EP4338257A1 - Corps de stator pour machine électrique à flux axial - Google Patents

Corps de stator pour machine électrique à flux axial

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Publication number
EP4338257A1
EP4338257A1 EP22729503.7A EP22729503A EP4338257A1 EP 4338257 A1 EP4338257 A1 EP 4338257A1 EP 22729503 A EP22729503 A EP 22729503A EP 4338257 A1 EP4338257 A1 EP 4338257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
relief
plate
locking element
locking
tooth
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
EP22729503.7A
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.)
Whylot SAS
Ampere SAS
Original Assignee
Whylot SAS
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Whylot SAS, Renault SAS filed Critical Whylot SAS
Publication of EP4338257A1 publication Critical patent/EP4338257A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
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    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
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    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of electrical machines. [0002] It relates more particularly to a stator body for an axial flux electrical machine comprising:
  • a ring-shaped tray centered on a longitudinal axis, the tray comprising an upper face and at least one upper relief projecting from the upper face; - teeth of which at least one comprises a lower relief, a first side of which has a shape complementary to that of a part of the upper relief, the upper relief being nested in the lower relief.
  • the invention finds a particularly advantageous application in electric or hybrid motor vehicles. [0004] It also relates to a stator comprising such a stator body as well as a method for assembling such a stator body.
  • a conventional stator body of an axial flux electrical machine comprises a generally annular plate and teeth distributed circumferentially on an upper face of the plate.
  • coils of conductive wire are arranged around the teeth. Under the effect of electric currents, the coils generate magnetic fields allowing the stator to set a rotor in motion.
  • each tooth may have a relief designed to fit into another relief of partially complementary shape located on the upper face of the tray.
  • document WO2017/121941 discloses a stator body whose plate has a plurality of radial grooves and in which each tooth has a rib adapted to fit into one of the radial grooves. 2
  • Each tooth is then linked to the chainring by a sliding link forming a dovetail assembly.
  • the present invention proposes a stator body as defined in the introduction, in which it is provided that the body comprises a locking element extending opposite the upper face of the plate and interposed between the tooth and the plate so as to immobilize the upper relief in the nested position in the lower relief and that the body comprises blocking means blocking the position of the locking element by relative to the board.
  • the lower relief of the tooth is held firmly embedded in the upper relief of the tray by the locking element.
  • the blocking means prevent the dissociation of the upper relief and the lower relief.
  • the stator body is then rigid in the sense that it is impossible to move the tooth relative to the plate, even slightly.
  • the invention makes it possible in particular to obtain a compact and rigid stator body without having to use either glue or welding. Of course, bonding or welding operations could then be implemented to apply to the stator body a product making it possible to increase the thermal conductivity between the components of the stator.
  • stator body according to the invention taken individually or in all technically possible combinations, are as follows:
  • the locking element is designed, before assembly, to pivot relative to the plate between a released position in which the tooth is movable relative to the 3 plate and a blocking position in which the locking element immobilizes the upper relief by keeping it nested in the lower relief, the locking means being adapted to maintain the locking element in the locking position;
  • the locking means comprise at least one of the following elements: a screw, a locking device;
  • the locking element comprises a notch in which the upper relief and the lower relief are located, the notch having a lateral edge forming with the lower relief and the upper relief a dovetail assembly in which the lower relief constitutes a tenon and in which the lateral edge of the notch and the upper relief constitute a mortise;
  • the upper relief comprises an upper rib and the lower relief comprises a lower rib;
  • the upper rib and the lower rib each have a uniform profile in a radial direction perpendicular to the longitudinal axis;
  • the upper relief has a main surface oriented towards the plate and the lower relief has a first surface oriented towards the tooth, the main surface being in contact with the first surface;
  • the body comprises a wall rising from a peripheral edge of the plate, on the side of its upper face, the wall having a groove part of which extends in length along an axis orthogonal to the longitudinal axis, the the locking element having a peripheral relief which is inserted into the part of the groove;
  • the tooth comprises a lower part at the level of the lower relief and an upper part opposite the lower part, the tooth comprising, at the upper part level, lateral ribs located on either side of the tooth in one direction orthoradial orthogonal to the longitudinal axis.
  • the invention also prose a stator comprising a stator body as described above and conductive wire windings carried by the teeth.
  • the invention also proposes a method for assembling a stator as described above comprising the following steps:
  • the tooth can be easily positioned relative to the plate. Then its position is locked by moving and locking the locking element. Indeed, before moving the locking element, the space available around the upper relief of the plate makes it easy to nest the lower relief of the tooth there. The nesting is then maintained by the locking element which is moved and then blocked.
  • the stator body has a plurality of teeth. Once each tooth is positioned, moving and locking the locking element secures all the teeth at the same time. The teeth therefore do not need to be fixed one by one, which facilitates the industrialization of the process.
  • Figure 1 is a schematic exploded perspective view of a stator body part according to the invention
  • Figure 2 is a schematic assembled view of the stator body part of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic exploded perspective view of part of a plate and a locking element according to a first embodiment of the invention
  • Figure 4 is a schematic exploded perspective view of part of a plate and a locking element according to a second embodiment of the invention
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a stator body part 5 of Figure 1 during its assembly
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the stator body part of Figure 5 at the end of its assembly.
  • Figure 1 there is shown, in exploded view, part of a body 1 of the stator according to the invention. This same part of the body 1 is shown assembled in Figure 2.
  • This stator body is intended to be assembled in an axial flux electric machine, in this case a motor for propelling an electric vehicle.
  • Such an electric machine comprises at least one rotor and at least one stator. In practice, it more generally comprises a rotor situated between two stators.
  • the rotor generally comprises a ring-shaped body which houses a plurality of magnetic pole elements having the same function as permanent magnets.
  • These elements with magnetic poles consist of magnetic blocks arranged side-by-side so as to form together a sort of ring in the rotor. These elements with magnetic poles preferably consist of small assembled permanent magnets.
  • the stators On their sides, the stators have the shape of flattened rings and are equipped, on their faces located on the side of the rotor, with teeth around which windings of electrically conductive wires are wound. When these windings are supplied with electric current, they make it possible to generate a magnetic field so as to make the rotor turn.
  • the stators are generally identical.
  • the body 1 of each stator comprises:
  • This body 1 which is more specifically the subject of the present invention, comprises a plurality of teeth 200 regularly distributed around a longitudinal axis A1.
  • Each tooth 200 generally has a lower face 220 facing the side of the plate 100, an upper face facing the opposite, and a peripheral face 230 oriented opposite the longitudinal axis A1.
  • the plate 100 has a ring shape centered on a longitudinal axis A1.
  • the plate 100 here comprises a circular central recess.
  • the tray more specifically has the overall shape of a flattened ring whose thickness is less than the diameter.
  • the radial section 103 in a plane containing the longitudinal axis A1 is rectangular as shown in Figure 1.
  • the plate 100 is for example made of aluminum, steel or cast iron.
  • the tray 100 is made by molding.
  • the plate 100 can be made by spirally winding a magnetically conductive metal sheet whose thickness is for example between 0.2 mm and 0.5 mm.
  • the sheet can be grain oriented or grain non-oriented.
  • the plate 100 comprising an upper face 101 (facing the rotor).
  • the upper face 101 is generally perpendicular to the longitudinal axis A1.
  • the tray further comprises a lower face 102 opposite and parallel to the upper face 101.
  • the thickness of the tray 100 that is to say its dimension along the longitudinal axis A1 between the upper face 101 and the lower face 102 , is for example between 5 mm and 30 mm.
  • the diameter of the plate 100 is preferably between 10 cm and 50 cm.
  • the tray 100 comprises, extending projecting from its upper face 101, an upper relief 110.
  • the upper relief 110 is designed to cooperate with the tooth 200.
  • the plate 100 here comprises a plurality of upper reliefs 110, only one of which is represented in FIGS. 1 to 6, each upper relief 110 belonging to an angular portion of the plate 100 and being associated with one of the teeth 200 [0041]
  • the upper relief 110 is here made in one piece with the plate 100 during molding.
  • the upper relief 110 is therefore not attached to the plate 100.
  • the upper face 101 here is substantially flat.
  • the upper relief 110 here forms a straight rib.
  • the upper relief 110 here extends longitudinally in 7 a radial direction A2 perpendicular to the longitudinal axis A1 (the radial direction A2 appears clearly on the sectional views in Figures 5 and 6).
  • the upper relief 110 can also extend in a direction parallel to but distinct from the radial direction A2, or even in an inclined manner with respect to this radial direction.
  • the upper relief 110 can extend in a non-rectilinear way, for example in a sinusoidal way.
  • the upper relief 110 has a uniform profile in the direction in which it extends. This means here that the section of the upper relief 110 by an orthoradial plane perpendicular to the radial direction A2 (such a plane is for example the plane of FIGS. 5 and 6) is constant over the entire length of the upper relief 110. An orthoradial section of the upper relief 110 is visible here in Figures 5 and 6. Alternatively, the upper relief may have a variable section.
  • an orthoradial direction is defined as perpendicular to a main axis and to a radius starting from this axis.
  • the upper relief 110 has a main surface 111 extending opposite the upper face 101, that is to say oriented towards the plate 100, and inclined.
  • the main surface 111 is arranged such that a direction normal to the main surface 111 and oriented towards the outside of the upper relief 110 intersects the plane defined by the upper face 101.
  • the tooth 200 generally has the shape of a right prism, of trapezoidal section in a plane orthogonal to the longitudinal axis A1. As shown in Figures 1 and 2, tooth 200 is fabricated from a stack of planar sections of sheet metal. The sheet can be grain oriented or non-grain oriented steel.
  • the tooth 200 comprises a lower part, called base 201, extending opposite the plate 100 and an upper part 202 rising from the base 201 along the longitudinal axis A1 .
  • the upper part 202 is therefore located opposite the base 201 along the longitudinal axis A1.
  • the upper part 202 is thinner than the base 201 and is intended to carry a winding of conductive wire. Tooth 200 here presents a plane of radial symmetry.
  • the tooth 200 For its assembly to the plate 100, the tooth 200 comprises a lower relief 210.
  • the lower relief 210 is here located at the level of the base 201.
  • the lower relief 210 more specifically protrudes from the lower face 220 of the 8 tooth 200, which here extends parallel to the upper face 101 of the plate 100.
  • the upper relief 110 of the plate 100 As clearly seen in the exploded view of FIG. the upper relief 110 of the plate 100.
  • the lower relief 210 comprises a first side 211 which has a shape complementary to the shape of the upper relief 110.
  • the lower relief 210 also comprises a second side 212 opposite the first side 211.
  • the lower relief 210 is nested, here by its first side 211, in the upper relief 110.
  • the nesting reduces the number of degrees of freedom of the movement of the lower relief 210 relative to the upper relief 110 and therefore also of the movement of the position of the tooth 200 relative to the plate 100.
  • the first side 211 of the lower relief 210 here defines a first surface extending opposite the base 201 of the tooth 200, that is to say oriented towards the tooth 200, and in an inclined manner.
  • the first surface of the lower relief 210 is substantially identical to a part of the main surface 111 of the upper relief 110.
  • the lower relief 210 here forms a rectilinear rib.
  • the lower relief 210 extends here in the radial direction A2 perpendicular to the longitudinal axis A1.
  • the lower relief 210 can also extend in a direction parallel to the radial direction A2.
  • the lower relief can extend in a non-rectilinear way, for example in a sinusoidal way.
  • the lower relief 210 extends in the same way as the upper relief 110.
  • the lower relief 210 and the upper relief 110 here both forming rectilinear ribs in the radial direction A2, the term "nested means in particular here that the upper relief 110 and the lower relief 210 are linked in such a way that a translation of the tooth 200 relative to the plate 100 in the longitudinal direction A1 is impossible except for additional lateral displacement of the tooth 200.
  • the lower relief 210 has a uniform profile in the direction in which it extends, that is to say here in the radial direction A2. This means here that the section of the lower relief 210 by an orthoradial plane perpendicular to the radial direction A2 is constant over the entire 9 lower relief length 210.
  • the orthoradial section of the lower relief 210 here has the overall shape of a trapezium and more particularly an isosceles trapezium.
  • the large base of the trapezoid is here in contact with the upper face 101 of the plate 100.
  • the small base of the trapezium forms the junction with the base 201 of the tooth 200.
  • the section of the lower relief may have another shape, for example an ovoid shape.
  • the ribs formed by the lower relief 210 and the upper relief 110 are of the same lengths. Alternatively, they could have different lengths. In particular, provision could be made for the lower relief 210 to have a length less than that of the upper relief 110.
  • the objective will then be to maintain the lower relief 210 and the upper relief 110 nested.
  • the locking element 300 extends against the upper face 101 of the plate 100.
  • the locking element 300 has the shape of a disc whose diameter is substantially identical to that of the upper face 101.
  • the locking element extends radially towards the longitudinal axis A1 as far as the circular central recess of the plate 100.
  • the thickness of the locking element 300 is here lower than that of the 100 plate.
  • the locking element 300 is interposed between the tooth 200 and the plate 100.
  • the locking element 300 is thus both in contact with the tooth 200, more specifically with the base 201 of the tooth 200, and with the plate 100.
  • the locking element 300 is here sandwiched between the plate 100 and the tooth 200 along the longitudinal axis A1. This means that an upper point of contact between the locking element 300 and the tooth 200 is aligned along the longitudinal axis A1 with a lower point of contact between the locking element 300 and the plate 100.
  • the plate 100, the locking element 300 and the tooth 200 form a stack along the longitudinal axis A1.
  • the locking element 300 is more specifically interposed between the lower face 220 of the tooth 200 and the upper face 101 of the plate 100.
  • the locking element 300 extends here in a plane parallel to that of the plate 10
  • the locking element 300 When the stator body 1 is assembled, as is the case in Figures 2 and 6, the locking element 300 is positioned so as to maintain, that is to say here to immobilize, the relief upper 110 nested in the lower relief 210.
  • the blocking position is characterized by the fact that the lower relief 210 is immobilized between the upper relief 110 of the plate 100 and the locking element 300, that is to say here pinched or clamped between the upper relief 110 and the locking element 300.
  • the radial retention of the lower relief 110, and therefore of the tooth 200, is here ensured by the pinching of the lower relief 110, that is to say by friction forces and by the shape of the locking element 300 (in particular by the notch 310 and/or by the locking element 300 described below).
  • the locking element 300 is designed to pivot relative to the plate 100 between the locking position and a released position in which the tooth 200 is movable relative to the plate 100.
  • the term "mobile” here means that the relief lower 210 can be placed in contact with or separated from the upper relief 110.
  • the locking element 300 is here more specifically designed to perform a rotational movement around the longitudinal axis A1. The locking element 300 is thus movable in the plane along which it extends, that is to say the plane parallel to the plate 100.
  • the locking element 300 here comprises a through notch 310, with a closed outline.
  • the notch 310 which is for example shown in Figure 1, accommodates the upper relief 110 and the lower relief 210.
  • the notch 310 completely surrounds the reliefs 110, 210 in the plane of the locking element 300, that is to say here in a plane perpendicular to the longitudinal axis A1.
  • the notch 310 11 has a length, in a radial direction, greater than that of the upper relief 110.
  • the notch may surround the reliefs only partially, for example by having a U-shaped outline open towards the periphery of the body.
  • the locking element then has a star shape with a hub from which extends a plurality of branches.
  • the notch may have a U-shaped outline open towards the longitudinal axis A1.
  • the notch 310 includes a side edge 311 which, in the locking position, is in contact with the lower relief 210 of the tooth 200.
  • the side edge 311 has a complementary shape of the shape of the second side 211 of the lower relief 210.
  • the side edge 311, the lower relief 210 and the upper relief 110 form a dovetail assembly as shown in section in FIG. 6.
  • the lower relief 210 constitutes a tenon and the side edge 311 and the upper relief 110 constitute a mortise.
  • the locking element 300 is preferably made of a non-magnetic material.
  • the locking element 300 is for example made of non-magnetic stainless steel, aluminum or a composite material.
  • the locking element is made of an alloy of aluminum and silicon to present both high strength and lightness.
  • the locking element 300 is made by molding.
  • the locking element 300 could be made from a thick metal strip (by machining or stamping) or from several superimposed metal sheets. It could also be made by rolling up a metal sheet and then gluing or welding the sheet.
  • the locking element 300 comprises a plurality of notches 310, each notch 310 being associated with one of the upper reliefs 110 of the body 1.
  • the notches 300 are for example made by stamping or are for example directly molded during the manufacture of the disc.
  • Keying means are preferably provided making it possible to ensure, when mounting the locking element 300 on the plate 100, that this element is indeed resting against the plate.
  • the body 1 comprises a wall 120 which borders the plate 100.
  • the wall 120 here in the form 12 cylindrical, rises from a peripheral edge 104 of the plate 100.
  • the wall 120 rises here on the side of the upper face 101.
  • the wall 120 is here designed to be at least partially in contact with the peripheral face 230 from tooth 200 (although this feature is not necessarily used).
  • the wall 120 which borders the plate 100 has, recessed in its inner face oriented towards the longitudinal axis A1, at least one L-shaped groove 121, of which a first vertical part 123 extends from the upper edge of the wall 120 and of which a second horizontal part 122 extends from the lower end of the vertical part 123, orthogonal to the longitudinal axis A1.
  • the locking element 300 to comprise at least one peripheral relief 320 which projects from its peripheral edge 304 and which is inserted in the groove 121.
  • the peripheral relief 320 is inserted into the horizontal part 123 of the groove 121. This insertion keeps the locking element 300 pressed against the upper face 101.
  • the locking means 400 employees for this purpose can be of all kinds.
  • the locking means 400 can for example be attached to the plate 100 and/or the locking element 300.
  • the locking means 400 can also be manufactured in one piece with the plate 100 and/or the locking element 300.
  • the blocking means 400 here make it possible to fix the locking element 300 in the blocking position, that is to say here to prevent the pivoting of the locking element 300 of the locking position to the released position.
  • the locking means 400 comprise at least one screw 401.
  • Figures 3 and 5 do not 13 not representing the screw 401 itself but illustrate a thread 402 provided for screwing the latter.
  • the thread 402 is provided in the locking element 300 and a hole 403 is provided in the plate so that the screw 401, here its head, passes through the plate 100.
  • the thread can be provided in the plate and the screw can pass through the locking element.
  • the screw 401 is screwed along the longitudinal axis A1.
  • the tapped hole and the orifice are located so as to align exactly or substantially when the locking element is in the locking position, so that the screw 402 then makes it possible to maintain the locking element 300 plated against the upper face 101.
  • this alignment is not exact and the head of the screw is conical, so that the screwing of the screw makes it possible to constrain the lateral edge 311 of the notch 310 against the upper rib 110 of the plate 100, which ensures the complete blocking of the locking element 300 and of the tooth 200 with respect to the plate 100.
  • the locking means comprise a latching device 404, 405.
  • the latching device 404, 405 allows the pivoting of the locking element 300 from the released position to the locked position but, once engaged, prevents it from pivoting from the locked position to the released position.
  • the ratchet device 404, 405 comprises a recessed relief 404 and a projecting relief 405 arranged to fit into the recessed relief 404.
  • the recessed relief 404 is located on the plate 100 and the projecting relief 405 is located on the locking element 300.
  • the projecting relief can be located on the plate and the recessed relief on the locking element.
  • the snap device can be arranged between the locking element and the wall.
  • the projecting relief 405 is formed by a notch in the locking element 300, that is to say by a partial cutout of the locking element 300 along its thickness. The cut portion is then twisted out of the plane of the locking element 300.
  • the blocking means 400 are positioned at the periphery of the 14 body 1.
  • the locking means 400 can for example comprise a single screw 401 or a single clip 405.
  • the locking means 400 are multiple and distributed in several places of the body 1.
  • the locking means could consist of a variable thickness of the locking element at the level of the notches so that by pivoting the locking element from the released position to the locked position , the lateral edge of the notch is engaged in force between the base of the tooth and the plate.
  • the locking means could comprise a thread made in the central bore of the plate and a threaded central pin projecting under the locking element, which would make it possible to screw these two elements into each other.
  • the blocking means 400 could also be included in a part external to the stator.
  • the blocking means could be formed by areas of the edge of the locking element 300 deformed locally.
  • the blocking means could be formed by an adhesive or by spot welds.
  • a channel 500 is defined between the base 201 of the tooth 200, the plate 100 and the locking element 300. As shown in FIG. 6, this channel 500 constitutes free space. Advantageously, it is here provided to circulate in this channel 500 a cooling liquid, for example oil, when the stator is in operation to reduce its heating.
  • a cooling liquid for example oil
  • this channel 500 could be filled with glue or a varnish or any other material providing good thermal conductivity and making it possible to achieve better blocking of the locking element 300.
  • lateral ribs 203 are here provided on either side, in an orthoradial direction A3 orthogonal to the longitudinal axis A1 and to the radial direction A2, of the upper part 202 of the tooth 200.
  • the lateral ribs 203 extend facing other lateral ribs 203 of the other teeth 200.
  • the lateral ribs 203 facilitate the circulation of the magnetic flux between the teeth 200 and the rotor, thus improving the performance of the stator.
  • this method mainly comprises the following steps: 15
  • the locking element 300 is attached against the upper face 101, in the released position.
  • the projecting relief 320 on the locking element 300 is inserted into the vertical part 123 of the groove 121 and slides in the latter.
  • the free space at the level of the upper relief 110 makes it possible to position the lower relief 210 opposite the upper relief 110.
  • the lower relief 210 is thus positioned so that it can be nested in the upper relief 110.
  • the lower relief 210 can be positioned so as to be able to be nested in the upper relief 110 without however being in contact with the upper relief 110.
  • the upper relief 110 and the lower relief 210 face each other at a short distance. This situation is represented in FIG. 5.
  • This embodiment of the method according to the invention makes it possible to position all the teeth of the stator in a single piece at the same time on the plate 100.
  • the teeth of the stator can be made in a single piece and placed together on the plate 100, or be segmented and placed one by one on the plate 100, before or after their winding, or even segmented, wound then reassembled to be placed together on the plate 100.
  • the lower relief 210 can also be positioned in contact with the upper relief 110, that is to say nested in the latter.
  • the locking element 300 comes into abutment against the lower relief 210 without moving it.
  • the locking element 300 In all cases, during the step of moving the locking element 300, the latter is pivoted from the released position to the locking position.
  • the pivoting of the locking element 300 here its rotation around the longitudinal axis A1 is shown schematically by an arrow going from left to right.
  • the arrival in the blocking position includes the alignment, here along the longitudinal axis A1, of the blocking means 400. The alignment is achieved between the thread 402 and the orifice 403 in the first embodiment and between the recessed relief 404 and the projecting relief 405 in the second embodiment.
  • the locking element 300 is fixed in the locking position by the locking means 400.
  • the locking step of the locking element 300 takes place automatically once the disc of the locking element 300 has arrived in the locking position.
  • the step of blocking the locking element 300 comprises screwing the screw 401, as illustrated in FIG. radial position of the teeth, so that they cannot move outwards.
  • this blocking can also be completed with glue, a belt around the teeth...
  • the tooth may have two lower reliefs interlocking in two upper reliefs of the tray.

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Abstract

L'invention concerne un corps de stator pour machine électrique à flux axial comprenant : - un plateau (100) en forme d'anneau centré sur un axe longitudinal (A1), le plateau comprenant une face supérieure (101) et au moins un relief supérieur (110) en saillie de la face supérieure; - des dents (200) dont au moins une comprend un relief inférieur (210) dont un premier côté (211) présente une forme complémentaire de celle d'une partie du relief supérieur, le relief supérieur étant imbriqué dans le relief inférieur. Selon l'invention, le corps le corps comprend un élément de verrouillage (300) s'étendant en regard de la face supérieure du plateau et interposé entre la dent et le plateau de manière à immobiliser le relief supérieur en position imbriquée dans le relief inférieur et des moyens de blocage (400) bloquant la position de l'élément de verrouillage par rapport au plateau.

Description

1
TITRE DE L’INVENTION : CORPS DE STATOR POUR MACHINE ELECTRIQUE A FLUX AXIAL
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques. [0002] Elle concerne plus particulièrement un corps de stator pour machine électrique à flux axial comprenant :
- un plateau en forme d’anneau centré sur un axe longitudinal, le plateau comprenant une face supérieure et au moins un relief supérieur en saillie de la face supérieure ; - des dents dont au moins une comprend un relief inférieur dont un premier côté présente une forme complémentaire de celle d’une partie du relief supérieur, le relief supérieur étant imbriqué dans le relief inférieur.
[0003] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les véhicules automobiles électriques ou hydrides. [0004] Elle concerne également un stator comprenant un tel corps de stator ainsi qu’un procédé d’assemblage d’un tel corps de stator.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0005] Un corps de stator conventionnel de machine électrique à flux axial comprend un plateau globalement annulaire et des dents réparties de façon circonférentielle sur une face supérieure du plateau. Pour réaliser un stator à partir de ce corps, des bobines de fil conducteur sont agencées autour des dents. Sous l’effet de courants électriques, les bobines génèrent des champs magnétiques permettant au stator de mettre un rotor en mouvement.
[0006] Une façon de simplifier le bobinage du fil conducteur autour des dents est de réaliser séparément le plateau et les dents, puis d’enrouler le fil conducteur autour de chaque dent et enfin de fixer les dents au plateau. Pour améliorer la fixation des dents au plateau, chaque dent peut présenter un relief conçu pour s’emboîter dans un autre relief de forme en partie complémentaire situé sur la face supérieure du plateau. [0007] On connaît notamment du document WO2017/121941 un corps de stator dont le plateau présente une pluralité de rainures radiales et dans lequel chaque dent présente une nervure adaptée pour s’emboîter dans une des rainures radiales. 2
Chaque dent est alors liée au plateau par une liaison glissière formant un assemblage à queue d’aronde.
[0008] Toutefois, pour que les dents puissent être mises en place (par exemple leur insertion radiale dans le cas du document cité ci-dessus), les reliefs des dents et ceux du plateau doivent alors s’emboîter, ce qui nécessite de prévoir un léger jeu de montage. L’emboîtement ne peut donc pas être aussi serré que nécessaire. Le corps de stator ainsi obtenu n’est pas aussi rigide que souhaité dans le sens où les dents peuvent en effet subir de petits déplacements puisque leur fixation au plateau présente un léger jeu. PRESENTATION DE L'INVENTION
[0009] Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un corps de stator tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu que le corps comprenne un élément de verrouillage s’étendant en regard de la face supérieure du plateau et interposé entre la dent et le plateau de manière à immobiliser le relief supérieur en position imbriquée dans le relief inférieur et que le corps comprenne des moyens de blocage bloquant la position de l’élément de verrouillage par rapport au plateau.
[0010] Ainsi, grâce à l’invention, le relief inférieur de la dent est maintenu solidement imbriqué dans le relief supérieur du plateau par l’élément de verrouillage. En bloquant l’élément de verrouillage par rapport au plateau, les moyens de blocage empêchent la dissociation du relief supérieur et du relief inférieur. Le corps du stator est alors rigide en ce sens qu’il est impossible de déplacer la dent par rapport au plateau, même légèrement.
[0011 ] L’invention permet notamment d’obtenir un corps de stator compact et rigide sans avoir à utiliser ni colle ni soudure. Bien entendu, des opérations de collage ou de soudure pourraient ensuite être mises en oeuvre pour appliquer sur le corps de stator un produit permettant d’augmenter la conductivité thermique entre les composants du stator.
[0012] D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du corps de stator conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l’élément de verrouillage est conçu, avant assemblage, pour pivoter par rapport au plateau entre une position libérée dans laquelle la dent est mobile par rapport au 3 plateau et une position de blocage dans laquelle l’élément de verrouillage immobilise le relief supérieur en le maintenant imbriqué dans le relief inférieur, les moyens de blocage étant adaptés à maintenir l’élément de verrouillage dans la position de blocage;
- les moyens de blocage comprennent au moins l’un des éléments suivants : une vis, un dispositif d’encliquetage ;
- l’élément de verrouillage comprend une encoche dans laquelle sont situés le relief supérieur et le relief inférieur, l’encoche présentant un bord latéral formant avec le relief inférieur et le relief supérieur un assemblage à queue d’aronde dans lequel le relief inférieur constitue un tenon et dans lequel le bord latéral de l’encoche et le relief supérieur constituent une mortaise ;
- le relief supérieur comprend une nervure supérieure et le relief inférieur comprend une nervure inférieure ;
- la nervure supérieure et la nervure inférieure présentent chacune un profil uniforme selon une direction radiale perpendiculaire à l’axe longitudinal ;
- le relief supérieur présente une surface principale orientée vers le plateau et le relief inférieure présente une première surface orientée vers la dent, la surface principale étant en contact avec la première surface ;
- le corps comprend une paroi s’élevant à partir d’un bord périphérique du plateau, du côté de sa face supérieure, la paroi présentant une rainure dont une partie s’étend en longueur selon un axe orthogonale à l’axe longitudinal, l’élément de verrouillage présentant un relief périphérique qui est inséré dans la partie de la rainure ;
- la dent comprend une partie basse au niveau du relief inférieur et une partie haute à l’opposé de la partie inférieure, la dent comprenant, au niveau partie haute, des nervures latérales situées de part et d’autre de la dent selon une direction orthoradiale orthogonale à l’axe longitudinal.
[0013] L’invention prose également un stator comprenant un corps de stator tel que décrit ci-dessus et des bobinages de fil conducteur portés par les dents.
[0014] L’invention propose également un procédé d’assemblage d’un stator tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes suivantes :
- positionnement de l’élément de verrouillage sur la face supérieure du plateau ;
- positionnement de la dent de sorte que le relief supérieur s’imbrique dans le relief inférieur ; 4
- déplacement de l’élément de verrouillage par rapport au plateau ;
- blocage de l’élément de verrouillage par rapport au plateau au moyen des moyens de blocage.
[0015] Ainsi, grâce à l’invention, la dent peut être facilement mise en place par rapport au plateau. Ensuite, sa position est bloquée par le déplacement et le blocage de l’élément de verrouillage. En effet, avant de déplacer l’élément de verrouillage, l’espace disponible autour du relief supérieur du plateau permet aisément d’y imbriquer le relief inférieur de la dent. L’imbrication est ensuite maintenue par l’élément de verrouillage qui est déplacé puis bloqué. [0016] En pratique, le corps de stator présente une pluralité de dents. Une fois chaque dent positionnée, le déplacement et le blocage de l’élément de verrouillage assure la fixation de toutes les dents en même temps. Les dents n’ont donc pas besoin d’être fixées une par une, ce qui facilite l’industrialisation du procédé.
[0017] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0018] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
[0019] Sur les dessins annexés :
[0020] Figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d’une partie de corps de stator selon l’invention ; [0021 ] Figure 2 est une vue schématique assemblée de la partie de corps de stator de la figure 1 ;
[0022] Figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée d’une partie d’un plateau et d’un élément de verrouillage selon une premier mode de réalisation de l’invention ; [0023] Figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée d’une partie d’un plateau et d’un élément de verrouillage selon un second mode de réalisation de l’invention ;
[0024] Figure 5 est une vue schématique en coupe d’une partie de corps de stator 5 de la figure 1 lors de son assemblage ;
[0025] Figure 6 est une vue schématique en coupe de la partie de corps de stator de la figure 5 à la fin de son assemblage.
[0026] Sur la figure 1 , on a représenté, en vue éclatée, une partie d’un corps 1 de stator selon l’invention. Cette même partie du corps 1 est représenté assemblée sur la figure 2.
[0027] Ce corps de stator est prévu pour être assemblé dans une machine électrique à flux axial, en l’espèce un moteur permettant de propulser un véhicule électrique.
[0028] Une telle machine électrique comporte au moins un rotor et au moins un stator. En pratique, elle comporte plus généralement un rotor situé entre deux stators.
[0029] Le rotor comprend généralement un corps de forme annulaire qui loge une pluralité d’éléments à pôles magnétiques ayant la même fonction que des aimants permanents.
[0030] Ces éléments à pôles magnétiques sont constitués de blocs magnétiques disposés côte-à-côte afin de former ensemble une sorte d'anneau dans le rotor. Ces éléments à pôles magnétiques sont préférentiellement constitués de petits aimants permanents assemblés.
[0031] De leurs côtés, les stators présentent des formes d’anneaux aplatis et sont équipés, sur leurs faces situées du côté du rotor, de dents autours desquelles sont enroulées des bobinages de fils électriquement conducteurs. Lorsque ces bobinages sont alimentés en courant électrique, ils permettent de générer un champ magnétique de manière à faire tourner le rotor.
[0032] Les stators sont généralement identiques.
[0033] Ici, le corps 1 de chaque stator comprend :
- un plateau 100 ;
- une pluralité de dents 200 ;
- un élément de verrouillage 300 ;
- des moyens de blocage 400.
[0034] Ce corps 1 , qui fait plus précisément l’objet de la présente invention, comprend une pluralité de dents 200 régulièrement réparties autour d’un axe longitudinal A1 .
[0035] Sur les figures 1 et 2, on a représenté un secteur angulaire seulement du 6 corps 1 du stator, qui ne comprend qu’une dent. On décrira dans la suite une seule des dents 200. Ici, toutes les portions angulaires formant le corps 1 de stator sont identiques.
[0036] Chaque dent 200 présente globalement une face inférieure 220 tournée du côté du plateau 100, une face supérieure tournée à l’opposé, et une face périphérique orientée 230 à l’opposé de l’axe longitudinal A1.
[0037] Le plateau 100 présente une forme d’anneau centré sur un axe longitudinal A1. Le plateau 100 comprend ici un évidement central circulaire. Ici, le plateau présente plus spécifiquement une forme globale d’anneau aplati dont l’épaisseur est inférieure au diamètre. Ici, la section radiale 103 dans un plan contenant l’axe longitudinal A1 est rectangulaire comme cela apparaît sur la figure 1.
[0038] Le plateau 100 est par exemple réalisé en aluminium, en acier ou en fonte. Ici, le plateau 100 est réalisé par moulage. En variante, le plateau 100 peut être réalisé en enroulant en spirale une tôle métallique magnétiquement conductrice dont l’épaisseur est par exemple comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm. La tôle peut être à grains orientés ou a grains non-orientés.
[0039] Le plateau 100 comprenant une face supérieure 101 (tournée vers le rotor). La face supérieure 101 est globalement perpendiculaire à l’axe longitudinal A1. Le plateau comprend en outre une face inférieure 102 opposée et parallèle à la face supérieure 101. L’épaisseur du plateau 100, c’est-à-dire sa dimension selon l’axe longitudinal A1 entre la face supérieure 101 et la face inférieure 102, est par exemple comprise entre 5 mm et 30 mm. Le diamètre du plateau 100 est préférentiellement compris entre 10 cm et 50 cm.
[0040] Comme le montre la figure 1, le plateau 100 comprend, s’étendant en saillie sur sa face supérieure 101, un relief supérieur 110. Comme cela est décrit en détail par la suite, le relief supérieur 110 est conçu pour coopérer avec la dent 200. Ainsi, le plateau 100 comprend ici une pluralité de reliefs supérieurs 110, dont un seul est représenté sur les figures 1 à 6, chaque relief supérieur 110 appartenant à une portion angulaire du plateau 100 et étant associé à une des dents 200. [0041] Le relief supérieur 110 est ici réalisé d’un seul tenant avec le plateau 100 lors du moulage. Le relief supérieur 110 n’est donc pas rapporté au plateau 100. A l’exception du relief supérieur 110, la face supérieure 101 ici est sensiblement plane. [0042] Comme cela apparaît bien sur la figure 1, le relief supérieur 110 forme ici une nervure rectiligne. Le relief supérieur 110 s’étend ici longitudinalement dans 7 une direction radiale A2 perpendiculaire à l’axe longitudinal A1 (la direction radiale A2 apparaît clairement sur les vues en coupe aux figures 5 et 6). Le relief supérieur 110 peut aussi s’étendre selon une direction parallèle à mais distincte de la direction radiale A2, voire de façon inclinée par rapport à cette direction radiale. En variante, le relief supérieur 110 peut s’étendre de façon non-rectiligne, par exemple de façon sinusoïdale.
[0043] Ici, comme illustré sur la figure 1 , le relief supérieur 110 présente un profil uniforme selon la direction selon laquelle il s’étend. Cela signifie ici que la section du relief supérieur 110 par un plan orthoradiale perpendiculaire à la direction radiale A2 (un tel plan est par exemple le plan des figures 5 et 6) est constante sur toute la longueur du relief supérieur 110. Une section orthoradiale du relief supérieur 110 est ici visible sur les figures 5 et 6. En variante, le relief supérieur peut présenter une section variable.
[0044] On notera dans la suite qu’une direction orthoradiale est définie comme perpendiculaire à un axe principal et à un rayon partant de cet axe.
[0045] Le relief supérieur 110 présente une surface principale 111 s’étendant en regard de la face supérieure 101, c’est-à-dire orientée vers le plateau 100, et de façon inclinée. La surface principale 111 est agencée de telle sorte qu’une direction normale à la surface principale 111 et orientée vers l’extérieur du relief supérieur 110 intersecte le plan défini par la face supérieure 101.
[0046] La dent 200 présente globalement une forme de prisme droit, de section trapézoïdale dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal A1. Comme illustré sur les figures 1 et 2, la dent 200 est fabriquée à partir d’un empilement de sections planes d’une tôle métallique. La tôle peut être en acier à grains orientés ou à grains non- orientés.
[0047] Comme le montre la figure 1, la dent 200 comprend une partie basse, appelée base 201, s’étendant en regard du plateau 100 et une partie haute 202 s’élevant à partir de la base 201 selon l’axe longitudinal A1. La partie haute 202 est donc située à l’opposé de base 201 selon l’axe longitudinal A1. La partie haute 202 est plus fine que la base 201 et est destinée à porter un bobinage de fil conducteur. La dent 200 présente ici plan de symétrie radiale.
[0048] Pour son assemblage au plateau 100, la dent 200 comprend un relief inférieur 210. Le relief inférieur 210 est ici situé au niveau de la base 201. Le relief inférieur 210 fait plus spécifiquement saillie à partir de la face inférieure 220 de la 8 dent 200, qui s’étend ici parallèlement à la face supérieure 101 du plateau 100. [0049] Comme cela apparaît bien sur la vue éclatée de la figure 1 , le relief inférieur 210 de la dent 200 est conçu pour s’emboîter avec le relief supérieur 110 du plateau 100. Pour cela, le relief inférieur 210 comprend un premier côté 211 qui présente une forme complémentaire de la forme du relief supérieur 110. Le relief inférieur 210 comprend aussi un second côté 212 opposé au premier côté 211.
[0050] Comme le montrent les figures 2 et 6, une fois la dent 200 montée sur le plateau 100, le relief inférieur 210 est imbriqué, ici par son premier côté 211, dans le relief supérieur 110. L’imbrication réduit le nombre de degrés de liberté du mouvement du relief inférieur 210 par rapport au relief supérieur 110 et donc aussi du mouvement de la position de la dent 200 par rapport au plateau 100.
[0051] Le premier côté 211 du relief inférieur 210 définit ici une première surface s’étendant en regard de la base 201 de la dent 200, c’est-à-dire orientée vers la dent 200, et de façon inclinée. La première surface du relief inférieur 210 est sensiblement identique à une partie de la surface principale 111 du relief supérieur 110. Ainsi, lorsque le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110 sont imbriqués, la première surface est ici intégralement en contact avec la surface principale 111. [0052] Comme cela apparaît les figures 1 et 2, le relief inférieur 210 forme ici une nervure rectiligne. Le relief inférieur 210 s’étend ici dans la direction radiale A2 perpendiculaire à l’axe longitudinal A1. Le relief inférieur 210 peut aussi s’étendre selon une direction parallèle à la direction radiale A2. En variante, le relief inférieur peut s’étendre de façon non-rectiligne, par exemple de façon sinusoïdale. De façon générale, le relief inférieur 210 s’étend dans la même façon que le relief supérieur 110. [0053] Le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110 formant ici tous deux des nervures rectilignes selon la direction radiale A2, le terme « imbriqué » signifie notamment ici que le relief supérieur 110 et le relief inférieur 210 sont liés de telle sorte qu’une translation de la dent 200 par rapport au plateau 100 selon la direction longitudinal A1 est impossible sauf déplacement latérale complémentaire de la dent 200.
[0054] Ici, comme illustré sur la figure 1, le relief inférieur 210 présente un profil uniforme selon la direction selon laquelle il s’étend, c’est-à-dire ici selon la direction radiale A2. Cela signifie ici que la section du relief inférieur 210 par un plan orthoradiale perpendiculaire à la direction radiale A2 est constante sur toute la 9 longueur du relief inférieur 210.
[0055] Comme le montrent par exemple les figures 5 et 6, la section orthoradiale du relief inférieure 210 présente ici une forme globale de trapèze et plus particulièrement de trapèze isocèle. La grande base du trapèze est ici en contact avec la face supérieure 101 du plateau 100. La petite base du trapèze forme la jonction avec la base 201 de la dent 200. En variante, la section du relief inférieur peut présenter une autre forme, par exemple une forme d’ovoïde.
[0056] Ici, les nervures formées par le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110 sont de mêmes longueurs. En variantes, elles pourraient présenter des longueurs différentes. On pourrait notamment prévoir que le relief inférieur 210 présente une longueur inférieure à celle du relief supérieur 110.
[0057] L’objectif va alors être de maintenir le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110 imbriqués.
[0058] Pour cela, comme le montre la figure 2, il est prévu que l’élément de verrouillage 300 s’étende contre la face supérieure 101 du plateau 100. Ici, l’élément de verrouillage 300 présente une forme de disque dont le diamètre est sensiblement identique à celui de la face supérieure 101. Ici, l’élément de verrouillage s’étend radialement vers l’axe longitudinal A1 jusqu’à l’évidement central circulaire du plateau 100. L’épaisseur de l’élément de verrouillage 300 est ici inférieure à celle du plateau 100.
[0059] Comme le montre la figure 2, l’élément de verrouillage 300 est interposé entre la dent 200 et le plateau 100. L’élément de verrouillage 300 est ainsi à la fois en contact avec la dent 200, plus spécifiquement avec la base 201 de la dent 200, et avec le plateau 100. [0060] Comme le montrent les figures 2, 5 et 6, l’élément de verrouillage 300 est ici pris en sandwich entre le plateau 100 et la dent 200 selon l’axe longitudinal A1. Cela signifie qu’un point de contact supérieur entre l’élément de verrouillage 300 et la dent 200 est aligné selon l’axe longitudinal A1 avec un point de contact inférieur entre l’élément de verrouillage 300 et le plateau 100. En d’autres termes, le plateau 100, l’élément de verrouillage 300 et la dent 200 forment un empilement selon l’axe longitudinal A1.
[0061] L’élément de verrouillage 300 est plus spécifiquement interposé entre la face inférieure 220 de la dent 200 et la face supérieure 101 du plateau 100. L’élément de verrouillage 300 s’étend ici dans un plan parallèle à celui du plateau 10
100 et plus particulièrement à celui de la face principale 101 du plateau 100.
[0062] Lorsque le corps 1 de stator est assemblé, comme cela est le cas sur les figures 2 et 6, l’élément de verrouillage 300 est positionné de manière à maintenir, c’est-à-dire ici à immobiliser, le relief supérieur 110 imbriqué dans le relief inférieur 210. Ici, cela signifie notamment que l’élément de verrouillage 300 s’oppose à une séparation du relief inférieur 210 et du relief supérieur 110 selon une direction orthoradiale, par exemple selon la direction orthoradiale A3 représentée en figure 1.
[0063] Cette position de l’élément de verrouillage 300, lorsque le corps 1 de stator est assemblé, est par la suite appelée position de blocage. La position de blocage, représentée en figure 6, est caractérisée par le fait que le relief inférieur 210 est immobilisé entre le relief supérieur 110 du plateau 100 et l’élément de verrouillage 300, c’est-à-dire ici pincé ou enserré entre le relief supérieur 110 et l’élément de verrouillage 300. Le maintien radial du relief inférieur 110, et donc de la dent 200, est ici assuré par le pincement du relief inférieur 110, c’est-à-dire par des forces de frictions et par la forme de l’élément de verrouillage 300 (notamment par l’encoche 310 et/ou par l’élément de verrouillage 300 décrits ci-après).
[0064] L’élément de verrouillage 300 est conçu pour pivoter par rapport au plateau 100 entre la position de blocage et une position libérée dans laquelle la dent 200 est mobile par rapport au plateau 100. On entend ici par « mobile » que le relief inférieur 210 peut être placé au contact ou séparé du relief supérieur 110. L’élément de verrouillage 300 est ici plus spécifiquement conçu pour effectuer un mouvement de rotation autour de l’axe longitudinal A1. L’élément de verrouillage 300 est ainsi mobile dans le plan selon lequel il s’étend, c’est-à-dire le plan parallèle au plateau 100.
[0065] En position libérée, un espace libre, situé en regard de la face supérieur 111 du relief supérieur 110, permet d’imbriquer le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110. En position libérée, la dent 200 est donc mobile par rapport au plateau 100 en ce sens qu’elle peut être montée sur ou retirée du plateau 100. [0066] L’élément de verrouillage 300 comprend ici une encoche 310 traversante, au contour fermé. L’encoche 310, qui est par exemple représentée sur la figure 1 , accueille le relief supérieur 110 et le relief inférieur 210. Ici, l’encoche 310 entoure intégralement les reliefs 110, 210 dans le plan de l’élément de verrouillage 300, c’est-à-dire ici dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal A1. L’encoche 310 11 présente une longueur, selon une direction radiale, supérieur à celle du relief supérieur 110.
[0067] En variante, l’encoche peut n’entourer les reliefs que partiellement, par exemple en présentant un contour en forme de U ouvert vers la périphérie du corps. L’élément de verrouillage présent alors une forme en étoile avec un moyeu à partir duquel s’étend une pluralité de branches. Encore en variante ou en complément, l’encoche peut présenter un contour en forme de U ouvert vers l’axe longitudinal A1.
[0068] L’encoche 310 comprend un bord latéral 311 qui, en position de blocage, est en contact avec le relief inférieur 210 de la dent 200. Comme le montre par exemple la figure 5, le bord latéral 311 présente une forme complémentaire de la forme du second côté 211 du relief inférieur 210. Ainsi, ici, le bord latéral 311, le relief inférieur 210 et le relief supérieur 110 forment un assemblage à queue d’aronde tel que représenté en coupe sur la figure 6. Dans cet assemblage, le relief inférieur 210 constitue un tenon et le bord latéral 311 et le relief supérieur 110 constituent une mortaise.
[0069] L’élément de verrouillage 300 est de préférence réalisé dans un matériau amagnétique. L’élément de verrouillage 300 est par exemple réalisé en acier inoxydable amagnétique, en aluminium ou en matériau composite. De préférence, l’élément de verrouillage est réalisé dans un alliage d’aluminium et de silicium pour présenter à la fois une résistance et une légèreté élevées. Ici, l’élément de verrouillage 300 est réalisé par moulage. En variante, l’élément de verrouillage 300 pourrait être réalisé à partir d’un feuillard métallique épais (par usinage ou estampage) ou de plusieurs feuilles métalliques superposées. Il pourrait aussi être réalisé en enroulant une tôle métallique puis en collant ou soudant la tôle.
[0070] Ici, l’élément de verrouillage 300 comprend une pluralité d’encoches 310, chaque encoche 310 étant associée à un des reliefs supérieurs 110 du corps 1. Les encoches 300 sont par exemple réalisées par estampage ou sont par exemple directement moulées lors de la fabrication du disque. [0071] Il est préférentiellement prévu des moyens de détrompage permettant de s’assurer lors du montage de l’élément de verrouillage 300 sur le plateau 100, que cet élément est bien en appui contre le plateau.
[0072] Dans des modes de réalisation représentés sur les figures 3 et 4, le corps 1 comprend une paroi 120 qui borde le plateau 100. La paroi 120, ici de forme 12 cylindrique, s’élève à partir d’un bord périphérique 104 du plateau 100. La paroi 120 s’élève ici du côté de la face supérieure 101. La paroi 120 est ici conçue pour être au moins partiellement en contact avec la face périphérique 230 de la dent 200 (bien que cette caractéristique ne soit pas nécessairement employée). [0073] La paroi 120 qui borde le plateau 100 présente, en creux dans sa face intérieure orientée vers l’axe longitudinal A1, au moins une rainure 121 en L, dont une première partie verticale 123 s’étend depuis le bord supérieur de la paroi 120 et dont une seconde partie horizontale 122 s’étend à partir de l’extrémité inférieure de la partie verticale 123, orthogonalement à l’axe longitudinal A1. [0074] Dans ces modes de réalisation représentés sur les figures 3 et 4, il est prévu que l’élément de verrouillage 300 comprenne au moins un relief périphérique 320 qui s’étend en saillie à partir de son bord périphérique 304 et qui est inséré dans la rainure 121. Lorsque l’élément de verrouillage 300 est en position de blocage, le relief périphérique 320 est inséré dans la partie horizontale 123 de la rainure 121. Cette insertion permet de maintenir l’élément de verrouillage 300 plaqué contre la face supérieure 101.
[0075] Une fois que l’élément de verrouillage 300 est en position de blocage sur le plateau 100, il est nécessaire de verrouiller la mobilité en rotation de cet élément autour de l’axe longitudinal A1 afin de s’assurer que le relief inférieur 210 reste bloqué entre le bord latéral 311 de l’encoche 310 et la face principale 111 de la nervure supérieure 110 du plateau 100.
[0076] Les moyens de blocage 400 employés à cet effet peuvent être de toutes sortes. Les moyens de blocage 400 peuvent par exemple être rapportés sur le plateau 100 et/ou l’élément de verrouillage 300. Les moyens de blocage 400 peuvent aussi être fabriqués d’un seul tenant avec le plateau 100 et/ou l’élément de verrouillage 300.
[0077] Dans tous les cas, les moyens de blocage 400 permettent ici de fixer l’élément de verrouillage 300 en position de blocage, c’est-à-dire ici d’empêcher le pivotement de l’élément de verrouillage 300 de la position de blocage vers la position libérée.
[0078] Différents modes de réalisation des moyens de blocage 400 sont par exemple schématisés sur les figures 3 à 6.
[0079] Dans un premier mode de réalisation représenté en figures 3, 5 et 6, les moyens de blocage 400 comprennent au moins une vis 401. Les figures 3 et 5, ne 13 représentant pas la vis 401 elle-même mais illustrent un taraudage 402 prévu pour visser cette dernière.
[0080] Ici, comme le montre la figure 6, le taraudage 402 est prévu dans l’élément de verrouillage 300 et un orifice 403 est prévu dans le plateau pour que la vis 401 , ici sa tête, traverse le plateau 100. Inversement, en variante, le taraudage peut être prévu dans le plateau et la vis peut traverser l’élément de verrouillage. Ici, la vis 401 est vissée selon l’axe longitudinal A1.
[0081 ] Le trou taraudé et l’orifice sont situés de manière à s’aligner exactement ou sensiblement lorsque l’élément de verrouillage est en position de blocage, si bien que la vis 402 permet alors de maintenir l’élément de verrouillage 300 plaqué contre la face supérieure 101.
[0082] De façon préférentielle, comme le montre la figure 6, cet alignement n’est pas exact et la tête de la vis est conique, si bien que le vissage de la vis permet de contraindre le bord latérale 311 de l’encoche 310 contre la nervure supérieure 110 du plateau 100, ce qui assure le blocage complet de l’élément de verrouillage 300 et de la dent 200 par rapport au plateau 100.
[0083] Dans un second mode de réalisation représenté en figure 4, les moyens de blocage comprennent un dispositif d'encliquetage 404, 405. Le dispositif d'encliquetage 404, 405 autorise le pivotement de l’élément de verrouillage 300 de la position libérée à la position de blocage mais, une fois encliqueté, l’empêche de pivoter de la position de blocage à la position libérée.
[0084] Le dispositif d'encliquetage 404, 405 comprend un relief en creux 404 et un relief en saillie 405 agencé pour s’emboîter dans le relief en creux 404. Ici, le relief en creux 404 est situé sur le plateau 100 et le relief en saillie 405 est situé sur l’élément de verrouillage 300. Inversement, en variante, le relief en saillie peut être situé sur le plateau et le relief en creux sur l’élément de verrouillage. Encore en variante, le dispositif d’encliquetage peut être disposé entre l’élément de verrouillage et la paroi.
[0085] Ici, le relief en saillie 405 est formé par une entaille dans l’élément de verrouillage 300, c’est-à-dire par une découpe partielle de l’élément de verrouillage 300 sur son épaisseur. La portion découpée est ensuite tordue hors du plan de l’élément de verrouillage 300.
[0086] Dans ces deux modes de réalisation, pour réduire les contraintes qui s’exercent sur eux, les moyens de blocage 400 sont positionnés à la périphérie du 14 corps 1. Les moyens de blocage 400 peuvent par exemple comprendre une unique vis 401 ou un unique clip 405. De préférence, les moyens de blocage 400 sont multiples et répartis à plusieurs endroits du corps 1.
[0087] En variante de ces modes de réalisation, les moyens de blocage pourraient consister en une épaisseur variable de l’élément de verrouillage au niveau des encoches de sorte qu’en pivotant l’élément de verrouillage de la position libérée à la position bloquée, le bord latéral de l’encoche soit engagé en force entre la base de la dent et le plateau. Encore en variante, les moyens de blocage pourraient comprendre un taraudage réalisé dans l’alésage central du plateau et un pion central fileté en saillie sous l’élément de verrouillage, ce qui permettrait de visser ces deux éléments l’un dans l’autre. Les moyens de blocage 400 pourraient aussi être compris dans une pièce extérieure au stator.
[0088] Encore en variante, les moyens de blocage pourraient être formés par des zones du bord de l’élément de verrouillage 300 déformées localement. [0089] Selon une autre variante, les moyens de blocage pourraient être formés par un adhésif ou par des points de soudure.
[0090] Quel que soit le mode de réalisation utilisé, en position de blocage, un canal 500 est défini entre la base 201 de la dent 200, le plateau 100 et l’élément de verrouillage 300. Comme le montre la figure 6, ce canal 500 constitue un espace libre. Avantageusement, il est ici prévu de faire circuler dans ce canal 500 un liquide de refroidissement, par exemple de l’huile, lorsque le stator est en fonctionnement pour réduire son échauffement.
[0091 ] En variante, ce canal 500 pourrait être rempli de colle ou d’un vernis ou d’un quelconque autre matériau assurant une bonne conductivité thermique et permettant de réaliser un meilleur blocage de l’élément de verrouillage 300.
[0092] Quel que soit le mode de réalisation utilisé, des nervures latérales 203, représentées par exemple sur la figure 1 , sont ici prévues de part et d’autre, selon une direction orthoradiale A3 orthogonale à l’axe longitudinal A1 et à la direction radiale A2, de la partie haute 202 de la dent 200. Les nervures latérales 203 s’étendent en regard d’autres nervures latérales 203 des autres dents 200. Les nervures latérales 203 facilitent la circulation du flux magnétique entre les dents 200 et le rotor, améliorant ainsi les performances du stator.
[0093] On peut maintenant décrire le procédé d’assemblage du corps 1 du stator. Selon l’invention, ce procédé comprend principalement les étapes suivantes : 15
- positionnement de l’élément de verrouillage 300 sur la face supérieure 101 du plateau 100 ;
- positionnement de la dent 200 de sorte que le relief inférieur 210 s’imbrique dans le relief supérieur 110 ; - déplacement de l’élément de verrouillage 300 par rapport au plateau 100 ;
- blocage de l’élément de verrouillage 300 par rapport au plateau 100 au moyen des moyens de blocage 400.
[0094] Lors de l’étape de positionnement de l’élément de verrouillage 300, ce dernier est rapporté contre la face supérieure 101, en position libérée. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 3 et 4, lors de cette étape, le relief en saillie 320 sur élément de verrouillage 300 est inséré dans la partie verticale 123 de la rainure 121 et coulisse dans cette dernière.
[0095] Lors de l’étape suivante de positionnement de la dent 200, illustrée en figure 5, l’espace libre au niveau du relief supérieur 110 permet de positionner le relief inférieur 210 en vis-à-vis du relief supérieur 110. Le relief inférieur 210 est ainsi positionné de manière à pouvoir être imbriqué dans le relief supérieur 110.
[0096] Dans cette étape, les dents sont poussées vers l’intérieur, en appui contre le bord intérieur des encoches 310.
[0097] Lors de l’étape de positionnement de la dent 200, le relief inférieur 210 peut être positionné de manière à pouvoir être imbriqué dans le relief supérieur 110 sans toutefois être en contact avec le relief supérieur 110. Ainsi, à la fin de l’étape de positionnement de la dent 200, le relief supérieur 110 et le relief inférieur 210 se font face à courte distance. Cette situation est représentée à la figure 5. Cette réalisation du procédé selon l’invention permet de positionner d’un seul tenant toutes les dents du stator à la fois sur le plateau 100. Ainsi les dents du stator peuvent être réalisées en un seul tenant et placées ensemble sur le plateau 100, ou être segmentées et placées une à une sur le plateau 100, avant ou après leur bobinage, ou encore segmentées, bobinées puis réassemblées pour être placées ensemble sur le plateau 100. [0098] L’imbrication du relief supérieur 110 dans le relief inférieur 210 est alors réalisée à l’étape suivante de déplacement de l’élément de verrouillage 300 par rapport au plateau 100. En se déplaçant, l’élément de verrouillage 300 entraîne le relief inférieur 210 contre le relief supérieur 110 de sorte à les imbriquer. Sur la figure 5, cette étape se schématise par un déplacement vers la droite de l’élément 16 de verrouillage 300. Une fois en contact avec relief inférieur 210, l’élément de verrouillage 300 déplace le relief inférieur 210, et donc la dent 200, jusqu’à ce que le relief inférieur 210 vienne en butée du relief supérieur 110 (figure 6).
[0099] Lors de l’étape de positionnement de la dent 200, le relief inférieur 210 peut aussi être positionné au contact du relief supérieur 110, c’est-à-dire imbriqué dans ce dernier. Lors de l’étape de déplacement de l’élément de verrouillage 300, ce dernier vient en butée du relief inférieur 210 sans le déplacer.
[0100] Dans tous les cas, lors de l’étape de déplacement de l’élément de verrouillage 300, ce dernier est pivoté de la position libérée à la position de blocage. Sur les figures 3 et 4, le pivotement de l’élément de verrouillage 300, ici sa rotation autour de l’axe longitudinal A1 , est schématisé une flèche allant de gauche à droite. [0101] Dans le premier et le second mode de réalisation, l’arrivée en position de blocage comprend l’alignement, ici selon l’axe longitudinal A1, des moyens de blocages 400. L’alignement est réalisé entre le taraudage 402 et l’orifice 403 dans le premier mode de réalisation et entre le relief en creux 404 et le relief en saillie 405 dans le second mode de réalisation.
[0102] Enfin, dans la dernière étape, l’élément de verrouillage 300 est fixé en position de blocage par les moyens de blocage 400. Lorsqu’on utilise le dispositif d’encliquetage 404, 405, l’étape de blocage de l’élément de verrouillage 300 se réalise automatiquement une fois le disque de l’élément de verrouillage 300 arrivé en position de blocage. Lorsqu’on utilise la vis 401, l’étape de blocage de l’élément de verrouillage 300 comprend le vissage de la vis 401 , comme illustré à la figure 6. [0103] On notera alors que les moyens de blocage aident au blocage en position radiale des dents, de manière qu’elles ne puissent pas bouger vers l’extérieur. En complément, ce blocage peut également être complété par de la colle, une ceinture entourant les dents...
[0104] La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention. Ainsi, par exemple, la dent peut présenter deux reliefs inférieurs s’imbriquant dans deux reliefs supérieurs du plateau.

Claims

17 REVENDICATIONS
[Revendication 1] Corps (1 ) de stator pour machine électrique à flux axial comprenant :
- un plateau (100) en forme d’anneau centré sur un axe longitudinal (A1 ), le plateau (100) comprenant une face supérieure (101 ) et au moins un relief supérieur (110) en saillie de la face supérieure (101 ) ;
- des dents (200) dont au moins une d’entre elles comprend un relief inférieur (210) dont un premier côté (211 ) présente une forme complémentaire de celle d’une partie du relief supérieur (110), le relief supérieur (110) étant imbriqué dans le relief inférieur (210) ; caractérisé en ce que le corps (1 ) comprend un élément de verrouillage (300) s’étendant en regard de la face supérieure (101 ) du plateau (100) et interposé entre la dent (200) et le plateau (100) de manière à immobiliser le relief supérieur (110) en position imbriquée dans le relief inférieur (210) et en ce que le corps (1 ) comprend des moyens de blocage (400) bloquant la position de l’élément de verrouillage (300) par rapport au plateau (100).
[Revendication 2] Corps (1 ) de stator selon la revendication 1 , dans lequel l’élément de verrouillage (300) est conçu, avant assemblage, pour pivoter par rapport au plateau (100) entre une position libérée dans laquelle la dent (200) est mobile par rapport au plateau (100) et une position de blocage dans laquelle l’élément de verrouillage (300) immobilise le relief supérieur (110) en le maintenant imbriqué dans le relief inférieur (210), les moyens de blocage (400) étant adaptés à maintenir l’élément de verrouillage (300) dans la position de blocage.
[Revendication 3] Corps (1 ) de stator selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel les moyens de blocage (400) comprennent au moins l’un des éléments suivants :
- une vis (401 ) ;
- un dispositif d’encliquetage (404, 405).
[Revendication 4] Corps (1 ) de stator selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément de verrouillage (300) comprend une encoche (310) dans laquelle sont situés le relief supérieur (110) et le relief inférieur (210), l’encoche (310) présentant un bord latéral (311 ) formant avec le relief inférieur (210) et 18 le relief supérieur (110) un assemblage à queue d’aronde dans lequel le relief inférieur (210) constitue un tenon et dans lequel le bord latéral (311) de l’encoche (310) et le relief supérieur (110) constituent une mortaise.
[Revendication 5] Corps (1) de stator selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le relief supérieur (110) comprend une nervure supérieure et dans lequel le relief inférieur (210) comprend une nervure inférieure.
[Revendication 6] Corps (1) de stator selon la revendication 5, dans lequel la nervure supérieure et la nervure inférieure présentent chacune un profil uniforme selon une direction radiale (A2) perpendiculaire à l’axe longitudinal (A1 ).
[Revendication 7] Corps (1) de stator selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le relief supérieur (110) présente une surface principale (111) orientée vers le plateau (100) et dans lequel le relief inférieure (210) présente une première surface orientée vers la dent (200), la surface principale (111) étant en contact avec la première surface.
[Revendication 8] Corps (1) de stator selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le corps (1) comprend une paroi (120) s’élevant à partir d’un bord périphérique (104) du plateau (100), du côté de sa face supérieure (101), la paroi (120) présentant une rainure (121) dont une partie (122) s’étend en longueur selon un axe orthogonale à l’axe longitudinal (A1), l’élément de verrouillage (300) présentant un relief périphérique (320) qui est inséré dans la partie (122) de la rainure (121).
[Revendication 9] Stator comprenant un corps (1) de stator selon l’une des revendications 1 à 8 et des bobinages de fil conducteur portés par les dents (200).
[Revendication 10] Procédé d’assemblage d’un corps (1) de stator selon l’une des revendications 1 à 8 comprenant les étapes suivantes :
- positionnement de l’élément de verrouillage (300) sur la face supérieure (101) du plateau (100) ; - positionnement de la dent (200) de sorte que le relief supérieur (110) s’imbrique dans le relief inférieur (210) ;
- déplacement de l’élément de verrouillage (300) par rapport au plateau (100) ; 19
- blocage de l’élément de verrouillage (300) par rapport au plateau (100) au moyen des moyens de blocage (400).
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