulation of the impregnation varnish between the conductors. electrical, which can ensure better dielectric strength and better service life.
  • At least a first electrical conductor housed in a first notch can be electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the outlet from said notches.
  • electrically connected includes any type of electrical connection, in particular by welding, with different possible welding methods, in particular laser, induction, friction, vibrations, ultrasound or brazing, or by mechanical clamping, in particular by crimping, screwing or riveting. for example.
  • the first and second notches are preferably non-consecutive.
  • the first and second electrical conductors are electrically connected to the output of the first and second notches, that is to say that the electrical connection is formed on the electrical conductors just after their exit from the two notches, at an axial end of the mass stator.
  • the electrical connection can be made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine.
  • the plane of the electrical connection can be away from the stator mass by less than 60 mm, better still by less than 40 mm, for example by approximately 27 mm or 38 mm.
  • a majority of the electrical conductors housed in a first notch can each be electrically connected to a respective second electrical conductor housed in a second notch, at the exit from said notches.
  • At least one notch, better still a majority of the notches, or even more than half of the notches, better still more than two-thirds of the notches, or even all the notches, may comprise first electrical conductors each electrically connected to a respective second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches.
  • all the electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, regardless of their radial position, are electrically connected together.
  • the first and second electrical conductors can each have an oblique portion.
  • the oblique portions may extend in a circumferential direction, around the axis of rotation of the machine.
  • the two oblique portions can be configured to converge towards one another and thus allow the electrical connection to be made.
  • An electrical conductor can have two oblique portions, one at each of its two ends.
  • the two oblique portions of the same electrical conductor can extend in opposite directions. They can be symmetrical to each other.
  • a majority of the electrical conductors can include one or more oblique portions as described above.
  • the electrical conductors can be arranged in the notches in a distributed manner.
  • distributed it should be understood that the outgoing and return electrical conductors are each housed in different and non-consecutive notches. At least one of the electrical conductors can pass successively through two non-consecutive notches.
  • the electrical conductors can form a distributed, whole or fractional coil.
  • the winding can be full in pitch with or without shortening, or in a fractional variant.
  • stator of a rotating electrical machine comprising a stator mass comprising notches, electrical conductors being housed in the notches and forming a fractional winding, each of the notches being continuously closed contour.
  • the stator may have one or more of the characteristics mentioned above or below.
  • at least part of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors may be in the shape of pins, in particular of a U or I, and extend axially in the notches.
  • the electrical conductors can form a distributed coil.
  • the winding is not concentrated or wound on tooth.
  • the number of notches per pole and per phase is fractional.
  • the winding is in the invention whole or fractional.
  • the winding can be full in pitch with or without shortening, or in a fractional variant.
  • the electrical conductors form a fractional coil, in particular with a shortened pitch.
  • the number of notches per pole and per phase is fractional, i.e.
  • the number of notches in the stator can be between 18 and 96, better still between 30 and 84, being for example 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81 , 92, 96, better still being 60 or 63.
  • the number of poles of the stator can be between 2 and 24, or even between 4 and 12, being for example 6 or 8.
  • the combination of number of notches / number of stator poles can be chosen from the combinations of the following list, which is not restrictive: 30/4, 42/4, 45/6, 63/6, 60/8, 84/8. In one embodiment, the number of notches / number of stator poles combination is 63/6 or 60/8.
  • the combination between the number of Ne notches and the number of p-pole pairs of the stator can be one of those checked in Table 1 below.
  • the number of phases is in this case three, but it is not beyond the scope of the present invention if the number of phases is different, being for example two, the machine then comprising a two-phase coil, or being for example 5, 6 or 9.
  • the coil is polyphase.
  • the electrical conductors can be placed in series in a so-called corrugated winding or in a so-called nested winding.
  • corrugated winding is understood to mean a winding in which the electrical conductors of the same phase and of the same pole are electrically connected to each other so that, for a winding path, the electric current of the phase circulates in the electrical conductors, rotating around the axis of rotation of the machine, always in one direction.
  • the electrical conductors of the same phase and the same pole do not overlap when viewed perpendicular to the axis of rotation of the machine.
  • nested winding is meant a winding in which the electrical conductors of the same phase of the same pole are electrically connected to one another so that the electric current of the phase flows through the electrical conductors in rotating around the axis of rotation of the machine alternately in one direction then in the other.
  • the electrical conductors of the same phase and the same pole overlap when viewed perpendicular to the axis of rotation of the machine.
  • the winding can have a single winding path or several winding paths.
  • electrical conductor flows the current of the same phase by winding.
  • winding path is meant all the electrical conductors of the machine which are traversed by the same electric current of the same phase.
  • These electrical conductors can be connected to each other in series or in parallel or in series-parallel. In the case where there is only one channel, the electrical conductors are connected in series. In the case where there are several channels, the electrical conductors of each channel are connected in series, and the channels are connected in parallel.
  • the electrical conductors can be arranged in a row in the notches.
  • row is meant that the electrical conductors are not arranged in the slots in bulk but in an orderly manner. They are stacked in the notches in a non-random manner, being for example arranged in one or more rows of aligned electrical conductors, in particular in the radial and / or circumferential direction.
  • the electrical conductors may have a generally rectangular cross section, in particular with rounded edges.
  • the circumferential dimension of an electrical conductor can correspond substantially to the width of a notch.
  • a notch may have in its width only one electrical conductor. The width of the notch is measured in its circumferential dimension around the axis of rotation of the machine.
  • Electrical conductors can be adjacent to each other by their long sides, otherwise called the flat.
  • Optimization of the stack can allow a greater quantity of electrical conductors to be placed in the slots and thus obtain a stator of greater power, at constant volume.
  • Each notch can include two to 36 electrical conductors, in particular two to 24, better still 2 to 12 electrical conductors.
  • Each notch may include two to eight electrical conductors, in particular two to six electrical conductors, in particular two to four electrical conductors, for example two or four electrical conductors.
  • each notch has two electrical conductors.
  • each notch has four electrical conductors.
  • Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, are in the shape of pins, namely U or I.
  • the pin can be U-shaped ("U-pin” in English) or straight, being I-shaped ("I-pin” in English).
  • the hairpin and flat electrical conductors increase the fill factor of the slot, making the machine more compact. Thanks to a high filling coefficient, the thermal exchanges between the electrical conductors and the stator mass are improved, which makes it possible to reduce the temperature of the electrical conductors inside the slots.
  • the manufacture of the stator can be facilitated by the electrical conductors in the form of pins.
  • the winding with pins can be easily modified by changing only the connections between the pins at the heads. of coils.
  • the pins do not need to have open notches, it is possible to have closed notches which allow the pins to be held and it is therefore possible to eliminate the step of inserting the stator shims.
  • Electrical conductors extend axially into the notches.
  • the electrical conductors can be introduced into the corresponding notches through one or both axial ends of the machine.
  • An I-shaped electrical conductor has two axial ends each placed at one of the axial ends of the stator. It passes through a single notch, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the axial ends of the stator.
  • a U-shaped electrical conductor has two axial ends both placed at one of the axial ends of the stator. It passes through two different slots, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the same axial side of the stator. The bottom of the U is on the other axial side of the stator.
  • each electrical conductor can comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English).
  • strand we mean the most basic unit for electrical conduction.
  • a strand can be of round cross section, we can then speak of "wire", or flat.
  • the flat strands can be shaped into pins, for example a U or an I.
  • Each strand is coated with an insulating enamel.
  • each notch can include several conductors and / or several strands makes it possible to minimize losses by induced currents, or Joule AC losses, which is particularly advantageous when the operating speed is high. It is thus possible to obtain better efficiency at high speed.
  • the presence of the closed notches can make it possible to obtain a reduction in the flow of leaks seen by the conductors, which results in a decrease in eddy current losses in the strands.
  • each electrical conductor may include one or more pins, each forming a strand, as explained above.
  • all the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at the outlet of the notch.
  • the strands electrically connected to each other are placed short-circuited.
  • the number of strands electrically connected together may be greater than or equal to 2, being for example between 2 and 12, being for example 3, 4, 6 or 8 strands.
  • Several strands can form the same electrical conductor.
  • the same electric current of the same phase flows through all strands of the same electrical conductor.
  • All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other, especially at the exit of the notch.
  • All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at each of their two axial ends, in particular at the exit from the notch. They can be electrically connected in parallel.
  • each electrical conductor has a single strand. In another embodiment, each electrical conductor has three strands.
  • a notch can therefore accommodate two strands, or in a variant six strands, for example, distributed between the two electrical conductors.
  • a notch has four electrical conductors. Each electrical conductor can have two strands. The notch then accommodates eight strands, distributed between the four electrical conductors.
  • the strands can be positioned in the notch so that their circumferential dimension around the axis of rotation of the machine is greater than their radial dimension. Such a configuration allows a reduction in the losses by eddy currents in the strands.
  • a strand may have a width of between 1 and 5 mmm, being for example of the order of 2.5 or 3 mm.
  • the width of a strand is defined as its dimension in the circumferential direction around the axis of rotation of the machine.
  • a strand can have a height of between 1 and 4 mmm, for example being of the order of 1.6 or 1.8 mm.
  • the height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.
  • a ratio of the width of a strand to its height can be between 1 and 2.5, better still between 1.2 and 2, or even between 1.4 and 1.8, being for example 1.56 or 1 , 66.
  • a strand may have a height of between 2 and 8 mm, being for example of the order of 4.75 mm.
  • the height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.
  • a ratio of the width of a strand to its height may be less than 1, for example between 0.9 and 0.2, or even between 0.8 and 0.3, being for example from 0.5 to 0.6 about.
  • the electrical conductors can be made of copper or aluminum.
  • the electrical conductors are electrically isolated from the outside by an insulating coating, including enamel.
  • the electrical conductors can be separated from the walls of the notch by an insulation, in particular by at least one sheet of insulation. Such a sheet insulation allows better insulation of the electrical conductors with respect to the stator mass.
  • the use of closed notches can improve the retention of insulation around electrical conductors in the notches.
  • the stator mass may include teeth formed between the notches, which are interconnected on the side of the air gap by material bridges.
  • each notch is closed on the side of the air gap by a material bridge connecting between them two consecutive teeth of the stator mass.
  • the material bridges each connect two teeth adjacent to their base on the air gap side and define the bottom of the notch between these teeth on the air gap side.
  • the material bridges are integral with the adjacent teeth.
  • the two consecutive teeth are connected on the opposite side by a yoke.
  • the cylinder head is made in one piece with the teeth.
  • the stator is thus devoid of a yoke attached to a serrated crown.
  • the absence of opening of the notches towards the air gap makes it possible to avoid producing electromagnetic disturbances, in particular an increase in the “magnetic” air gap due to the flux fringes, higher iron losses. at the rotor surface for the same reason, or alternatively pulsating torques, and radial forces, and Joule AC losses.
  • the electromagnetic performance of the machine is improved.
  • the bridges of material can be made so as to be magnetically saturated during machine operation. This limits the flow of flow from one notch to another without preventing the flow of flow from the rotor to the stator.
  • the bridges of material are preferably undeformable. This increases the stiffness of the stator and improves the life of the electrical machine.
  • the smallest width of the bridges of material is for example between 0.2 and 0.5 mm. It can be of the order of 0.35 mm, for example.
  • the width of the material bridge can be of the same order of magnitude as the thickness of the sheet.
  • stator mass is in the form of stacked sheet metal, having teeth interconnected at their base on the side of the air gap by bridges of material.
  • the bridges of matter came in one piece with the teeth.
  • the bridges of material may have at least one localized constriction formed by at least one groove.
  • the section of the material bridge available for the passage of the flow can be locally reduced, for example by providing a groove.
  • the grooves are open towards the notches.
  • the bottom of the notches on the side of the material bridge has at least one bearing surface, better still at least two bearing surfaces, oriented transversely and the bottom of the groove is set back relative to this or these surfaces.
  • the bearing surface (s) may be oriented obliquely with respect to the radial axis of the corresponding notch or oriented perpendicular to this axis.
  • the groove forms a break in slope with respect to the bearing surface (s).
  • the electrical conductors preferably of substantially rectangular cross section, inserted into the corresponding notch, are preferably resting against the bearing surfaces and set back relative to the bottom of the groove. Preferably, the electrical conductors are without contact with the groove.
  • the support surface or surfaces are preferably flat.
  • the bottom of the notch can be flat, except for the groove. This allows good filling of the notches by the electrical conductors in the case of electrical conductors of rectangular cross section, by allowing the coils to rest flat in the bottom of the notches.
  • the groove in the bottom of the notch preferably forms a clearance between the material bridge and the corresponding electrical conductor.
  • the material bridge may include at least two grooves as described above, for example two grooves per notch.
  • the groove or grooves can be centered with respect to the notch or notches, or on the contrary be offset with respect to a plane of symmetry of the notch or notches.
  • the groove or grooves are each of curved profile in section in a plane perpendicular to the axis of the stator, in particular of substantially semi-circular section.
  • the bottom of the groove may be in the form of an arc of a circle, or of any other suitable shape, for example semi-elliptical or wavy.
  • the internal surface of the stator is preferably cylindrical of revolution.
  • At least one notch may be generally rectangular in cross section.
  • At least one notch may include radial edges having a rib, each in particular a rib.
  • the rib can improve the retention of electrical conductors in the notches. In addition, the rib can help minimize AC losses.
  • the rib may extend parallel to the axis of rotation of the machine.
  • the rib can be placed in a central part of the radial edges, for example halfway between the bottom of the notch and the bridge of material closing it.
  • at least one notch can comprise radial edges each having several ribs, for example two or three. This can be particularly useful in the case where the notch is intended to receive three, four, six or eight electrical conductors.
  • the notch may have a rib between each of the layers of electrical conductors.
  • the radial edges are rectilinear, being devoid of ribs.
  • At least one notch may have opposite radial edges parallel to each other, better all the notches have radial edges parallel to each other.
  • the width of a notch is preferably substantially constant over its entire height. There is thus a better filling rate of the notches.
  • the radial edges of the notches are not parallel to each other.
  • At least one notch can have a rectilinear, arcuate or other bottom.
  • the bottom of the notch is the bottom of the notch located on the cylinder head side, opposite the material bridge and the air gap.
  • At least one notch can have a ratio of notch length to width between 2 and 6, better still between 3 and 4.
  • the width of a notch corresponds to its dimension in the circumferential direction measured around the axis of rotation of the machine, and its length to its dimension in the radial direction.
  • the stator may include a sensor for measuring the temperature of the electrical conductors, the sensor being arranged in the notch, for example a thermocouple.
  • This sensor can be housed at least partly in the groove of the material bridge closing the notch.
  • the sensor is for example housed in a space between the conductor closest to the material bridge and the material bridge.
  • the notches can be configured to allow the passage of a coolant. Some or all of the notches can accommodate conduits for circulating a coolant, or the coolant can flow directly through the notches.
  • the cooling fluid can circulate in the bottom of the notch, and / or towards the material bridge, and / or between the electrical conductors, for example between two layers of electrical conductors.
  • the coolant can be a gas, for example air, or a liquid, for example water or oil.
  • At least one tooth, better still all teeth may be generally trapezoidal in cross section. At least one tooth, better all teeth, may have divergent edges as one moves away from the axis of rotation of the machine.
  • the stator mass can be produced by stacking sheets.
  • the teeth are connected to each other by bridges of material, and on the opposite side by a cylinder head. Closed notches can be produced entirely by cutting from the sheets.
  • Each sheet of the stack of sheets can be made in one piece.
  • Each sheet is for example cut from a magnetic steel sheet or one containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick.
  • the sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before their assembly within the stack. Electrical insulation can also be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
  • stator mass can be made from compacted or agglomerated magnetic powder.
  • Another subject of the invention is a rotating electrical machine, such as a synchronous motor or a synchronous generator, comprising a stator as defined above.
  • the machine can be synchronous or asynchronous.
  • the machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor.
  • the maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm at 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 25,000 rpm.
  • the maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rev / min, or even 60,000 rev / min, or even less than 40,000 rev / min, better still less than 30,000 rev / min.
  • the rotating electric machine may include a rotor.
  • the rotor can be permanent magnet, with surface magnets or buried.
  • the rotor can be in flux concentration. It may have one or more layers of magnets arranged in an I, U or Y arrangement. Alternatively, it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
  • the diameter of the rotor may be less than 400 mm, better still less than 300 mm, and greater than 50 mm, better still greater than 70 mm, being for example between 100 and 200 mm.
  • the rotor may have a rotor mass extending along the axis of rotation and disposed around a shaft.
  • the shaft may include torque transmission means for rotating the rotor mass.
  • the rotor may or may not be cantilevered.
  • the machine can be inserted alone in a housing or inserted in a gearbox housing. In this case, it is inserted in a housing which also houses a gearbox.
  • a further subject of the invention is a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine, in particular of a stator as defined above, in which electrical conductors are placed in the notches of a stator mass of the stator by introducing them into the corresponding notches via one or both axial ends of the stator.
  • the same U-shaped electrical conductor can be placed in two different non-consecutive notches of the stator mass of the stator. If an electrical conductor is U-shaped, it can be soldered to two other electrical conductors on the same side of the machine.
  • I-shaped electrical conductors can be connected together beforehand in two different non-consecutive notches of the stator mass of the stator.
  • an electrical conductor is I-shaped, it can be soldered to two other electrical conductors on two opposite sides of the machine.
  • all electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine can be electrically connected together, regardless of their radial position.
  • Figure 1 is a perspective view, schematic and partial, of a stator made in accordance with the invention.
  • FIG. 2 is a detail view, in perspective, of the stator of FIG. 1.
  • Figure 3 shows in cross section, schematically and partially, the stator mass of the stator according to the invention.
  • Figure 3 a also shows in cross section, schematically and partially, the stator mass of the stator according to the invention.
  • Figure 4 illustrates the variation of the radial air gap field, in Tesla, as a function of the angular position in °.
  • Figure 5 is a perspective view of an alternative embodiment.
  • FIG 6 is a detail view, in perspective, of the stator of Figure 5.
  • FIG 7 Figure 7 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • Figure 8 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • Figure 9 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • Figure 10 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • Figure 11 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • Figure 12 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
  • stator 2 of a rotating electrical machine 1 also comprising a rotor not shown.
  • the stator is used to generate a rotating magnetic field to drive the rotating rotor, as part of a synchronous motor, and in the case of an alternator, the rotation of the rotor induces an electromotive force in the electrical conductors of the stator.
  • the stator 2 comprises electrical conductors 22, which are arranged in notches 21 formed between teeth 23 of a stator mass 25.
  • the notches 21 are closed.
  • the notches 21 are closed on the side of the air gap by bridges of material 27, each connecting two consecutive teeth of the stator mass 25, and on the opposite side by a yoke 29.
  • the latter and the teeth 23 are in one piece.
  • the cylinder head 29 may be traversed, where appropriate, by longitudinal ribs of semi-circular section 31 intended to house ducts for circulating a cooling liquid.
  • the electrical conductors 22 are for the most part in the form of pins, namely U or I, and extending axially in the notches.
  • a first electrical conductor housed in a first notch is electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the outlet from said notches.
  • the first and second notches are non-consecutive. In the examples illustrated, they are separated by 7 and 10 other notches respectively. Alternatively, the first and second notches are separated by 3, 4, 5, 6, 8, 9, or 11 other notches, for example.
  • FIG. 2 shows the end surfaces 22a of the first and second electrical conductors intended to receive the electrical connection.
  • the electrical connection is made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine.
  • the plane of the electrical connection may be away from the stator mass by less than approximately 40 mm, in particular by approximately 35 mm.
  • the electrical connection is formed on the electrical conductors just after their exit from the two notches, at one axial end of the stator mass.
  • the two conductors each have an oblique portion 22b, which converge towards each other.
  • the electrical conductors are arranged in the notches in a distributed manner, and they form a distributed coil, which in the example described is fractional.
  • the number of notches is 60.
  • the number of stator poles is 8. So the combination of number of notches / number of stator poles is 60/8.
  • the electrical conductors 22 are arranged in a row in the notches 21, in a row of aligned electrical conductors.
  • the electrical conductors may have a generally rectangular cross section, in particular with rounded corners. They are in the example described superimposed radially in a single row.
  • the circumferential dimension of an electrical conductor corresponds roughly to the width of a notch.
  • the notch has only one electrical conductor in its width. It can include several electrical conductors in its radial dimension. It has two in the example described.
  • the electrical conductors 22 are made of copper or aluminum, or any other conductive material enamelled or coated with any other suitable insulating coating.
  • Curve A illustrates this variation for a stator with closed slots in accordance with the invention, and is presented in comparison with curve B which illustrates this variation for a stator with semi-open slots, with an opening of 2 mm. It can be seen that the radial air gap field obtained with a stator according to the invention (curve A) is less rich in harmonics.
  • a notch has two electrical conductors of different phases, and each electrical conductor is formed from a single strand.
  • each electrical conductor has several pins, each forming a strand 32 within a notch.
  • each electrical conductor has three strands 32. All the strands 32 of the same electrical conductor 22 are electrically connected to each other at the outlet of the notch, and to each of their two axial ends 22a.
  • stator of Figures 5 and 6 has 63 notches and 6 poles of the stator.
  • the combination of number of notches / number of stator poles is 63/6.
  • Each electrical conductor 22 is surrounded by an insulating sheet not visible in the figures, making it possible to insulate the electrical conductors of the walls 33 and 36 of the notch and the electrical conductors 22 of different phases between them within a notch.
  • the notches 21 are, in the examples described and as shown in Figure 3, with radial edges 33 parallel to each other, and are in section in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine of substantially rectangular shape.
  • the bottom 35 of the notches 21 is of substantially complementary shape to that of the electrical conductors 22, with the exception of a groove 40, as can be seen in Figure 3.
  • the bottom 35 of the notches 21 is connected to the radial edges 33 by rounded edges 38.
  • the groove 40 of each notch 21 is centered on the bottom of the notch 35 and extends along of the axis of rotation of the machine. In an alternative embodiment not shown, the groove is not centered, or the bottom 35 has several grooves.
  • the grooves 40 have, in section in a plane perpendicular to the axis of rotation, a rounded shape, in particular substantially semi-circular. They have a depth p of between 0.3 mm and 0.6 mm, for example equal to 0.5 mm.
  • the presence of the grooves 40 leads to a localized narrowing of the bridges of material 27. Such a narrowing allows a magnetic saturation of the sheet for a lower magnetic flux along the bridge 27, which limits the passage of the magnetic flux.
  • the smallest width / of the material bridges 27 is preferably between 0.2 mm and 0.5 mm, for example equal to 0.35 mm.
  • An angle a can be defined between the tangent to the bore of the stator at the level of a central axis of the notch, which can be an axis of symmetry for the latter, and an axis passing through the edge of the groove 40 and by a rounding 38 of the notch, as illustrated in Figure 3a.
  • This angle ⁇ may be within a range of 20 ° to 35 °, better still from 21 ° to 30 °, or even from 22 ° to 28 °, being for example approximately 25 °.
  • the notches are generally rectangular in cross section. All or part of the notches may have radial edges 33 having a rib 42, as illustrated in Figures 7 and 8. Each rib 42 extends parallel to the axis of rotation of the machine. This rib 42 is placed in a central part of the radial edges 33, substantially halfway between the bottom of the notch 36 on the side of the cylinder head 29 and the material bridge 27 closing it.
  • the notches may have a rectilinear bottom 36, as illustrated in Figures 3, 7 and 8.
  • the bottom 36 of the notch 21 on the side of the cylinder head 29 may be in the shape of a circular arc, concave towards the bottom. 'notch, as shown in Figures 9 to 12.
  • Figures 11 and 12 differ from the previous ones by the presence of additional ribs 42, which are arranged near the material bridge 27, at the level of the roundings 38 of the bottom 35 of the notches on the side of the air gap.
  • Figures 8, 10 and 12 differ only from those of Figures 7, 9 and 11 by the presence of conductors 22 with several strands 32, in place of the single-strand conductors 22 of Figures 7, 9 and 11.
  • the stator mass 25 is formed from a bundle of magnetic sheets stacked along the axis of rotation, the sheets being for example identical and exactly superimposed. They can be held together by clipping, gluing, rivets, tie rods, welds and / or any other technique.
  • the magnetic sheets are preferably made of magnetic steel.
  • the teeth 23 of the stator mass 25 may have complementary surface reliefs making it possible to clip the various sheets making up the stator mass 25 together.
  • the stator can be obtained by means of a manufacturing process in which the electrical conductors 22 are inserted into the notches 21 by one or both axial ends of the stator, by sliding in the notches 21 along an axis parallel to the stator. longitudinal axis of rotation.
  • all the electrical conductors having their free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine are electrically connected together, regardless of their radial position.
  • the invention is not limited to the embodiments which have just been described, and the rotor associated with the stator described can be wound, with a squirrel cage or with permanent magnets, or else with variable reluctance.

Abstract

Disclosed is a stator for a rotating electrical machine, comprising a stator mass (25) that has slots (21), electrical conductors being housed in the slots, at least some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, being pin-shaped, in particular U-shaped or I-shaped, and extending axially in the slots, at least one first electrical conductor housed in a first slot being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second slot, at the outlet of said slots, each of the slots having an uninterruptedly closed contour.

Description

Description Description
Titre : Stator de machine électrique tournante Title: Rotating electric machine stator
La présente invention revendique la priorité de la demande française 1902063 déposée le 28 février 2019 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. The present invention claims the priority of the French application 1902063 filed on February 28, 2019, the content of which (text, drawings and claims) is incorporated here by reference.
La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines. The present invention relates to rotating electrical machines and more particularly to the stators of such machines.
Domaine technique Technical area
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques ( Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides ( Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle ), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales ou éoliennes. The invention relates more particularly to synchronous or asynchronous machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric motor vehicles (Battery Electric Vehicle) and / or hybrids (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), such as passenger cars, vans, trucks or buses. The invention also applies to rotating electrical machines for industrial and / or energy production applications, in particular naval or wind turbines.
Technique antérieure Prior art
Dans les stators connus, la culasse du stator ménage des encoches totalement ouvertes ou semi-ouvertes en direction de l’entrefer, de manière à permettre l’introduction des conducteurs des bobinages. Généralement, les encoches semi-ouvertes reçoivent des conducteurs électriques de section transversale circulaire disposés en vrac, tandis que les encoches totalement ouvertes logent des conducteurs électriques de section transversale rectangulaire, disposés de manière rangée. In known stators, the stator yoke has fully open or semi-open notches in the direction of the air gap, so as to allow the introduction of the conductors of the windings. Generally, the semi-open slots receive electrical conductors of circular cross section arranged in bulk, while the fully open slots accommodate electrical conductors of rectangular cross section, arranged in a row.
On connaît des stators dans lesquels les encoches sont fermées par des cales non magnétiques ou semi magnétiques. Cependant, de telles cales risquent de se détacher et de gêner le fonctionnement de la machine. Stators are known in which the notches are closed by non-magnetic or semi-magnetic wedges. However, such wedges may come loose and interfere with the operation of the machine.
Dans le brevet US 7 348 705, les encoches sont semi-fermées, et loger des conducteurs électriques en U, les conducteurs électriques étant répartis entre deux ensembles de bobines indépendants sur quatre couches, deux couches par ensemble de bobines. Les conducteurs de deux ensembles de bobines différents ne sont pas reliés électriquement ensemble dans le stator. Les connexions entre les phases sont faites à l’extérieur du stator, dans une boite à bornes. La demande de brevet US 2010/001609 a pour objet un stator dans lequel les encoches sont fermées, et reçoivent des conducteurs électriques en U de section rectangulaire, qui sont connectés chacun à un conducteur de l’encoche adjacente, afin de former un bobinage série ondulé. Le bobinage n’est pas fractionnaire. In US Pat. No. 7,348,705, the notches are semi-closed, and house U-shaped electrical conductors, the electrical conductors being distributed between two sets of independent coils over four layers, two layers per set of coils. The conductors of two different coil sets are not electrically connected together in the stator. The connections between the phases are made outside the stator, in a terminal box. The patent application US 2010/001609 relates to a stator in which the slots are closed, and receive U-shaped electrical conductors of rectangular section, which are each connected to a conductor of the adjacent slot, in order to form a series winding corrugated. The winding is not fractional.
La demande de brevet FR 3 019 947 décrit un stator comportant une couronne dentelée comportant des dents reliées entre elles par des ponts de matière et définissant entre elles des encoches de réception des bobines, les encoches étant ouvertes radialement vers l’extérieur. Les ouvertures des encoches sont fermées par une culasse rapportée sur la couronne dentelée. Patent application FR 3,019,947 describes a stator comprising a toothed ring comprising teeth interconnected by bridges of material and defining between them recesses for receiving the coils, the notches being open radially outwards. The openings of the notches are closed by a cylinder head attached to the serrated crown.
Il existe un besoin pour bénéficier d’un stator de machine électrique tournante d’assemblage aisé permettant un remplissage efficace des encoches, tout en assurant des performances électromagnétiques satisfaisantes. Il existe également un besoin pour améliorer encore les stators de machines électriques et notamment diminuer les ondulations de couple, les vibrations et le bruit électromagnétiques. There is a need to benefit from an easy-to-assemble rotating electric machine stator allowing efficient filling of the slots, while ensuring satisfactory electromagnetic performance. There is also a need to further improve the stators of electric machines and in particular to reduce torque ripples, electromagnetic vibrations and noise.
Exposé de l’invention Disclosure of the invention
Stator Stator
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé. The invention aims to meet this need and it achieves it, according to one of its aspects, thanks to a stator of a rotating electric machine, comprising a stator mass comprising notches, electrical conductors being housed in the notches, at least. some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular a U or I, and extending axially in the notches, each of the notches having a continuously closed contour.
Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique. By "continuously closed" it is meant that the notches have a continuous closed contour when viewed in cross section, taken perpendicular to the axis of rotation of the machine. You can go all the way around the notch without encountering a cutout in the stator mass.
Les encoches fermées ne sont ainsi pas ouvertes radialement vers l’extérieur. The closed notches are thus not open radially outwards.
La présence de ces encoches fermées permet d’améliorer les performances de la machine électrique en termes de qualité du champ magnétique dans l’entrefer, en minimisant le contenu harmonique et les pertes par courants de Foucault dans les conducteurs électriques, et les flux de fuite dans les encoches, ainsi que les fluctuations du champ magnétique dans l’entrefer. En outre, la présence de ces encoches fermées permet d’améliorer la rigidité mécanique du stator, en renforçant mécaniquement le stator et en réduisant les vibrations. On peut notamment obtenir un éloignement des fréquences de résonnance du mode de déformation correspondant à 2p, p étant le nombre de paires de pôles du stator. La réduction des vibrations peut contribuer à rendre le fonctionnement de la machine plus silencieux. The presence of these closed notches makes it possible to improve the performance of the electric machine in terms of the quality of the magnetic field in the air gap, by minimizing the harmonic content and the losses by eddy currents in the electrical conductors, and the leakage fluxes. in the notches, as well as fluctuations in the magnetic field in the air gap. In addition, the presence of these closed notches makes it possible to improve the mechanical rigidity of the stator, by mechanically strengthening the stator and reducing vibrations. In particular, it is possible to obtain a separation of the resonance frequencies from the deformation mode corresponding to 2p, p being the number of pairs of poles of the stator. Reducing vibrations can help make machine operation quieter.
Par ailleurs, le fait de fermer l’encoche peut permettre de réduire la capacité parasite entre les bobinages du stator et le rotor, ce qui réduit les courants de fuite et peut permettre d’éviter d’avoir à utiliser des bagues ou balais de drainage des courants d’arbre. Also, closing the notch can reduce the parasitic capacitance between the stator windings and the rotor, which reduces leakage currents and can eliminate the need for drain rings or brushes. tree currents.
La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles magnétiques, les encoches étant venues par découpage des tôles. La masse statorique peut également être par taillage dans une masse de poudre magnétique frittée ou agglomérée. La fermeture des encoches du côté de l’entrefer est obtenue par des ponts de matière venus d’un seul tenant avec le reste des tôles ou du bloc formant la masse statorique. The stator mass can be produced by stacking magnetic sheets, the notches being formed by cutting the sheets. The stator mass can also be by cutting from a mass of sintered or agglomerated magnetic powder. The closing of the notches on the side of the air gap is obtained by bridges of material formed in one piece with the rest of the sheets or the block forming the stator mass.
Le stator selon l’invention est dépourvu de cales magnétiques rapportées de fermeture des encoches. On élimine ainsi le risque de détachement accidentel de ces cales. The stator according to the invention does not have any attached magnetic wedges for closing the notches. This eliminates the risk of accidental detachment of these wedges.
La masse statorique peut comporter des dents ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière. Les ponts de matière définissent un fond des encoches du côté de l’entrefer. Le fond des encoches du côté de l’entrefer peut être relié à des bords radiaux des encoches par des arrondis. Ces arrondis peuvent permettre de favoriser la création d’une saturation magnétique progressive du pont de matière correspondant. The stator mass may include teeth formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material. The material bridges define a bottom of the notches on the air gap side. The bottom of the notches on the air gap side can be connected to the radial edges of the notches by rounded edges. These roundings can help to create a progressive magnetic saturation of the corresponding material bridge.
Les ponts de matière peuvent présenter au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure. La ou les rainures peuvent être centrées par rapport à la ou aux encoches. Grâce à cette rainure centrée, il n’est pas forcément nécessaire de chercher à réduire encore les ondulations de couple. En outre, elle permet d’améliorer le refroidissement. En effet, la rainure peut permettre de faciliter le passage d’un fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement peut circuler avantageusement dans l’encoche correspondante de manière centrée, ce qui permet d’améliorer la répartition du refroidissement. Le fluide de refroidissement peut être un gaz, par exemple de l’air, ou un liquide, par exemple de l’eau ou de l’huile. Le centrage de la rainure peut également permettre d’utiliser des tôles symétriques, qui peuvent être placées dans un sens ou dans l’autre. Par ailleurs, en cas d’imprégnation du stator, la présence de la rainure et encore mieux son centrage éventuel peuvent permettre de faciliter la circulation du vernis d’imprégnation. The bridges of material may have at least one localized constriction formed by at least one groove. The groove (s) may be centered relative to the slot (s). Thanks to this centered groove, it is not necessarily necessary to seek to further reduce the torque ripples. In addition, it improves cooling. Indeed, the groove can make it possible to facilitate the passage of a cooling fluid. The cooling fluid can advantageously circulate in the corresponding notch in a centered manner, which makes it possible to improve the distribution of the cooling. The cooling fluid can be a gas, for example air, or a liquid, for example water or oil. The centering of the groove can also allow the use of symmetrical sheets, which can be placed in one direction or the other. Moreover, in the event of impregnation of the stator, the presence of the groove and even better its possible centering can make it possible to facilitate the circulation of the impregnation varnish.
La ou les rainures peuvent être chacune de profil courbe en section dans un plan perpendiculaire à l’axe du stator, étant par exemple de section sensiblement semi-circulaire, en forme d’arc de cercle, ou semi-elliptique ou ondulée. Une telle forme des rainures peut permettre une saturation progressive du pont de matière correspondant, qui est meilleur qu’avec des angles vifs. The groove or grooves may each be of curved profile in section in a plane perpendicular to the axis of the stator, being for example of substantially semi-circular section, in the form of an arc of a circle, or semi-elliptical or wavy. Such a shape of the grooves can allow a gradual saturation of the corresponding material bridge, which is better than with sharp angles.
La plus petite largeur des ponts de matière peut être comprise entre 0,2 et 0,5 mm. La largeur d’un pont est avantageusement très faible, afin de favoriser l’arrivée de la saturation magnétique du pont de matière. Cependant, elle ne peut être trop faible afin de garantir une tenue mécanique suffisante de la tôle correspondante. Dans un mode de réalisation, l’épaisseur du pont de matière peut par exemple être sensiblement égale au moins à l’épaisseur de la tôle correspondante. Par exemple, la largeur du pont peut être comprise entre 1 et 2 fois l’épaisseur de la tôle, voire entre 1 et 1,6 fois l’épaisseur de la tôle, mieux entre 1 et 1,5 fois l’épaisseur de la tôle. The smallest width of the bridges of material may be between 0.2 and 0.5 mm. The width of a bridge is advantageously very small, in order to promote the arrival of magnetic saturation of the material bridge. However, it cannot be too low in order to guarantee sufficient mechanical strength of the corresponding sheet. In one embodiment, the thickness of the material bridge may for example be substantially equal to at least the thickness of the corresponding sheet. For example, the width of the bridge may be between 1 and 2 times the thickness of the sheet, even between 1 and 1.6 times the thickness of the sheet, better still between 1 and 1.5 times the thickness of the sheet metal.
Chacune des encoches peut être de contour continûment fermé. Au moins une encoche peut comporter des bords radiaux ayant une ou plusieurs nervures. La présence de la nervure sur un bord radial d’une encoche peut permettre de mieux contrôler la distance minimale entre deux conducteurs électriques présents dans l’encoche. Le conducteur électrique présent du côté de la culasse est mieux maintenu en position. On peut ainsi garder une distance d’isolation minimale bien maîtrisée entre les deux conducteurs électriques, et éventuellement de faire passer un fluide de refroidissement. On obtient ainsi une meilleure isolation entre les conducteurs électriques. Par ailleurs, l’espace ainsi ménagé entre les deux conducteurs électriques peut permettre de faciliter la circulation d’un fluide de refroidissement entre ces deux conducteurs électriques, ce qui peut permettre de favoriser leur refroidissement ainsi que celui de la masse statorique. On peut par exemple avoir ainsi un canal au centre de l’encoche, entre les deux conducteurs électriques, dans lequel peut circuler un fluide de refroidissement qui peut être un gaz, par exemple de l’air, ou un liquide, par exemple de l’eau ou de l’huile. Each of the notches may have a continuously closed contour. At least one notch may have radial edges having one or more ribs. The presence of the rib on a radial edge of a notch can allow better control of the minimum distance between two electrical conductors present in the notch. The electrical conductor on the cylinder head side is better maintained in position. It is thus possible to keep a well-controlled minimum insulation distance between the two electrical conductors, and possibly to pass a cooling fluid. This gives better insulation between the electrical conductors. Furthermore, the space thus created between the two electrical conductors can make it possible to facilitate the circulation of a cooling fluid between these two electrical conductors, which can help to promote their cooling as well as that of the stator mass. For example, it is thus possible to have a channel in the center of the notch, between the two electrical conductors, in which a cooling fluid can circulate which can be a gas, for example air, or a liquid, for example air. 'water or oil.
Par ailleurs, en cas d’imprégnation du stator, la présence de la nervure peut permettre de faciliter la circulation du vernis d’imprégnation entre les conducteurs électriques, ce qui peut assurer une meilleure rigidité diélectrique et une meilleure durée de de vie. Moreover, in the event of impregnation of the stator, the presence of the rib can make it possible to facilitate the circulation of the impregnation varnish between the conductors. electrical, which can ensure better dielectric strength and better service life.
Conducteurs électriques Electric conductors
Au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche peut être relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. At least a first electrical conductor housed in a first notch can be electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the outlet from said notches.
Par « relié électriquement », on englobe tout type de liaison électrique, notamment par soudure, avec différentes méthodes de soudures possible, notamment laser, induction, friction, vibrations, ultrasons ou brasure, ou par serrage mécanique, notamment par sertissage, vissage ou rivetage par exemple. The term “electrically connected” includes any type of electrical connection, in particular by welding, with different possible welding methods, in particular laser, induction, friction, vibrations, ultrasound or brazing, or by mechanical clamping, in particular by crimping, screwing or riveting. for example.
Les première et deuxième encoches sont de préférence non consécutives. The first and second notches are preferably non-consecutive.
Les premier et deuxième conducteurs électriques sont reliés électriquement à la sortie des première et deuxième encoches, c’est-à-dire que la liaison électrique est formée sur les conducteurs électriques juste après leur sortie des deux encoches, à une extrémité axiale de la masse statorique. La liaison électrique peut être faite dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de moins de 60 mm, mieux de moins de 40 mm, par exemple de 27 mm ou 38 mm environ. The first and second electrical conductors are electrically connected to the output of the first and second notches, that is to say that the electrical connection is formed on the electrical conductors just after their exit from the two notches, at an axial end of the mass stator. The electrical connection can be made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine. The plane of the electrical connection can be away from the stator mass by less than 60 mm, better still by less than 40 mm, for example by approximately 27 mm or 38 mm.
Une majorité des conducteurs électriques logés dans une première encoche peuvent être reliés électriquement chacun à un deuxième conducteur électrique respectif logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. Au moins une encoche, mieux une majorité des encoches, voire plus de la moitié des encoches, mieux plus des deux-tiers des encoches, voire toutes les encoches, peuvent comporter des premiers conducteurs électriques chacun relié électriquement à un deuxième conducteur électrique respectif logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. A majority of the electrical conductors housed in a first notch can each be electrically connected to a respective second electrical conductor housed in a second notch, at the exit from said notches. At least one notch, better still a majority of the notches, or even more than half of the notches, better still more than two-thirds of the notches, or even all the notches, may comprise first electrical conductors each electrically connected to a respective second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches.
Dans un mode de réalisation, tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, sont reliés électriquement ensemble. In one embodiment, all the electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, regardless of their radial position, are electrically connected together.
Les premier et deuxième conducteurs électriques peuvent comporter chacun une portion oblique. Les portions obliques peuvent s’étendre dans une direction circonférentielle, autour de l’axe de rotation de la machine. Les deux portions obliques peuvent être configurées pour converger l’une vers l’autre et permettre ainsi de réaliser la liaison électrique. The first and second electrical conductors can each have an oblique portion. The oblique portions may extend in a circumferential direction, around the axis of rotation of the machine. The two oblique portions can be configured to converge towards one another and thus allow the electrical connection to be made.
Un conducteur électrique peut comporter deux portions obliques, une à chacune de ses deux extrémités. Les deux portions obliques d’un même conducteur électrique peuvent s’étendre dans des directions opposées. Elles peuvent être symétriques l’une par rapport à l’autre. An electrical conductor can have two oblique portions, one at each of its two ends. The two oblique portions of the same electrical conductor can extend in opposite directions. They can be symmetrical to each other.
Une majorité des conducteurs électriques peuvent comporter une ou des portions obliques telles que décrites ci-dessus. A majority of the electrical conductors can include one or more oblique portions as described above.
Les conducteurs électriques peuvent être disposés dans les encoches de manière répartie. Par « répartie », il faut comprendre que les conducteurs électriques de départ et de retour sont logés chacun dans des encoches différentes et non consécutives. Au moins l’un des conducteurs électriques peut passer successivement dans deux encoches non consécutives. The electrical conductors can be arranged in the notches in a distributed manner. By “distributed”, it should be understood that the outgoing and return electrical conductors are each housed in different and non-consecutive notches. At least one of the electrical conductors can pass successively through two non-consecutive notches.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué, entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. The electrical conductors can form a distributed, whole or fractional coil. The winding can be full in pitch with or without shortening, or in a fractional variant.
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches et formant un bobinage fractionnaire, chacune des encoches étant de contour continûment fermé. Another subject of the invention, independently or in combination with the above, is a stator of a rotating electrical machine, comprising a stator mass comprising notches, electrical conductors being housed in the notches and forming a fractional winding, each of the notches being continuously closed contour.
Le stator peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques mentionnées ci- avant ou ci-après. En particulier, une partie au moins des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, notamment de U ou de I, et s’étendre axialement dans les encoches. The stator may have one or more of the characteristics mentioned above or below. In particular, at least part of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, may be in the shape of pins, in particular of a U or I, and extend axially in the notches.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage n’est pas concentré ou bobiné sur dent. The electrical conductors can form a distributed coil. The winding is not concentrated or wound on tooth.
Dans le cas où le bobinage est fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire. Le bobinage est dans l’invention entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, notamment à pas raccourci. Pour un bobinage fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire, c’est-à-dire que le rapport q défini par q= d{2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/n, z et n étant deux nombres entiers non nuis, n étant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator, m le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles du stator. In the case where the winding is fractional, the number of notches per pole and per phase is fractional. The winding is in the invention whole or fractional. The winding can be full in pitch with or without shortening, or in a fractional variant. In one embodiment, the electrical conductors form a fractional coil, in particular with a shortened pitch. For a fractional winding, the number of notches per pole and per phase is fractional, i.e. the ratio q defined by q = d (2pm) is written in the form of an irreducible fraction z / n, z and n being two undamaged integers, n being different from 1, where Ne is the number of notches of the stator, m the number of phases of the winding and p the number of pairs of poles of the stator.
Le nombre d’encoches du stator peut être compris entre 18 et 96, mieux entre 30 et 84, étant par exemple de 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81 , 92, 96, mieux étant de 60 ou 63. Le nombre de pôles du stator peut être compris entre 2 et 24, voire entre 4 et 12, étant par exemple de 6 ou de 8. The number of notches in the stator can be between 18 and 96, better still between 30 and 84, being for example 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81 , 92, 96, better still being 60 or 63. The number of poles of the stator can be between 2 and 24, or even between 4 and 12, being for example 6 or 8.
La combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator peut être choisie parmi les combinaisons de la liste suivante, qui n’est pas limitative : 30/4, 42/4, 45/6, 63/6, 60/8, 84/8. Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 63/6 ou 60/8. The combination of number of notches / number of stator poles can be chosen from the combinations of the following list, which is not restrictive: 30/4, 42/4, 45/6, 63/6, 60/8, 84/8. In one embodiment, the number of notches / number of stator poles combination is 63/6 or 60/8.
Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 60/8. On a dans ce cas <7=60/(2*4*3)=5/2. In one embodiment, the number of notches / number of stator poles combination is 60/8. In this case, we have <7 = 60 / (2 * 4 * 3) = 5/2.
Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pairs de pôles du stator est 63/6 ou On a dans ce cas <7=63/(2*3*3)=7/2. In one embodiment, the combination of number of notches / number of pairs of stator poles is 63/6 or in this case we have <7 = 63 / (2 * 3 * 3) = 7/2.
Plus largement, la combinaison entre le nombre d’encoches Ne et le nombre de paires de pôles p du stator peut être l’une de celles cochées dans le tableau 1 suivant. More broadly, the combination between the number of Ne notches and the number of p-pole pairs of the stator can be one of those checked in Table 1 below.
[Tableau 1] [Table 1]
Le nombre de phase est dans ce cas de trois, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si le nombre de phase est différent, étant par exemple de deux, la machine comportant alors un bobinage biphasé, ou étant par exemple de 5, 6 ou 9. De préférence, le bobinage est polyphasé. The number of phases is in this case three, but it is not beyond the scope of the present invention if the number of phases is different, being for example two, the machine then comprising a two-phase coil, or being for example 5, 6 or 9. Preferably, the coil is polyphase.
La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé ou en bobinage dit imbriqué. The electrical conductors can be placed in series in a so-called corrugated winding or in a so-called nested winding.
Par « bobinage ondulé », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que, pour une voie d’enroulement, le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine toujours dans un seul sens. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle ne se chevauchent pas lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. The term “corrugated winding” is understood to mean a winding in which the electrical conductors of the same phase and of the same pole are electrically connected to each other so that, for a winding path, the electric current of the phase circulates in the electrical conductors, rotating around the axis of rotation of the machine, always in one direction. For a winding track, the electrical conductors of the same phase and the same pole do not overlap when viewed perpendicular to the axis of rotation of the machine.
Par « bobinage imbriqué », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine alternativement dans un sens puis dans l’autre. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle se chevauchent lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. By “nested winding” is meant a winding in which the electrical conductors of the same phase of the same pole are electrically connected to one another so that the electric current of the phase flows through the electrical conductors in rotating around the axis of rotation of the machine alternately in one direction then in the other. For a winding track, the electrical conductors of the same phase and the same pole overlap when viewed perpendicular to the axis of rotation of the machine.
Le bobinage peut comporter une seule voie d’enroulement ou plusieurs voies d’enroulement. Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase par voie d’enroulement. Par « voie d’enroulement », on entend l’ensemble des conducteurs électriques de la machine qui sont parcourus par un même courant électrique d’une même phase. Ces conducteurs électriques peuvent être connectés entre eux en série ou en parallèle ou en série-parallèle. Dans le cas où on a une seule voie, les conducteurs électriques sont connectés en série. Dans le cas où on a plusieurs voies, les conducteurs électriques de chaque voie sont connectés en série, et les voies sont connectés en parallèle. The winding can have a single winding path or several winding paths. In an "electrical conductor" flows the current of the same phase by winding. By "winding path" is meant all the electrical conductors of the machine which are traversed by the same electric current of the same phase. These electrical conductors can be connected to each other in series or in parallel or in series-parallel. In the case where there is only one channel, the electrical conductors are connected in series. In the case where there are several channels, the electrical conductors of each channel are connected in series, and the channels are connected in parallel.
Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière rangée dans les encoches. Par « rangée », on entend que les conducteurs électriques ne sont pas disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés selon une ou plusieurs rangées de conducteurs électriques alignés, notamment dans la direction radiale et/ou circonférentielle. Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des arêtes arrondies. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique peut correspondre sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, une encoche peut ne comporter dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. La largeur de l’encoche est mesurée dans sa dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine. The electrical conductors can be arranged in a row in the notches. By “row” is meant that the electrical conductors are not arranged in the slots in bulk but in an orderly manner. They are stacked in the notches in a non-random manner, being for example arranged in one or more rows of aligned electrical conductors, in particular in the radial and / or circumferential direction. The electrical conductors may have a generally rectangular cross section, in particular with rounded edges. The circumferential dimension of an electrical conductor can correspond substantially to the width of a notch. Thus, a notch may have in its width only one electrical conductor. The width of the notch is measured in its circumferential dimension around the axis of rotation of the machine.
Les conducteurs électriques peuvent être adjacents les uns aux autres par leurs grands côtés, autrement appelé le plat. Electrical conductors can be adjacent to each other by their long sides, otherwise called the flat.
L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques et donc d’obtenir un stator de plus grande puissance, à volume constant. Optimization of the stack can allow a greater quantity of electrical conductors to be placed in the slots and thus obtain a stator of greater power, at constant volume.
Chaque encoche peut comporter deux à 36 conducteurs électriques, notamment deux à 24, mieux 2 à 12 conducteurs électriques. Chaque encoche peut comporter deux à huit conducteurs électriques, notamment deux à six conducteurs électriques, notamment deux à quatre conducteurs électriques, par exemple deux ou quatre conducteurs électriques. Dans une variante de réalisation chaque encoche comporte deux conducteurs électriques. Dans une autre variante de réalisation, chaque encoche comporte quatre conducteurs électriques. Each notch can include two to 36 electrical conductors, in particular two to 24, better still 2 to 12 electrical conductors. Each notch may include two to eight electrical conductors, in particular two to six electrical conductors, in particular two to four electrical conductors, for example two or four electrical conductors. In an alternative embodiment, each notch has two electrical conductors. In another variant embodiment, each notch has four electrical conductors.
Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase d’une voie d’enroulement. In an "electrical conductor" flows the current of the same phase of a winding track.
Epingles Pins
Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, sont en forme d'épingles, à savoir de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais). Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, are in the shape of pins, namely U or I. The pin can be U-shaped ("U-pin" in English) or straight, being I-shaped ("I-pin" in English).
Les conducteurs électriques en épingle et méplat permettent d’augmenter le coefficient de remplissage de l’encoche, rendant la machine plus compacte. Grâce à un coefficient de remplissage élevé, les échanges thermiques entre les conducteurs électriques et la masse statorique sont améliorés, ce qui permet de réduire la température des conducteurs électriques à l’intérieur des encoches. The hairpin and flat electrical conductors increase the fill factor of the slot, making the machine more compact. Thanks to a high filling coefficient, the thermal exchanges between the electrical conductors and the stator mass are improved, which makes it possible to reduce the temperature of the electrical conductors inside the slots.
En outre, la fabrication du stator peut être facilitée grâce aux conducteurs électriques en forme d'épingles. De plus, le bobinage avec des épingles peut être aisément modifiable en changeant uniquement les connexions entre les épingles au niveau des têtes de bobines. Enfin, les épingles ne nécessitant pas d’avoir des encoches ouvertes, on peut avoir des encoches fermées qui permettent de tenir les épingles et on peut donc ainsi supprimer l’étape d’insertion des cales du stator. In addition, the manufacture of the stator can be facilitated by the electrical conductors in the form of pins. In addition, the winding with pins can be easily modified by changing only the connections between the pins at the heads. of coils. Finally, since the pins do not need to have open notches, it is possible to have closed notches which allow the pins to be held and it is therefore possible to eliminate the step of inserting the stator shims.
Des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, s’étendent axialement dans les encoches. Les conducteurs électriques peuvent être introduits dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales de la machine. Electrical conductors, or even a majority of electrical conductors, extend axially into the notches. The electrical conductors can be introduced into the corresponding notches through one or both axial ends of the machine.
Un conducteur électrique en forme de I a deux extrémités axiales chacune placées à l’une des extrémités axiales du stator. Il passe dans une encoche unique, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau des extrémités axiales du stator. An I-shaped electrical conductor has two axial ends each placed at one of the axial ends of the stator. It passes through a single notch, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the axial ends of the stator.
Un conducteur électrique en forme de U a deux extrémités axiales toutes deux placées à l’une des extrémités axiales du stator. Il passe dans deux encoches différentes, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau d’un même côté axial du stator. Le bas du U est disposé de l’autre côté axial du stator. A U-shaped electrical conductor has two axial ends both placed at one of the axial ends of the stator. It passes through two different slots, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the same axial side of the stator. The bottom of the U is on the other axial side of the stator.
Brins Strands
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant. In one embodiment, each electrical conductor can comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English). By "strand" we mean the most basic unit for electrical conduction. A strand can be of round cross section, we can then speak of "wire", or flat. The flat strands can be shaped into pins, for example a U or an I. Each strand is coated with an insulating enamel.
Le fait que chaque encoche puisse comporter plusieurs conducteurs et/ou plusieurs brins permet de minimiser les pertes par courants induits, ou pertes Joule AC, ce qui est particulièrement avantageux lorsque la vitesse de fonctionnement est élevée. On peut ainsi obtenir un meilleur rendement à haute vitesse. The fact that each notch can include several conductors and / or several strands makes it possible to minimize losses by induced currents, or Joule AC losses, which is particularly advantageous when the operating speed is high. It is thus possible to obtain better efficiency at high speed.
La présence des encoches fermées peut permettre d’obtenir une réduction des flux de fuites vu par les conducteurs, ce qui entraîne une diminution des pertes par courants de Foucault dans les brins. The presence of the closed notches can make it possible to obtain a reduction in the flow of leaks seen by the conductors, which results in a decrease in eddy current losses in the strands.
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique peut comporter une ou plusieurs épingles, chacune formant un brin, comme explicité ci-dessus. Dans ce cas, tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à la sortie de l’encoche. Les brins reliés électriquement les uns aux autres sont placés en court-circuit. Le nombre de brins reliés électriquement ensemble peut être supérieur ou égal à 2, étant par exemple compris entre 2 et 12, étant par exemple de 3, 4, 6 ou 8 brins. In one embodiment, each electrical conductor may include one or more pins, each forming a strand, as explained above. In this case, all the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at the outlet of the notch. The strands electrically connected to each other are placed short-circuited. The number of strands electrically connected together may be greater than or equal to 2, being for example between 2 and 12, being for example 3, 4, 6 or 8 strands.
Plusieurs brins peuvent former un même conducteur électrique. Un même courant électrique d’une même phase circule dans l’ensemble des brins d’un même conducteur électrique. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres, notamment à la sortie de l’encoche. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à chacune de leurs deux extrémités axiales, notamment à la sortie de l’encoche. Ils peuvent être reliées électriquement en parallèle. Several strands can form the same electrical conductor. The same electric current of the same phase flows through all strands of the same electrical conductor. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other, especially at the exit of the notch. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at each of their two axial ends, in particular at the exit from the notch. They can be electrically connected in parallel.
Tous les brins de tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement les uns aux autres. All strands of all electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, regardless of their radial position, can be electrically connected to each other.
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte un seul brin. Dans un autre mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte trois brins. In one embodiment, each electrical conductor has a single strand. In another embodiment, each electrical conductor has three strands.
Dans le cas où une encoche comporte deux conducteurs électriques, une encoche peut donc loger deux brins, ou en variante six brins, par exemple, répartis entre les deux conducteurs électriques. In the case where a notch has two electrical conductors, a notch can therefore accommodate two strands, or in a variant six strands, for example, distributed between the two electrical conductors.
En variante, une encoche comporte quatre conducteurs électriques. Chaque conducteur électrique peut comporter deux brins. L’encoche loge alors huit brins, répartis entre les quatre conducteurs électriques. As a variant, a notch has four electrical conductors. Each electrical conductor can have two strands. The notch then accommodates eight strands, distributed between the four electrical conductors.
Les brins peuvent être positionnés dans l’encoche de façon que leur dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine soit supérieure à leur dimension radiale. Une telle configuration permet une réduction des pertes par courants de Foucault dans les brins. The strands can be positioned in the notch so that their circumferential dimension around the axis of rotation of the machine is greater than their radial dimension. Such a configuration allows a reduction in the losses by eddy currents in the strands.
Un brin peut avoir une largeur comprise entre 1 et 5 mmm, étant par exemple de l’ordre de 2,5 ou 3 mm. La largeur d’un brin est définie comme sa dimension dans la direction circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine. A strand may have a width of between 1 and 5 mmm, being for example of the order of 2.5 or 3 mm. The width of a strand is defined as its dimension in the circumferential direction around the axis of rotation of the machine.
Un brin peut avoir une hauteur comprise entre 1 et 4 mmm, étant par exemple de l’ordre de 1,6 ou 1,8 mm. La hauteur d’un brin est définie comme son épaisseur dans la dimension radiale. A strand can have a height of between 1 and 4 mmm, for example being of the order of 1.6 or 1.8 mm. The height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.
Un ratio de la largeur d’un brin sur sa hauteur peut être compris entre 1 et 2,5, mieux entre 1,2 et 2, voire entre 1,4 et 1,8, étant par exemple de 1,56 ou de 1,66. Dans un autre mode de réalisation, un brin peut avoir une hauteur comprise entre 2 et 8 mmm, étant par exemple de l’ordre de 4,75 mm. La hauteur d’un brin est définie comme son épaisseur dans la dimension radiale. Un ratio de la largeur d’un brin sur sa hauteur peut être inférieur à 1, par exemple entre 0,9 et 0,2, voire entre 0,8 et 0,3, étant par exemple de 0,5 à 0,6 environ. A ratio of the width of a strand to its height can be between 1 and 2.5, better still between 1.2 and 2, or even between 1.4 and 1.8, being for example 1.56 or 1 , 66. In another embodiment, a strand may have a height of between 2 and 8 mm, being for example of the order of 4.75 mm. The height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension. A ratio of the width of a strand to its height may be less than 1, for example between 0.9 and 0.2, or even between 0.8 and 0.3, being for example from 0.5 to 0.6 about.
Les conducteurs électriques peuvent être réalisés en cuivre ou aluminium. The electrical conductors can be made of copper or aluminum.
Isolants Insulators
Les conducteurs électriques sont isolés électriquement de l’extérieur par un revêtement isolant, notamment un émail. Les conducteurs électriques peuvent être séparés des parois de l’encoche par un isolant, notamment par au moins une feuille d’isolant. Un tel isolant en feuille permet une meilleure isolation des conducteurs électriques par rapport à la masse statorique. L’utilisation d’encoches fermées peut permettre d’améliorer le maintien des isolants autour des conducteurs électriques dans les encoches. The electrical conductors are electrically isolated from the outside by an insulating coating, including enamel. The electrical conductors can be separated from the walls of the notch by an insulation, in particular by at least one sheet of insulation. Such a sheet insulation allows better insulation of the electrical conductors with respect to the stator mass. The use of closed notches can improve the retention of insulation around electrical conductors in the notches.
Ponts de matière Bridges of matter
La masse statorique peut comporter des dents ménagées entre les encoches, qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière. Ainsi, chaque encoche est fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière reliant entre elles deux dents consécutives de la masse statorique. Les ponts de matière relient chacun deux dents adjacentes à leur base du côté de l'entrefer et définissent le fond de l’encoche entre ces dents du côté de l’entrefer. The stator mass may include teeth formed between the notches, which are interconnected on the side of the air gap by material bridges. Thus, each notch is closed on the side of the air gap by a material bridge connecting between them two consecutive teeth of the stator mass. The material bridges each connect two teeth adjacent to their base on the air gap side and define the bottom of the notch between these teeth on the air gap side.
Les ponts de matière sont d’un seul tenant avec les dents adjacentes. The material bridges are integral with the adjacent teeth.
Les deux dents consécutives sont reliées du côté opposé par une culasse. La culasse est réalisée d’un seul tenant avec les dents. Le stator est ainsi dépourvu de culasse rapportée sur une couronne dentelée. The two consecutive teeth are connected on the opposite side by a yoke. The cylinder head is made in one piece with the teeth. The stator is thus devoid of a yoke attached to a serrated crown.
Comme mentionné ci-dessus, l’absence d’ouverture des encoches vers l’entrefer permet d’éviter de produire des perturbations électromagnétiques, notamment une augmentation de l’entrefer « magnétique » en raison des franges de flux, des pertes fer plus élevées à la surface du rotor pour la même raison, ou encore des couples pulsatoires, et des forces radiales, et les pertes Joule AC. Les performances électromagnétiques de la machine en sont améliorées. Les ponts de matière peuvent être réalisés de façon à être saturés magnétiquement durant le fonctionnement de la machine. On limite ainsi le passage du flux d’une encoche à l’autre sans pour autant empêcher le passage du flux du rotor vers le stator. As mentioned above, the absence of opening of the notches towards the air gap makes it possible to avoid producing electromagnetic disturbances, in particular an increase in the “magnetic” air gap due to the flux fringes, higher iron losses. at the rotor surface for the same reason, or alternatively pulsating torques, and radial forces, and Joule AC losses. The electromagnetic performance of the machine is improved. The bridges of material can be made so as to be magnetically saturated during machine operation. This limits the flow of flow from one notch to another without preventing the flow of flow from the rotor to the stator.
Les ponts de matière sont de préférence indéformables. Ceci accroît la rigidité du stator et améliore la durée de vie de la machine électrique. The bridges of material are preferably undeformable. This increases the stiffness of the stator and improves the life of the electrical machine.
La plus petite largeur des ponts de matière est par exemple comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Elle peut être de l’ordre de 0,35 mm par exemple. The smallest width of the bridges of material is for example between 0.2 and 0.5 mm. It can be of the order of 0.35 mm, for example.
La largeur du pont de matière peut être du même ordre de grandeur que l’épaisseur de la tôle. The width of the material bridge can be of the same order of magnitude as the thickness of the sheet.
Par exemple, la masse statorique se présente sous forme de tôle empilées, présentant des dents reliées entre elles à leur base du côté de l'entrefer par des ponts de matière. For example, the stator mass is in the form of stacked sheet metal, having teeth interconnected at their base on the side of the air gap by bridges of material.
Les ponts de matière sont venus d’un seul tenant avec les dents. The bridges of matter came in one piece with the teeth.
Rainures Grooves
Les ponts de matière peuvent présenter au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure. Pour obtenir la saturation, on peut diminuer localement la section du pont de matière disponible pour le passage du flux, par exemple en prévoyant une rainure. The bridges of material may have at least one localized constriction formed by at least one groove. To obtain saturation, the section of the material bridge available for the passage of the flow can be locally reduced, for example by providing a groove.
De préférence, les rainures sont ouvertes vers les encoches. Preferably, the grooves are open towards the notches.
Le fond des encoches du côté du pont de matière présente au moins une surface d’appui, mieux au moins deux surfaces d’appui, orientée transversalement et le fond de la rainure est en retrait par rapport à cette ou ces surfaces. La ou les surfaces d’appui peuvent être orientées obliquement par rapport à l’axe radial de l’encoche correspondante ou orientées perpendiculairement à cet axe. La rainure forme une rupture de pente par rapport à la ou aux surfaces d’appui. Les conducteurs électriques, de préférence de section sensiblement rectangulaire, insérés dans l’encoche correspondante sont, de préférence, en appui contre les surfaces d’appui et en retrait par rapport au fond de la rainure. De préférence, les conducteurs électriques sont sans contact avec la rainure. La ou les surfaces d’appui sont préférentiellement planes. Le fond de l’encoche peut être plat, à l’exception de la rainure. Ceci permet un bon remplissage des encoches par les conducteurs électriques dans le cas de conducteurs électriques de section transversale rectangulaire, en permettant aux bobines de prendre appui à plat dans le fond des encoches. La rainure dans le fond de l’encoche forme, de préférence, un jeu entre le pont de matière et le conducteur électrique correspondant. The bottom of the notches on the side of the material bridge has at least one bearing surface, better still at least two bearing surfaces, oriented transversely and the bottom of the groove is set back relative to this or these surfaces. The bearing surface (s) may be oriented obliquely with respect to the radial axis of the corresponding notch or oriented perpendicular to this axis. The groove forms a break in slope with respect to the bearing surface (s). The electrical conductors, preferably of substantially rectangular cross section, inserted into the corresponding notch, are preferably resting against the bearing surfaces and set back relative to the bottom of the groove. Preferably, the electrical conductors are without contact with the groove. The support surface or surfaces are preferably flat. The bottom of the notch can be flat, except for the groove. This allows good filling of the notches by the electrical conductors in the case of electrical conductors of rectangular cross section, by allowing the coils to rest flat in the bottom of the notches. The groove in the bottom of the notch preferably forms a clearance between the material bridge and the corresponding electrical conductor.
Le pont de matière peut comporter au moins deux rainures telles que décrites précédemment, par exemple deux rainures par encoche. The material bridge may include at least two grooves as described above, for example two grooves per notch.
La ou les rainures peuvent être centrées par rapport à la ou aux encoches, ou au contraire être décalées par rapport à un plan de symétrie de la ou des encoches. The groove or grooves can be centered with respect to the notch or notches, or on the contrary be offset with respect to a plane of symmetry of the notch or notches.
De préférence, la ou les rainures sont chacune de profil courbe en section dans un plan perpendiculaire à l’axe du stator, notamment de section sensiblement semi- circulaire. Le fond de la rainure peut être en forme d’arc de cercle, ou de toute autre forme appropriée, par exemple semi-elliptique ou ondulée. Preferably, the groove or grooves are each of curved profile in section in a plane perpendicular to the axis of the stator, in particular of substantially semi-circular section. The bottom of the groove may be in the form of an arc of a circle, or of any other suitable shape, for example semi-elliptical or wavy.
La surface interne du stator est, de préférence, cylindrique de révolution. The internal surface of the stator is preferably cylindrical of revolution.
Encoches Notches
Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire. At least one notch, more preferably all notches, may be generally rectangular in cross section.
Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent comporter des bords radiaux ayant une nervure, notamment chacun une nervure. La nervure peut permettre d’améliorer le maintien des conducteurs électriques dans les encoches. En outre, la nervure peut permettre de minimiser les pertes AC. At least one notch, better still all the notches, may include radial edges having a rib, each in particular a rib. The rib can improve the retention of electrical conductors in the notches. In addition, the rib can help minimize AC losses.
La nervure peut s’étendre parallèlement à l’axe de rotation de la machine. The rib may extend parallel to the axis of rotation of the machine.
La nervure peut être placé dans une partie centrale des bords radiaux, par exemple à mi-chemin entre le fond de l’encoche et le pont de matière la fermant. En variante, au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent comporter des bords radiaux ayant chacun plusieurs nervures, par exemple deux ou trois. Cela peut notamment être utile dans le cas où l’encoche est destinée à recevoir trois, quatre, six ou huit conducteurs électriques. L’encoche peut comporter une nervure entre chacune des couches de conducteurs électriques. The rib can be placed in a central part of the radial edges, for example halfway between the bottom of the notch and the bridge of material closing it. As a variant, at least one notch, better still all the notches, can comprise radial edges each having several ribs, for example two or three. This can be particularly useful in the case where the notch is intended to receive three, four, six or eight electrical conductors. The notch may have a rib between each of the layers of electrical conductors.
Dans une variante de réalisation les bords radiaux sont rectilignes, étant dépourvus de nervure. In an alternative embodiment, the radial edges are rectilinear, being devoid of ribs.
Au moins une encoche peut être à bords radiaux opposés parallèles entre eux, mieux toutes les encoches sont à bords radiaux parallèles entre eux. La largeur d’une encoche est, de préférence, sensiblement constante sur toute sa hauteur. On a ainsi un meilleur taux de remplissage des encoches. En variante, les bords radiaux des encoches ne sont pas parallèles entre eux.At least one notch may have opposite radial edges parallel to each other, better all the notches have radial edges parallel to each other. The width of a notch is preferably substantially constant over its entire height. There is thus a better filling rate of the notches. As a variant, the radial edges of the notches are not parallel to each other.
Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent avoir un fond rectiligne, en forme d’arc de cercle ou autre. Le fond de l’encoche est le fond de celle-ci situé du côté de la culasse, opposé au pont de matière et à l’entrefer. At least one notch, better all notches, can have a rectilinear, arcuate or other bottom. The bottom of the notch is the bottom of the notch located on the cylinder head side, opposite the material bridge and the air gap.
Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent avoir un ratio de la longueur de l’encoche par rapport à sa largeur compris entre 2 et 6, mieux entre 3 et4. La largeur d’une encoche correspond à sa dimension dans la direction circonférentielle mesurée autour de l’axe de rotation de la machine, et sa longueur à sa dimension dans la direction radiale. At least one notch, better all notches, can have a ratio of notch length to width between 2 and 6, better still between 3 and 4. The width of a notch corresponds to its dimension in the circumferential direction measured around the axis of rotation of the machine, and its length to its dimension in the radial direction.
Le stator peut comporter un capteur pour mesure la température des conducteurs électriques, le capteur étant disposé dans l’encoche, par exemple un thermocouple. Ce capteur peut être logé au moins en partie dans la rainure du pont de matière fermant l’encoche. Le capteur est par exemple logé dans un espace entre le conducteur le plus proche du pont de matière et le pont de matière. The stator may include a sensor for measuring the temperature of the electrical conductors, the sensor being arranged in the notch, for example a thermocouple. This sensor can be housed at least partly in the groove of the material bridge closing the notch. The sensor is for example housed in a space between the conductor closest to the material bridge and the material bridge.
Les encoches peuvent être configurées pour permettre le passage d’un fluide de refroidissement. Certaines ou toutes les encoches peuvent loger des conduits de circulation d’un fluide de refroidissement, ou le fluide de refroidissement peut circuler directement dans les encoches. Le fluide de refroidissement peut circuler dans le fond de l’encoche, et/ou vers le pont de matière, et/ou entre les conducteurs électriques, par exemple entre deux couches de conducteurs électriques. Le fluide de refroidissement peut être un gaz, par exemple de l’air, ou un liquide, par exemple de l’eau ou de l’huile. The notches can be configured to allow the passage of a coolant. Some or all of the notches can accommodate conduits for circulating a coolant, or the coolant can flow directly through the notches. The cooling fluid can circulate in the bottom of the notch, and / or towards the material bridge, and / or between the electrical conductors, for example between two layers of electrical conductors. The coolant can be a gas, for example air, or a liquid, for example water or oil.
Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent être en section transversale de forme générale trapézoïdale. Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent avoir des bords divergents lorsque l’on s’éloigne de l’axe de rotation de la machine. At least one tooth, better still all teeth, may be generally trapezoidal in cross section. At least one tooth, better all teeth, may have divergent edges as one moves away from the axis of rotation of the machine.
La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles. Les dents sont reliées entre elles par des ponts de matière, et du côté opposé par une culasse. Les encoches fermées peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc. The stator mass can be produced by stacking sheets. The teeth are connected to each other by bridges of material, and on the opposite side by a cylinder head. Closed notches can be produced entirely by cutting from the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be made in one piece.
Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant. Each sheet is for example cut from a magnetic steel sheet or one containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick. The sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before their assembly within the stack. Electrical insulation can also be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
En variante, la masse statorique peut être fabriquée à partir d’une poudre magnétique compactée ou agglomérée. Alternatively, the stator mass can be made from compacted or agglomerated magnetic powder.
Machine et rotor Machine and rotor
L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante, tel qu’un moteur synchrone ou une génératrice synchrone, comportant un stator tel que défini précédemment. La machine peut être synchrone ou asynchrone. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone. Another subject of the invention is a rotating electrical machine, such as a synchronous motor or a synchronous generator, comprising a stator as defined above. The machine can be synchronous or asynchronous. The machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor.
La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min. The maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm at 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 25,000 rpm. The maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rev / min, or even 60,000 rev / min, or even less than 40,000 rev / min, better still less than 30,000 rev / min.
La machine électrique tournante peut comporter un rotor. Le rotor peut être à aimants permanents, avec des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en Y. En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable. The rotating electric machine may include a rotor. The rotor can be permanent magnet, with surface magnets or buried. The rotor can be in flux concentration. It may have one or more layers of magnets arranged in an I, U or Y arrangement. Alternatively, it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
Le diamètre du rotor peut être inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, et supérieur à 50 mm, mieux supérieur à 70 mm, étant par exemple compris entre 100 et 200 mm. The diameter of the rotor may be less than 400 mm, better still less than 300 mm, and greater than 50 mm, better still greater than 70 mm, being for example between 100 and 200 mm.
Le rotor peut comporter une masse rotorique s’étendant selon l’axe de rotation et disposée autour d’un arbre. L’arbre peut comporter des moyens de transmission de couple pour l’entraînement en rotation de la masse rotorique. The rotor may have a rotor mass extending along the axis of rotation and disposed around a shaft. The shaft may include torque transmission means for rotating the rotor mass.
Le rotor peut être monté en porte à faux ou non. The rotor may or may not be cantilevered.
La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boite de vitesse. The machine can be inserted alone in a housing or inserted in a gearbox housing. In this case, it is inserted in a housing which also houses a gearbox.
Procédé de fabrication Manufacturing process
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, notamment d’un stator tel que défini plus haut, dans lequel on dispose des conducteurs électriques dans les encoches d’une masse statorique du stator en les introduisant dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales du stator. A further subject of the invention, independently or in combination with the above, is a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine, in particular of a stator as defined above, in which electrical conductors are placed in the notches of a stator mass of the stator by introducing them into the corresponding notches via one or both axial ends of the stator.
On peut disposer un même conducteur électrique en forme de U dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de U, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques d’un même côté de la machine. The same U-shaped electrical conductor can be placed in two different non-consecutive notches of the stator mass of the stator. If an electrical conductor is U-shaped, it can be soldered to two other electrical conductors on the same side of the machine.
On peut relier entre eux deux conducteurs électriques en forme de I préalablement introduits dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de I, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques des deux côtés opposés de la machine. Two I-shaped electrical conductors can be connected together beforehand in two different non-consecutive notches of the stator mass of the stator. In case an electrical conductor is I-shaped, it can be soldered to two other electrical conductors on two opposite sides of the machine.
Dans l’invention, on peut relier électriquement ensemble tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale. In the invention, all electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine can be electrically connected together, regardless of their radial position.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de réalisation non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : The invention may be better understood from reading the detailed description which follows, of non-limiting embodiments thereof, and by examining the appended drawing, in which:
[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un stator réalisé conformément à l’invention. [Fig 1] Figure 1 is a perspective view, schematic and partial, of a stator made in accordance with the invention.
[Fig 2] La figure 2 est une vue de détail, en perspective, du stator de la figure 1. [Fig 2] FIG. 2 is a detail view, in perspective, of the stator of FIG. 1.
[Fig 3] La figure 3 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, la masse statorique du stator selon l’invention. [Fig 3] Figure 3 shows in cross section, schematically and partially, the stator mass of the stator according to the invention.
[Fig 3 a] La figure 3 a représente également en coupe transversale, de manière schématique et partielle, la masse statorique du stator selon l’invention. [Fig 3 a] Figure 3 a also shows in cross section, schematically and partially, the stator mass of the stator according to the invention.
[Fig 4] La figure 4 illustre la variation du champ radial d’entrefer, en Tesla, en fonction de la position angulaire en °. [Fig 4] Figure 4 illustrates the variation of the radial air gap field, in Tesla, as a function of the angular position in °.
[Fig 5] La figure 5 est une vue en perspective d’une variante de réalisation. [Fig 5] Figure 5 is a perspective view of an alternative embodiment.
[Fig 6] La figure 6 est une vue de détail, en perspective, du stator de la figure 5.[Fig 6] Figure 6 is a detail view, in perspective, of the stator of Figure 5.
[Fig 7] La figure 7 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 8] La figure 8 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 7] Figure 7 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment. [Fig 8] Figure 8 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
[Fig 9] La figure 9 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 9] Figure 9 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
[Fig 10] La figure 10 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 10] Figure 10 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
[Fig 11] La figure 11 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 11] Figure 11 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
[Fig 12] La figure 12 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une variante de réalisation. [Fig 12] Figure 12 shows in cross section, schematically and partially, an alternative embodiment.
Description détaillée detailed description
On a illustré aux figures 1 à 3 un stator 2 d’une machine électrique tournante 1 comportant également un rotor non représenté. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor en rotation, dans le cadre d’un moteur synchrone, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les conducteurs électriques du stator. There is illustrated in Figures 1 to 3 a stator 2 of a rotating electrical machine 1 also comprising a rotor not shown. The stator is used to generate a rotating magnetic field to drive the rotating rotor, as part of a synchronous motor, and in the case of an alternator, the rotation of the rotor induces an electromotive force in the electrical conductors of the stator.
Les exemples illustrés ci-dessous sont schématiques et les dimensions relatives des différents éléments constitutifs n’ont pas été nécessairement respectées. The examples illustrated below are schematic and the relative dimensions of the various constituent elements have not necessarily been observed.
Le stator 2 comporte des conducteurs électriques 22, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une masse statorique 25. Les encoches 21 sont fermées. The stator 2 comprises electrical conductors 22, which are arranged in notches 21 formed between teeth 23 of a stator mass 25. The notches 21 are closed.
Les encoches 21 sont fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière 27, reliant chacun deux dents consécutives de la masse statorique 25, et du côté opposé par une culasse 29. Cette dernière et les dents 23 sont d’un seul tenant. La culasse 29 peut être parcourue le cas échéant par des nervures longitudinales de section semi-circulaires 31 destinées à loger des conduits de circulation d’un liquide de refroidissement. The notches 21 are closed on the side of the air gap by bridges of material 27, each connecting two consecutive teeth of the stator mass 25, and on the opposite side by a yoke 29. The latter and the teeth 23 are in one piece. . The cylinder head 29 may be traversed, where appropriate, by longitudinal ribs of semi-circular section 31 intended to house ducts for circulating a cooling liquid.
Les conducteurs électriques 22 sont pour la plupart d’entre eux en forme d'épingles, à savoir de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches. Un premier conducteur électrique logé dans une première encoche est relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. Les première et deuxième encoches sont non consécutives. Dans les exemples illustrés, elles sont séparées par 7 et 10 autres encoches respectivement. En variante, les première et deuxième encoche sont séparées par 3, 4, 5, 6, 8, 9, ou 11 autres encoches, par exemple. The electrical conductors 22 are for the most part in the form of pins, namely U or I, and extending axially in the notches. A first electrical conductor housed in a first notch is electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the outlet from said notches. The first and second notches are non-consecutive. In the examples illustrated, they are separated by 7 and 10 other notches respectively. Alternatively, the first and second notches are separated by 3, 4, 5, 6, 8, 9, or 11 other notches, for example.
On voit en particulier sur la figure 2 les surfaces d’extrémité 22a des premier et deuxième conducteurs électriques destinées à recevoir la liaison électrique. La liaison électrique est faite dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de moins de 40 mm environ, notamment de 35 mm environ. In particular, FIG. 2 shows the end surfaces 22a of the first and second electrical conductors intended to receive the electrical connection. The electrical connection is made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine. The plane of the electrical connection may be away from the stator mass by less than approximately 40 mm, in particular by approximately 35 mm.
La liaison électrique est formée sur les conducteurs électriques juste après leur sortie des deux encoches, à une extrémité axiale de la masse statorique. Les deux conducteurs comportent chacun une portion oblique 22b, qui convergent l’une vers l’autre. The electrical connection is formed on the electrical conductors just after their exit from the two notches, at one axial end of the stator mass. The two conductors each have an oblique portion 22b, which converge towards each other.
Les conducteurs électriques sont disposés dans les encoches de manière répartie, et ils forment un bobinage distribué, qui est dans l’exemple décrit fractionnaire. Dans cet exemple, le nombre d’encoches est de 60. Le nombre de pôles du stator est de 8. Ainsi, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est de 60/8. The electrical conductors are arranged in the notches in a distributed manner, and they form a distributed coil, which in the example described is fractional. In this example, the number of notches is 60. The number of stator poles is 8. So the combination of number of notches / number of stator poles is 60/8.
Les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, pour lequel le rapport q défini par q= d(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/n, z et n étant deux nombres entiers non nuis, n étant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator, m le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles du stator. On a alors q=60/(3 x 8)=5/2 pour cette machine à 60 encoches et 8 pôles. The electrical conductors form a fractional winding, for which the ratio q defined by q = d (2pm) is written in the form of an irreducible fraction z / n, z and n being two undamaged whole numbers, n being different from 1, where Ne is the number of notches of the stator, m the number of phases of the winding and p the number of pairs of poles of the stator. We then have q = 60 / (3 x 8) = 5/2 for this machine with 60 notches and 8 poles.
Les conducteurs électriques 22 sont disposés de manière rangée dans les encoches 21, selon une rangée de conducteurs électriques alignés. The electrical conductors 22 are arranged in a row in the notches 21, in a row of aligned electrical conductors.
Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des coins arrondis. Ils sont dans l’exemple décrit superposés radialement en une seule rangée. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique correspond sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, l’encoche ne comporte dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. Elle peut comporter plusieurs conducteurs électriques dans sa dimension radiale. Elle en comporte deux dans l’exemple décrit. The electrical conductors may have a generally rectangular cross section, in particular with rounded corners. They are in the example described superimposed radially in a single row. The circumferential dimension of an electrical conductor corresponds roughly to the width of a notch. Thus, the notch has only one electrical conductor in its width. It can include several electrical conductors in its radial dimension. It has two in the example described.
Les conducteurs électriques 22 sont en cuivre ou aluminium, ou tout autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté. On a illustré à la figure 4 la variation du champ radial d’entrefer dû à la réaction d’induit seule, en Tesla, en fonction de la position angulaire en °. La courbe A illustre cette variation pour un stator à encoches fermées conformément à l’invention, et est présentée en comparaison avec la courbe B qui illustre cette variation pour un stator à encoches semi- ouvertes, avec une ouverture de 2 mm. On voit que le champ radial d’entrefer obtenu avec un stator conforme à l’invention (courbe A) est moins riche en harmonique. The electrical conductors 22 are made of copper or aluminum, or any other conductive material enamelled or coated with any other suitable insulating coating. The variation of the radial air gap field due to the armature reaction alone, in Tesla, as a function of the angular position in °, has been illustrated in FIG. Curve A illustrates this variation for a stator with closed slots in accordance with the invention, and is presented in comparison with curve B which illustrates this variation for a stator with semi-open slots, with an opening of 2 mm. It can be seen that the radial air gap field obtained with a stator according to the invention (curve A) is less rich in harmonics.
Dans l’exemple qui vient d’être décrit, une encoche comporte deux conducteurs électriques de phases différentes, et chaque conducteur électrique est formé d’un seul brin. In the example which has just been described, a notch has two electrical conductors of different phases, and each electrical conductor is formed from a single strand.
Dans la variante de réalisation des figures 5 et 6, chaque conducteur électrique comporte plusieurs épingles, chacune formant un brin 32 au sein d’une encoche. Ainsi, chaque conducteur électrique comporte trois brins 32. Tous les brins 32 d’un même conducteur électrique 22 sont reliés électriquement les uns aux autres à la sortie de l’encoche, et à chacune de leurs deux extrémités axiales 22a. In the variant embodiment of Figures 5 and 6, each electrical conductor has several pins, each forming a strand 32 within a notch. Thus, each electrical conductor has three strands 32. All the strands 32 of the same electrical conductor 22 are electrically connected to each other at the outlet of the notch, and to each of their two axial ends 22a.
Par ailleurs, le stator des figures 5 et 6 comporte 63 encoches et 6 pôles du stator. Ainsi, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est de 63/6. Furthermore, the stator of Figures 5 and 6 has 63 notches and 6 poles of the stator. Thus, the combination of number of notches / number of stator poles is 63/6.
Ainsi, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, pour lequel le rapport q défini par q= d(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/n, z et n étant deux nombres entiers non nuis, n étant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator, m le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles du stator. On a alors q=63/(3><6)=7/2 pour cette machine à 63 encoches et 6 pôles. Thus, the electrical conductors form a fractional winding, for which the ratio q defined by q = d (2pm) is written in the form of an irreducible fraction z / n, z and n being two undamaged whole numbers, n being different from 1, where Ne is the number of stator notches, m the number of phases of the winding and p the number of pairs of stator poles. We then have q = 63 / (3> <6) = 7/2 for this machine with 63 notches and 6 poles.
Chaque conducteur électrique 22 est entouré d’une feuille d’isolant non visible sur les figures, permettant d’isoler les conducteurs électriques des parois 33 et 36 de l’encoche et les conducteurs électriques 22 de phases différentes entre eux au sein d’une encoche. Each electrical conductor 22 is surrounded by an insulating sheet not visible in the figures, making it possible to insulate the electrical conductors of the walls 33 and 36 of the notch and the electrical conductors 22 of different phases between them within a notch.
Les encoches 21 sont, dans les exemples décrits et comme visible sur la figure 3, à bords radiaux 33 parallèles entre eux, et sont en section dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine de forme sensiblement rectangulaire. The notches 21 are, in the examples described and as shown in Figure 3, with radial edges 33 parallel to each other, and are in section in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine of substantially rectangular shape.
Le fond 35 des encoches 21 est de forme sensiblement complémentaire de celle des conducteurs électriques 22, à l’exception d’une rainure 40, comme on peut le voir sur la figure 3. The bottom 35 of the notches 21 is of substantially complementary shape to that of the electrical conductors 22, with the exception of a groove 40, as can be seen in Figure 3.
Le fond 35 des encoches 21 est relié aux bords radiaux 33 par des arrondis 38. La rainure 40 de chaque encoche 21 est centrée sur le fond de l’encoche 35 et s’étend le long de l’axe de rotation de la machine. Dans une variante de réalisation non illustrée, la rainure n’est pas centrée, ou le fond 35 comporte plusieurs rainures. The bottom 35 of the notches 21 is connected to the radial edges 33 by rounded edges 38. The groove 40 of each notch 21 is centered on the bottom of the notch 35 and extends along of the axis of rotation of the machine. In an alternative embodiment not shown, the groove is not centered, or the bottom 35 has several grooves.
Les rainures 40 présentent, en section dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation, une forme arrondie, notamment sensiblement semi-circulaire. Elles présentent une profondeur p comprise entre 0.3 mm et 0.6 mm, par exemple égale à 0.5 mm. The grooves 40 have, in section in a plane perpendicular to the axis of rotation, a rounded shape, in particular substantially semi-circular. They have a depth p of between 0.3 mm and 0.6 mm, for example equal to 0.5 mm.
La présence des rainures 40 conduit à un rétrécissement localisé des ponts de matière 27. Un tel rétrécissement permet une saturation magnétique de la tôle pour un moindre flux magnétique le long du pont 27, ce qui limite le passage du flux magnétique. The presence of the grooves 40 leads to a localized narrowing of the bridges of material 27. Such a narrowing allows a magnetic saturation of the sheet for a lower magnetic flux along the bridge 27, which limits the passage of the magnetic flux.
La plus petite largeur / des ponts de matière 27 est de préférence comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm, par exemple égale à 0,35 mm. The smallest width / of the material bridges 27 is preferably between 0.2 mm and 0.5 mm, for example equal to 0.35 mm.
On peut définir un angle a entre la tangente à l’alésage du stator au niveau d’un axe central de l’encoche, qui peut être un axe de symétrie pour celle-ci, et un axe passant par le bord de la rainure 40 et par un arrondi 38 de l’encoche, comme illustré sur la figure 3a. Cet angle a peut être compris dans un intervalle de 20° à 35°, mieux de 21° à 30°, voire de 22° à 28°, étant par exemple de 25° environ. An angle a can be defined between the tangent to the bore of the stator at the level of a central axis of the notch, which can be an axis of symmetry for the latter, and an axis passing through the edge of the groove 40 and by a rounding 38 of the notch, as illustrated in Figure 3a. This angle α may be within a range of 20 ° to 35 °, better still from 21 ° to 30 °, or even from 22 ° to 28 °, being for example approximately 25 °.
Les encoches sont en section transversale de forme générale rectangulaire. Tout ou partie des encoches peut comporter des bords radiaux 33 ayant une nervure 42, comme illustré aux figure 7 et 8. Chaque nervure 42 s’étend parallèlement à l’axe de rotation de la machine. Cette nervure 42 est placée dans une partie centrale des bords radiaux 33, sensiblement à mi-chemin entre le fond de l’encoche 36 du côté de la culasse 29 et le pont de matière 27 la fermant. The notches are generally rectangular in cross section. All or part of the notches may have radial edges 33 having a rib 42, as illustrated in Figures 7 and 8. Each rib 42 extends parallel to the axis of rotation of the machine. This rib 42 is placed in a central part of the radial edges 33, substantially halfway between the bottom of the notch 36 on the side of the cylinder head 29 and the material bridge 27 closing it.
Les encoches peuvent avoir un fond 36 rectiligne, comme illustré sur les figures 3, 7 et 8. En variante, le fond 36 de l’encoche 21 du côté de la culasse 29 peut être en forme d’arc de cercle, concave vers l’encoche, comme illustré sur les figures 9 à 12. The notches may have a rectilinear bottom 36, as illustrated in Figures 3, 7 and 8. As a variant, the bottom 36 of the notch 21 on the side of the cylinder head 29 may be in the shape of a circular arc, concave towards the bottom. 'notch, as shown in Figures 9 to 12.
Les modes de réalisation des figures 11 et 12 diffèrent des précédents par la présence de nervures 42 supplémentaires, qui sont disposées près du pont de matière 27, au niveau des arrondis 38 du fond 35 des encoches du côté de l’entrefer. The embodiments of Figures 11 and 12 differ from the previous ones by the presence of additional ribs 42, which are arranged near the material bridge 27, at the level of the roundings 38 of the bottom 35 of the notches on the side of the air gap.
Les modes de réalisation des figures 8, 10 et 12 diffèrent seulement de ceux des figures 7, 9 et 11 par la présence de conducteurs 22 à plusieurs brins 32, à la place des conducteurs 22 monobrins des figures 7, 9 et 11. The embodiments of Figures 8, 10 and 12 differ only from those of Figures 7, 9 and 11 by the presence of conductors 22 with several strands 32, in place of the single-strand conductors 22 of Figures 7, 9 and 11.
La masse statorique 25 est formée d’un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe de rotation, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Elles peuvent être maintenues entre elles par clipsage, par collage, par des rivets, par des tirants, des soudures et/ou toute autre technique. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique. Les dents 23 de la masse statorique 25 peuvent présenter des reliefs complémentaires en surface permettant de clipser les différentes tôles composant la masse statorique 25 entre elles. The stator mass 25 is formed from a bundle of magnetic sheets stacked along the axis of rotation, the sheets being for example identical and exactly superimposed. They can be held together by clipping, gluing, rivets, tie rods, welds and / or any other technique. The magnetic sheets are preferably made of magnetic steel. The teeth 23 of the stator mass 25 may have complementary surface reliefs making it possible to clip the various sheets making up the stator mass 25 together.
Le stator peut être obtenu au moyen d’un procédé de fabrication dans lequel on insère les conducteurs électriques 22 dans les encoches 21 par l’une ou les deux extrémités axiales du stator, par coulissement dans les encoches 21 selon un axe parallèle à l’axe de rotation longitudinal. The stator can be obtained by means of a manufacturing process in which the electrical conductors 22 are inserted into the notches 21 by one or both axial ends of the stator, by sliding in the notches 21 along an axis parallel to the stator. longitudinal axis of rotation.
Dans l’invention, on relie électriquement ensemble tous les conducteurs électriques ayant leur extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale. In the invention, all the electrical conductors having their free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine are electrically connected together, regardless of their radial position.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits, et le rotor associé au stator décrit peut être bobiné, à cage d’écureuil ou à aimants permanents, ou encore à réluctance variable. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described, and the rotor associated with the stator described can be wound, with a squirrel cage or with permanent magnets, or else with variable reluctance.

Claims

Revendications Claims
1. Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé, au moins une encoche (21) comportant des bords radiaux ayant une ou plusieurs nervures (42). 1. Stator (2) of a rotating electrical machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21), electrical conductors (22) being housed in the slots, at least part of the electrical conductors, or even one majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular of a U or I, and extending axially in the notches, at least a first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the exit from said notches, each of the notches having a continuously closed contour, at least one notch (21) comprising radial edges having one or more ribs (42).
2. Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé, la masse statorique comportant des dents (23) ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière (27) lesquels définissent un fond (35) des encoches (21) du côté de l’entrefer, le fond (35) des encoches (21) du côté de l’entrefer étant relié à des bords radiaux (33) des encoches par des arrondis (38). 2. Stator (2) of a rotating electrical machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21), electrical conductors (22) being housed in the notches, at least part of the electrical conductors, or even one. majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular of a U or I, and extending axially in the notches, at least a first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches, each of the notches having a continuously closed contour, the stator mass comprising teeth (23) formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material (27) which define a bottom (35) of the notches (21) on the side of the air gap, the bottom (35) of the notches (21) on the side of the air gap being connected to the radial edges (33) of the notches by rounding (38).
3. Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé, la masse statorique comportant des dents (23) ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière (27) lesquels définissent un fond (35) des encoches (21) du côté de l’entrefer, les ponts de matière présentant au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure, la ou les rainures étant centrées par rapport à la ou aux encoches. 3. Stator (2) of a rotating electrical machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21), electrical conductors (22) being housed in the slots, at least part of the electrical conductors, or even a part. majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular of a U or I, and extending axially in the notches, at least a first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches, each of the notches having a continuously closed contour, the stator mass comprising teeth (23) formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material (27) which define a bottom (35) of the notches (21) on the side of the air gap, the material bridges having at least one localized constriction formed by at least one groove, the groove (s) being centered with respect to the notch (s).
4. Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé, la masse statorique comportant des dents (23) ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière (27) lesquels définissent un fond (35) des encoches (21) du côté de l’entrefer, les ponts de matière présentant au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure, la ou les rainures étant chacune de profil courbe en section dans un plan perpendiculaire à l’axe du stator, étant de section sensiblement semi-circulaire, en forme d’arc de cercle, ou semi- elliptique ou ondulée. 4. Stator (2) of a rotating electrical machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21), electrical conductors (22) being housed in the slots, at least part of the electrical conductors, or even a part. majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular of a U or I, and extending axially in the notches, at least a first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches, each of the notches having a continuously closed contour, the stator mass comprising teeth (23) formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material (27) which define a bottom (35) of the notches (21) on the side of the air gap, the material bridges having at least one localized constriction formed by at least one groove, the groove or grooves each being profile curved in section in a plane perpendicular to the axis of the stator, being of substantially semi-circular section, in the shape of an arc of a circle, or semi-elliptical or wavy.
5. Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle, notamment de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches, chacune des encoches étant de contour continûment fermé, la masse statorique comportant des dents (23) ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière (27), la plus petite largeur des ponts de matière étant comprise entre 0,2 et 0,5 mm. 5. Stator (2) of a rotating electrical machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21), electrical conductors (22) being housed in the slots, at least part of the electrical conductors, or even a part. majority of the electrical conductors, being in the shape of a pin, in particular of a U or I, and extending axially in the notches, at least a first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the exit of said notches, each of the notches having a continuously closed contour, the stator mass comprising teeth (23) formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by bridges of material (27), the smallest width of the material bridges being between 0.2 and 0.5 mm.
6. Stator selon l’une des revendications précédentes, les conducteurs électriques (22) étant en section transversale de forme générale rectangulaire. 6. Stator according to one of the preceding claims, the electrical conductors (22) being in cross section of generally rectangular shape.
7. Stator selon l’une des revendications précédentes, chaque encoche (21) comportant deux à huit conducteurs électriques (22), notamment deux à six conducteurs électriques, chaque conducteur électrique pouvant comporter un ou plusieurs brins (32). 7. Stator according to one of the preceding claims, each notch (21) comprising two to eight electrical conductors (22), in particular two to six electrical conductors, each electrical conductor possibly comprising one or more strands (32).
8. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel tous les conducteurs électriques (22) ayant une extrémité libre (22a) située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, sont reliés électriquement ensemble. 8. Stator according to any one of the preceding claims, in which all the electrical conductors (22) having a free end (22a) situated at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their position. radial, are electrically connected together.
9. Stator selon la revendication précédente, la masse statorique comportant des dents (23) ménagées entre les encoches (21), qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière (27), et du côté opposé par une culasse (29). 9. Stator according to the preceding claim, the stator mass comprising teeth (23) formed between the notches (21), which are interconnected on the side of the air gap by material bridges (27), and on the opposite side by a cylinder head (29).
10. Stator selon la revendication précédente, les ponts de matière (27) présentant au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure (40). 10. Stator according to the preceding claim, the material bridges (27) having at least one localized constriction formed by at least one groove (40).
11. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une encoche (21), mieux toutes les encoches, comporte des bords radiaux ayant une nervure (42), notamment chacun une nervure (42). 11. Stator according to any one of the preceding claims, in which at least one notch (21), better still all the notches, has radial edges having a rib (42), each in particular a rib (42).
12. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une encoche (21), mieux toutes les encoches, est à bords radiaux (33) parallèles entre eux. 12. Stator according to any one of the preceding claims, in which at least one notch (21), better all the notches, has radial edges (33) parallel to each other.
13. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une encoche (21), mieux toutes les encoches, a un fond (36) rectiligne ou en forme d’arc de cercle. 13. A stator according to any one of the preceding claims, wherein at least one notch (21), better all the notches, has a bottom (36) rectilinear or in the form of an arc of a circle.
14. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une encoche (21), mieux toutes les encoches, a un ratio de la longueur de l’encoche par rapport à sa largeur compris entre 2 et 6, mieux entre 3 et 4. 14. Stator according to any one of the preceding claims, in which at least one notch (21), better all the notches, has a ratio of the length of the notch to its width of between 2 and 6, better between 3 and 4.
15. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un capteur pour mesurer la température des conducteurs électriques, disposé dans l’encoche, par exemple un thermocouple. 15. Stator according to any one of the preceding claims, comprising a sensor for measuring the temperature of the electrical conductors, arranged in the notch, for example a thermocouple.
16. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les encoches (21) sont configurées pour permettre le passage d’un fluide de refroidissement. 16. A stator according to any preceding claim, wherein the notches (21) are configured to allow the passage of a cooling fluid.
17. Machine électrique tournante (1) comportant un stator (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un rotor (1). 17. Rotating electric machine (1) comprising a stator (2) according to any one of the preceding claims and a rotor (1).
18. Procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel on dispose des conducteurs électriques (22) dans les encoches (21) d’une masse statorique (25) du stator en les introduisant dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales de la machine. 18. A method of manufacturing a rotating electrical machine stator according to any one of claims 1 to 16, wherein there are electrical conductors (22) in the notches (21) of a stator mass (25) of the stator. in them introducing into the corresponding notches via one or both axial ends of the machine.
19. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on relie électriquement ensemble tous les conducteurs électriques (22) ayant une extrémité libre (22a) située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale. 19. Method according to the preceding claim, wherein all the electrical conductors (22) having a free end (22a) located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine are electrically connected together, regardless of their position. radial.
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