EP4260438A1 - Rotor bobiné - Google Patents

Rotor bobiné

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Publication number
EP4260438A1
EP4260438A1 EP21820552.4A EP21820552A EP4260438A1 EP 4260438 A1 EP4260438 A1 EP 4260438A1 EP 21820552 A EP21820552 A EP 21820552A EP 4260438 A1 EP4260438 A1 EP 4260438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
heads
teeth
sheet metal
head
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
EP21820552.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jere Kolehmainen
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.)
Ampere SAS
Original Assignee
Renault 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 Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP4260438A1 publication Critical patent/EP4260438A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/26—Rotor cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical machines with wound rotors.
  • the invention relates to the field of the design and manufacture of wound rotors.
  • An electric machine comprises a stator in which a rotor is installed.
  • a stator in which a rotor is installed.
  • wound rotors are known in particular.
  • a wound rotor 1 is made of a stack of sheets of magnetic laminations 10 which are secured to each other.
  • the rotor 1 has alternating teeth 11 and notches 12, windings 13 being installed around the teeth 11, in the notches 12, so as to create rotor poles.
  • wedges 14 are installed in the notches 12, bearing radially 15 against the heads 16 of the teeth 11.
  • Such a structure is disclosed in particular in the document FR3068538.
  • the purpose of the varnishing process is to fill and surround the windings with varnish, and to avoid varnish on the outer surface.
  • the varnish then solidifies the windings and provides better insulation between the windings.
  • the rotor is first heated and then partially immersed in a varnish bath. The rotor rotates during soaking in the varnish bath. Then it is gelled in the oven. The rotor continues to rotate to prevent leaks and varnish drips, especially on the outer surface of the rotor.
  • the air gap between the stator and the rotor 1 is generally of a radial length of substantially 1 mm.
  • the layer of varnish must be thin in order to prevent the rotor 1 from touching the stator. For this reason, a varnish scraping procedure is implemented.
  • the outer surface of rotor 1 is corrugated, as shown in FIG. 1a; the heads 16 of teeth 11 of the rotor 1 protruding radially with respect to the wedges 14. This is why in such a situation, the scraping must be carried out after the varnish has gelled.
  • a coiled rotor made of a stack of sheets of sheet metal secured to each other, each sheet of sheet metal of the stack defining a circumferential alternation of teeth and notches, each tooth receiving a longitudinal winding intended to generating a rotor pole, and each tooth comprising an enlarged head, so that said windings are held in each notch around the teeth in radial support against said heads of the teeth framing said notch by wedges inserted in said notches.
  • Each wedge has a wedge body inserted into the notch, a bearing surface against adjacent tooth heads, and a wedge head extending between adjacent tooth heads such that the alternating tooth heads and wedge heads of the rotor form a substantially cylindrical outline of the rotor; and said rotor being formed by the repetition of at least one stacking pattern comprising a succession of sheet metal sheets of different models and/or of sheets of the same model pivoted with respect to each other; each model of sheet metal differing from the others by the shape of the profile of the heads of the teeth; said stacking pattern being produced so that the shapes of the profiles of the superimposed heads vary, and so that, on average, the air gap volume facing the tooth heads is constant.
  • the varnish can optimally penetrate the ends of the rotor tooth heads, ensuring a robust hold.
  • a sheet metal sheet model comprises at least a part of the tooth heads having an elliptical external profile between its two ends.
  • a model of sheet metal comprises at least a portion of tooth heads having an elliptical external profile terminated at each end by a fillet and a flattened edge.
  • a sheet metal sheet model comprises at least a part of tooth heads having an elliptical external profile, in particular a piece of ellipse truncated at each end by a rounding, thus one can obtain a volume of air gap for this sheet model lower than for the heads of teeth known from the prior art.
  • At least part of the wedges has the general shape of a triangular prism, and lateral recesses forming a radial bearing surface.
  • At least part of the wedges has a body in the shape of a triangular prism surmounted by a head in the shape of a rectangular prism, separated by lateral recesses forming a radial bearing surface.
  • each head has the same radial length relative to the center of the metal sheet. This ensures better uniformity of the sheets and therefore of the rotor.
  • each head has the same direct distance between its two ends. This brings a greater uniformity of the heads.
  • the invention also relates to an electric machine comprising a stator in which is installed a wound rotor as described above.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an electric machine as described above.
  • FIG. 1a [Fig. 1 b] are schematic views of a rotor known from the prior art;
  • FIG. 2a] is a schematic sectional view of a rotor according to one embodiment of the invention;
  • FIG. 2b is a schematic perspective view of a rotor according to the embodiment of the invention of Figure 2a;
  • FIG. 3 is a representation of three different models of sheet metal sheets making up a rotor according to the embodiment of the invention of Figure 2a;
  • FIG. 4 is a representation of three different tooth tip profiles of a rotor according to the embodiment of the invention of Figure 2a;
  • FIG. 5a [Fig. 5b] represent a detail view of a first superposition pattern of different models of sheet metal sheets according to one embodiment of the invention
  • FIG. 6a [Fig. 6b] represent a detail view of another pattern for superimposing different models of sheet metal sheets according to a variant embodiment of the invention
  • FIG. 7 represents a side view of a particular pattern of superposition of different models of sheets of sheet metal comprising punched tooth heads.
  • FIG. 8a [Fig. 8b] represent two wedges according to the invention.
  • an electric machine comprises a stator, not shown, in which a wound rotor 1 is installed.
  • the wound rotor 1, also called rotor 1, comprises a longitudinal body 17, made of a stack of sheet metal parts 10, traversed along its length by a shaft 5 with center O and radius R.
  • the shaft 5 is represented schematically in FIG. 2a, but in practice the shaft 5 is inserted by fitting into the body 17 and therefore has a shape substantially complementary to the internal radius of the body 17, the radius R of the shaft then reaching the internal slots of the sheets 10.
  • the shaft 5, which is rotationally coupled to the body 17 of the rotor 1, extends in a longitudinal direction X.
  • This same longitudinal direction X defines the main axis X of revolution of the rotor 1.
  • Body 17 of rotor 1 defines a circumferential succession of teeth 11 and notches 12.
  • Rotor windings 13 are installed in the notches 12 so as to surround the teeth 11 according to a longitudinal winding X.
  • the rotor windings 13 define at each longitudinal end of the rotor 1 coil heads, not shown, held by holding rings.
  • the set of coil heads at a longitudinal end X of the rotor 1 is also called the bun.
  • the rotor 1 is formed from a stack of magnetic sheet metal 10.
  • Each metal sheet 10 of the stack also defines a circumferential alternation of teeth 11 and notches 12.
  • Each tooth 11 receives a longitudinal winding 13 intended to generate a rotor pole.
  • each tooth 11 comprising an enlarged head 16.
  • Each metal sheet 10 is selected from a plurality of different models 30-32, shown in Figure 3, of metal sheets 10.
  • each model 30-32 of sheet metal 10 differs from the others in the shape of the profile of the heads of the teeth. However, in order to ensure correct stacking, it is defined that each different head has the same direct distance d between its two ends 16a, 16b, in other words that none of the stacked heads 16 protrude from the others in a substantially circumferential direction. Alternatively, the pole heads have slightly different maximum lengths in the circumferential direction.
  • each head 16 has the same maximum radial length Rmax relative to the center of the sheet metal. In other words, no head 16 protrudes radially from the others.
  • a first head profile corresponds to the profile known from the prior art.
  • This external profile has the shape of a continuous ellipse 1600 between its two ends 16a, 16b.
  • these three profiles 161, 162, 163 have different elliptical curves: the second profile having the most small radius of curvature while the third has the largest radius of curvature.
  • Each model 30-32 of rotor sheet 10 can comprise for its tooth heads 11 different different profiles.
  • the rotor 1 is then formed by repeating a stacking pattern comprising a succession of sheet metal sheets of different models and/or of sheets of the same model pivoted relative to each other, so as to vary the profiles of heads 16 superimposed according to a predetermined pattern.
  • a pattern is defined consisting of the successive stacking of four sheet patterns positioned so that the head profiles follow the following repeating pattern: the third profile 162 superimposed on the first profile 160 , superimposed on the second profile 161 and superimposed to the first profile 160.
  • Such a pattern according to the invention is preferably chosen so that for each head of this stack pattern, the average value of the air gap volume facing the head 16 of tooth 11 of the rotor created by this stack is constant.
  • Another pattern shown in Figure 6a and Figure 6b, may include an alternation of two profiles: the third profile 162 superimposed on the second profile 161.
  • Each pattern of sheet metal sheet 30-32 being able to present heads 16 of different teeth 11, it is moreover possible, according to a particular implementation of the invention, to produce stacking patterns by stacking the same patterns of metal sheets. , pivoted relative to each other so as to vary the heads 16 of teeth 11 aligned with each other. In the same way, patterns can be created combining the same 30-32 patterns rotated relative to each other and different 30-32 patterns.
  • head models 16 having slots, through holes 70, 71 or any other punching, in a direction that is substantially circumferential, or tangential, or even radial, so as to obtain profiles as shown in figure 6b and figure 7.
  • the wedges 14a, 14b have a wedge body 140 inserted in a notch 12, a bearing surface 15 radial against the heads 16 of adjacent teeth 11, and a wedge head 141 extending between the heads 16 of adjacent teeth 11, so that the alternating heads 16 of teeth 11 and heads 141 of wedges 14 of the rotor 1 form a substantially cylindrical contour of the rotor 1 as shown in particular in FIG. 2b.
  • contour shape of the rotor 1 according to the invention differs from the rotor contour known from the prior art according to FIGS. 1a and 1b, in which the contour is wavy by the alternation of tooth heads 11 and wedges of the prior art.
  • the superposition structure of the sheet metal sheets 10 with the different head profiles 16 of tooth 11 makes it possible to ensure optimum electromagnetic performance, while making the varnishing steps simpler, and gives the rotor good mechanical strength.
  • a first wedge 14a according to the invention has the general shape of a triangular prism, with lateral recesses 142, 143 forming a bearing surface 15.
  • Another wedge 14b has a body 140 in the shape of a triangular prism surmounted by a head 141 in the shape of a rectangular prism, separated by lateral recesses 142, 143 forming a support surface 15.
  • this solution allows the varnish to better penetrate the ends of the rotor tooth heads, ensuring robust support, with a very thin surface varnish thickness, which thus allows optimal thermal conduction of the roto and a better reduction of losses. by friction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Rotor (1) bobiné dans lequel l'alternance de têtes (16, 160, 161, 162) de dents (11) et de têtes (141) de cales (14a, 14b) du rotor forme un contour sensiblement cylindrique du rotor (1). Chaque feuille de tôle (10) est choisie parmi une pluralité de modèles (30,31,32) de feuilles de tôles (10). La différence entre les modèles (30,31,32) consiste en la variation de la forme des têtes (160,161,162) de dents. Le rotor est formé par la répétition d'un motif d'empilement comprenant une succession de feuille de tôles des modèles présentant des têtes de dents différents.

Description

Rotor bobiné
L’invention concerne le domaine des machines électriques à rotors bobinés.
En particulier l’invention concerne le domaine de la conception et de la fabrication des rotors bobinés.
Une machine électrique comprend un stator dans lequel est installé un rotor. Parmi les différents types de rotor, on connaît notamment les rotors bobinés.
En référence aux figures 1a et 1 b d’art antérieur, il est connu qu’un rotor bobiné 1 est fait d’un empilement de feuille de tôles magnétiques 10 qui sont solidarisées les unes aux autres.
Le rotor 1 présente une alternance de dents 11 et d’encoches 12, des bobinages 13 étant installés autour des dents 11 , dans les encoches 12, de sorte à créer des pôles rotoriques.
Afin de maintenir ces bobinages 13 autour des dents 11 , des cales 14 sont installées dans les encoches 12, en appui radial 15 contre les têtes 16 des dents 11. Une telle structure est notamment divulguée dans le document FR3068538.
Ensuite afin d’assurer des performances optimales, le rotor 1 est verni.
Le but du processus de vernissage est de remplir et d'entourer les bobinages avec le vernis, et d'éviter le vernis sur la surface extérieure. Le vernis solidifie alors les bobinages et apporte une meilleure isolation entre les bobinages.
Le rotor est d’abord chauffé puis est partiellement plongé dans un bain de vernis. Le rotor tourne pendant le trempage dans le bain de vernis. Ensuite, il est gélifié dans le four. Le rotor continue à tourner pour éviter les fuites et les gouttes de vernis, en particulier sur la surface extérieure du rotor.
Il est toutefois nécessaire d’obtenir une couche de vernis aussi fine que possible sur la surface extérieure.
En effet, l'entrefer entre le stator et le rotor 1 est généralement d’une longueur radiale de sensiblement 1 mm. Aussi, la couche de vernis doit être fine afin d’éviter que le rotor 1 ne touche le stator. Pour cette raison, une procédure de grattage du vernis est mise en œuvre.
Il existe plusieurs solutions de grattage. Il est notamment connu que pour des rotors ronds, le raclage est effectué lorsque le vernis est liquide.
Cependant, pour obtenir de meilleures performances électromagnétiques, la surface extérieure du rotor 1 est ondulée, telle que représentée figure 1 a ; les têtes 16 de dents 11 du rotor 1 faisant saillie radiale par rapport aux cales 14. C’est pourquoi dans une telle situation, le raclage doit être effectué après la gélification du vernis.
Cependant, le raclage après gélification présente des difficultés particulières. Il faut notamment retirer le vernis gélifié du dispositif de raclage à chaque opération.
Aussi il existe le besoin d’une solution permettant d’obtenir un rotor plus simple à vernir tout en assurant de bonnes performances électromagnétiques.
A cet effet on propose un rotor bobiné fait d’un empilement de feuilles de tôle solidarisées les unes aux autres, chaque feuille de tôle de l’empilement définissant une alternance circonférentielle de dents et d'encoches, chaque dent recevant un bobinage longitudinal destiné à générer un pôle rotorique, et chaque dent comprenant une tête élargie, de sorte que lesdits bobinages sont maintenus dans chaque encoche autour des dents en appui radial contre lesdites têtes des dents encadrant ladite encoche par des cales insérées dans lesdites encoches.
Chaque cale présente un corps de cale inséré une l’encoche, une surface d’appui contre les têtes de dents adjacentes, et une tête de cale s’étendant entre les têtes de dents adjacentes, de manière que l’alternance de têtes de dents et de têtes de cales du rotor forme un contour sensiblement cylindrique du rotor ; et ledit rotor étant formé par la répétition d’au moins un motif d’empilement comprenant une succession de feuilles de tôles de modèles différents et/ou de feuilles d’un même modèle pivotées les unes par rapport aux autre ; chaque modèle de feuille de tôle différant des autres par la forme du profil des têtes des dents ; ledit motif d’empilement étant réalisé de sorte que les formes de profils des têtes superposées varient, et de sorte qu’en valeur moyenne le volume d’entrefer en regard des têtes de dent est constant.
Ainsi, on peut obtenir un rotor relativement simple à vernir, avec une couche de vernis relativement fine, de par la forme sensiblement cylindrique de son contour externe.
En outre le vernis peut pénétrer de manière optimale aux extrémités des têtes de dents du rotor, assurant un maintien robuste.
En outre, la variété de formes de profil des têtes de dents du rotor, permet de limiter la conduction électromagnétique et permet d’éviter les pertes électromagnétiques au voisinage des couronnes d’extrémités du rotor.
Avantageusement et de manière non limitative, un modèle de feuille de tôle comprend au moins une partie des têtes de dents présentant un profil externe elliptique entre ses deux extrémités. Ainsi, on peut mettre en œuvre des feuilles de tôle déjà existantes, ce type de profil correspondant aux têtes de dents classiques. Avantageusement et de manière non limitative, un modèle de feuille de tôle comprend au moins une partie de têtes de dents présentant un profil externe elliptique terminé à chaque extrémité par un congé et un bord aplati. Ainsi, on peut obtenir une surface d’extrémité plus basse présentant un volume plus important qu’une tête de dent de l’art antérieur.
Avantageusement et de manière non limitative, un modèle de feuille de tôle comprend au moins une partie de têtes de dents présentant un profil externe elliptique, en particulier un morceau d’ellipse tronqué à chaque extrémité par un arrondi, ainsi on peut obtenir un volume d’entrefer pour ce modèle de feuille plus faible que pour les têtes de dents connus de l’art antérieur.
Avantageusement et de manière non limitative, au moins une partie des cales présente une forme générale de prisme triangulaire, et des décrochements latéraux formant surface d’appui radial. Ainsi, on peut obtenir une cale relativement simple et robuste, et réduisant la quantité de vernis entre la tête de cale et les têtes de dents adjacentes.
Avantageusement et de manière non limitative, au moins une partie des cales présente un corps en forme de prisme triangulaire surmonté d’une tête en forme de prisme rectangulaire, séparés par des décrochements latéraux formant surface d’appui radial. Ainsi, on peut obtenir une cale relativement simple et robuste, et augmentant la quantité de vernis entre la tête de cale et les têtes de dents adjacentes.
En particulier, chaque tête présente une même longueur radiale par rapport au centre de la feuille de tôle. Ceci permet d’assurer une meilleur uniformité des feuilles et donc du rotor.
En particulier, chaque tête présente une même distance directe entre ses deux extrémités. Ceci apporte une plus grande uniformité des têtes.
L’invention concerne aussi une machine électrique comprenant un stator dans lequel est installé un rotor bobiné tel que décrit précédemment. L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant une machine électrique tel que décrite précédemment.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1a] [Fig. 1 b] sont des vues schématiques d’un rotor connu de l’art antérieur ; [Fig. 2a] est une vue schématique en coupe d’un rotor selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 2b] est une vue schématique en perspective d’un rotor selon le mode de réalisation de l’invention de la figure 2a;
[Fig. 3] est une représentation de trois différents modèles de feuilles de tôles composant un rotor selon le mode de réalisation de l’invention de la figure 2a;
[Fig. 4] est une représentation de trois différents profils de têtes de dent d’un rotor selon le mode de réalisation de l’invention de la figure 2a;
[Fig. 5a] [Fig. 5b] représentent une vue de détail d’un premier motif de superposition de différents modèles de feuilles de tôle selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 6a] [Fig. 6b] représentent une vue de détail d’un autre motif de superposition de différents modèles de feuilles de tôle selon une variante de réalisation de l’invention ;
[Fig. 7] représente une vue de profil d’un motif particulier de superposition de différents modèles de feuilles de tôle comprenant des têtes de dents poinçonnées. [Fig. 8a] [Fig. 8b] représentent deux cales selon l’invention.
En référence aux la figure 2a et 2b, une machine électrique comprend un stator non représenté dans lequel est installé un rotor bobiné 1 .
Le rotor bobiné 1 , aussi appelé rotor 1 , comprend un corps 17 longitudinal, fait d’un empilement de pièces de tôle 10, traversé dans sa longueur par un arbre 5 de centre O et de rayon R.
En effet, l’arbre 5 est représenté schématiquement figure 2a, mais en pratique l’arbre 5 est inséré par frettage dans le corps 17 et présente donc une forme sensiblement complémentaire du rayon interne du corps 17, le rayon R de l’arbre atteignant alors les créneaux internes des tôles 10.
Ainsi l’arbre 5, qui est couplé à rotation au corps 17 du rotor 1 , s’étend dans une direction longitudinale X. Cette même direction longitudinale X définit l’axe principal X de révolution du rotor 1 .
Le corps 17 de rotor 1 définit une succession circonférentielle de dents 11 et d’encoches 12.
Des bobinages rotoriques 13 sont installés dans les encoches 12 de sorte à entourer les dents 11 selon un enroulement longitudinal X.
Les bobinages rotoriques 13 définissent à chaque extrémité longitudinale du rotor 1 des têtes de bobines non représentées, maintenues par des couronnes de maintien.
L’ensemble des têtes de bobines à une extrémité longitudinale X du rotor 1 est aussi appelé le chignon.
Le rotor 1 est formé d’un empilement de feuille de tôle magnétiques 10.
Chaque feuille de tôle 10 de l’empilement définit aussi une alternance circonférentielle de dents 11 et d'encoches 12.
Ces feuilles 10 sont alignées les unes sur les autres de sorte à former aussi une alternance circonférentielle de dents 11 et d'encoches 12 pour le rotor 1 assemblé.
A cet effet, on parlera par simplification des dents 11 et encoches 12 des feuilles 10 mais aussi du rotor 1 de la même manière.
Chaque dent 11 reçoit un bobinage 13 longitudinal destiné à générer un pôle rotorique.
Afin de maintenir le bobinage 13 en place lors de la mise en rotation du rotor 1 , et donc afin de contrer l’accélération centrifuge subie par les bobinages 13, chaque dent 11 comprenant une tête élargie 16.
Ainsi, les bobinages 13 sont maintenus dans chaque encoche 12 autour des dents 11 en appui radial 15 contre les têtes 16 des dents 11 encadrant l’encoche 12 par des cales 14a, 14b insérées dans les encoches 12.
Chaque feuille de tôle 10 est choisie parmi une pluralité de différents modèles 30- 32, représenté figure 3, de feuilles de tôles 10.
Chaque modèle 30-32 de feuille de tôle 10 diffère des autres par la forme du profil des têtes des dents. Toutefois afin d’assurer un empilement correct, on définit que chaque tête différente présente une même distance directe d entre ses deux extrémités 16a, 16b, autrement dit qu’aucune des têtes 16 empilées ne dépasse des autres dans une direction sensiblement circonférentielle. En variante les têtes de pôle ont des longueurs maximales dans le sens circonférentiel légèrement différentes.
De même chaque tête 16 présente une même longueur radiale maximale Rmax par rapport au centre de la feuille de tôle. Autrement dit, aucune tête 16 ne dépasse radialement des autres.
On définit dans cet exemple de réalisation, en référence à la figure 4, trois différents types de têtes :
- un premier profil de tête, dit original 160, correspond au profil connu de l’art antérieur. Ce profil externe présente une forme d’ellipse continue 1600 entre ses deux extrémités 16a, 16b.
- un deuxième profil 161 présentant un profil externe elliptique 1610 terminé à chaque extrémité par un congé 1611 et un bord aplati 1612.
- un troisième profil 162 présentant un profil externe elliptique 1620 tronqué à chaque extrémité 16a, 16b par un arrondi 1621.
On notera qu’afin de respecter les formes particulières de chacun de ces profils et les conditions de longueur d et de hauteur radiale Rmax définie plus haut, ces trois profils 161 , 162, 163 présentent des courbes elliptiques différentes : le deuxième profil présentant le plus faible rayon de courbure tandis que le troisième présente le plus grand rayon de courbure.
Par ailleurs l’invention n’est pas limitée à ces trois exemples de profils.
Chaque modèle 30-32 de feuille de rotor 10 peut comprendre pour ses têtes de dents 11 différents profils différents.
Le rotor 1 est alors formé par la répétition d’un motif d’empilement comprenant une succession de feuilles de tôles de modèles différents et/ou de feuilles de même modèle pivotées les unes par rapport aux autres, de sorte à faire varier les profils de têtes 16 superposés selon un motif prédéterminé.
On définit par exemple, en référence aux figures 5a et 5b, un motif composé de l’empilement successif de quatre modèles de feuilles positionnés de sorte que les profils de têtes suivent le motif de répétition suivant : le troisième profil 162 superposé au premier profil 160, superposé au deuxième profil 161 et superposé au premier profil 160.
Un tel motif selon l’invention est préférentiellement choisi de sorte que pour chaque tête de ce motif d’empilement, la valeur moyenne du volume d’entrefer en regard de la tête 16 de dent 11 du rotor créé par cet empilement soit constante. Un autre motif représenté figure 6a et figure 6b, peut comprendre une alternance de deux profils : le troisième profil 162 superposé au deuxième profil 161.
Chaque modèle de feuille de tôle 30-32 pouvant présenter des têtes 16 de dents 11 différentes, il est par ailleurs possible, selon une mise en œuvre particulière de l’invention, de réaliser des motifs d’empilement par empilement de mêmes modèles de tôles, pivotés les uns par rapport aux autres de sorte à faire varier les têtes 16 de dents 11 alignées les unes sur les autres. On peut de la même manière créer des motifs combinant des mêmes modèles 30-32 pivotés les uns par rapport aux autres et des modèles 30-32 différents.
D’autres motifs impliquant une succession d’un plus grand nombre de feuilles peut être mis en œuvre, toutefois on préférera les motifs présentant une valeur moyenne du volume d’entrefer voulue, à savoir le volume d’entrefer d’un rotor composé d’un empilement de feuille de tôle ne comprenant que le premier profil 160, qui est le profil 160 de tête 16 connu de l’art antérieur.
Autrement dit, on cherche à équilibrer la valeur moyenne du volume d’entrefer, malgré les différentes formes de profils de têtes afin de conserver une conductivité électromagnétique sensiblement équivalente à l’art antérieur.
Selon une alternative de mise en œuvre, on peut en outre prévoir des modèles de têtes 16 présentant des lumières, orifices traversants 70, 71 ou tout autre poinçonnage, selon une direction sensiblement circonférentielle, ou tangentielles, ou encore radiales, de sorte à obtenir des profils tel que représenté figure 6b et figure 7.
Ces assemblages selon l’invention présentant des couches de différents profils de têtes permettent en particulier d’assurer une pénétration optimale du vernis, par capillarité.
Ces assemblages, permettent en outre de compenser la forme des cales 14a, 14b tel qu’exposé ci-après, afin d’éviter une augmentation de la conductivité électromagnétique dans l’entrefer, afin d’éviter une augmentation des pertes au voisinage des couronnes d’extrémités de rotor 1 . Une fois le rotor 1 formé par l’empilement des feuilles de tôles 10 telles qu’exposé précédemment, une fois les bobinages 13 installés, on installe les cales 14 dans les encoches 12.
Les cales 14a, 14b selon l’invention présentent un corps de cale 140 inséré dans une encoche 12, une surface d’appui 15 radial contre les têtes 16 de dents 11 adjacentes, et une tête de cale 141 s’étendant entre les têtes 16 de dents 11 adjacentes, de manière que l’alternance de têtes 16 de dents 11 et de têtes 141 de cales 14 du rotor 1 forment un contour sensiblement cylindrique du rotor 1 tel que représenté notamment figure 2b.
Ainsi la forme de contour du rotor 1 selon l’invention diffère du contour de rotor connu de l’art antérieur selon les figures 1 a et 1 b, dans lequel le contour est ondulé par l’alternance de têtes de dent 11 et de cales de l’art antérieur.
Toutefois la structure de superposition des feuilles de tôles 10 avec les différents profils de têtes 16 de dent 11 permet d’assurer une performance électromagnétique optimale, tout en rendant les étapes de vernissage plus simple, et confère au rotor une bonne résistance mécanique.
Une première cale 14a selon l’invention, en référence à la figure 8a, présente une forme générale de prisme triangulaire, avec des décrochements latéraux 142, 143 formant surface d’appui 15.
Une autre cale 14b selon l’invention présente un corps 140 en forme de prisme triangulaire surmonté d’une tête 141 en forme de prisme rectangulaire, séparés par des décrochements latéraux 142, 143 formant surface d’appui 15.
De cette manière, par la combinaison particulière des cales 14a, 14b et des motifs de superpositions de feuilles de tôle 10 présentant des têtes 16 de dents 11 ayant des profils différents, on peut obtenir un rotor relativement simple à vernir, avec une couche de vernis relativement fine, de par la forme sensiblement cylindrique de son contour externe, mais limitant la conduction électromagnétique dans l’entrefer, et permet ainsi d’éviter les pertes électromagnétiques au voisinage des couronnes d’extrémités du rotor.
En outre cette solution permet au vernis de mieux pénétrer aux extrémités des têtes de dents du rotor, assurant un maintien robuste, avec une épaisseur de vernis très fine en surface, ce qui permet ainsi une conduction thermique optimale du roto et une meilleure réduction des pertes par frottement.

Claims

9
Revendications Rotor (1 ) bobiné fait d’un empilement de feuilles de tôle (10) solidarisées les unes aux autres, chaque feuille de tôle (10) de l’empilement définissant une alternance circonférentielle de dents (11 ) et d'encoches (12), chaque dent (11 ) recevant un bobinage (13) longitudinal destiné à générer un pôle rotorique, et chaque dent (11 ) comprenant une tête (16) élargie, de sorte que lesdits bobinages (13) sont maintenus dans chaque encoche (12) autour des dents (11 ) en appui radial contre lesdites têtes des dents (16) encadrant ladite encoche (12) par des cales (14a, 14b) insérées dans lesdites encoches (12); caractérisé en ce que : chaque cale (14a, 14b) présente un corps de cale (140) inséré dans une l’encoche (12), une surface d’appui (15) contre les têtes (16) de dents (11 ) adjacentes, et une tête de cale (141 ) s’étendant entre les têtes (16) de dents (11 ) adjacentes, de manière que l’alternance de têtes (16) de dents (11 ) et de têtes (141 ) de cales (14a, 14b) du rotor forme un contour sensiblement cylindrique du rotor (1 ) ; et ledit rotor (1) étant formé par la répétition d’au moins un motif d’empilement comprenant une succession de feuilles de tôles (10) de modèles (30, 31 , 32) différents et/ou de feuilles (10) d’un même modèle (30, 31 , 32) pivotées les unes par rapport aux autre ; ledit motif d’empilement étant réalisé de sorte que les formes de profils des têtes (16) superposées varient, et de sorte qu’en valeur moyenne le volume d’entrefer pouvant exister entre le rotor et un stator cylindrique régulier dans lequel serait centré le rotor, en regard de chaque tête (16) de dent (11 )du rotor, est identique. Rotor (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’un modèle (30, 31 ) de feuille de tôle (10) comprend au moins une partie des têtes (16) de dents (11 ) présentant un profil (160) externe elliptique (1600) entre ses deux extrémités (16a, 16b).
3. Rotor (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’un modèle (31 , 32) de feuille de tôle (10) comprend au moins une partie de têtes (16) de dents (11 ) présentant un profil (161 ) externe elliptique (1610) terminé à chaque extrémité (16a, 16b) par un congé (1611 ) et un bord aplati (1612).
4. Rotor (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’un modèle (31 , 32) de feuille de tôle (10) comprend au moins une partie de têtes (16) de dents (11 ) présentant un profil externe elliptique (1620) tronqué à chaque extrémité par un arrondi (1621 ).
5. Rotor (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une partie des cales (14a) présente une forme générale de prisme triangulaire, et des décrochements latéraux (142, 143) formant surface d’appui (15) radial.
6. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins une partie des cales (14b) présente un corps (140) en forme de prisme triangulaire surmonté d’une tête (141 ) en forme de prisme rectangulaire, séparés par des décrochements latéraux (142, 143) formant surface d’appui (15) radial.
7. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque tête (16) présente une même longueur radiale (Rmax) par rapport au centre de la feuille de tôle (10).
8. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque tête (16) présente une même distance (d) directe entre ses deux extrémités (16a, 16b).
9. Machine électrique comprenant un stator dans lequel est installé un rotor bobiné (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Véhicule automobile comprenant une machine électrique selon la revendication 9.
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