EP4699207A1 - Cale de maintien d'un bobinage d'un rotor, rotor bobiné et moteur électrique comprenant une telle cale - Google Patents

Abstract

Cette cale (20) de maintien d'au moins un bobinage d'un rotor muni de dents bobinées comprend un corps polyédrique (34) obtenu d'une seule pièce et s'étendant majoritairement selon un axe longitudinal (L2), le corps (34) étant destiné à être inséré entre deux dents circonférentiellement successives du rotor et à venir en appui contre au moins un bobinage d'une desdites deux dents successives, un trou (22) tronconique étant formé au travers du corps (34) de la cale (20), une droite génératrice (36) du trou (22) tronconique étant parallèle à l'axe longitudinal (L2) du corps (34) de la cale (20).

Description

Description

Titre de l'invention : Cale de maintien d’un bobinage d’un rotor, rotor bobiné et moteur électrique comprenant une telle cale.

Domaine technique

[0001] La présente invention a pour domaine technique les moteurs électriques à rotor bobiné.

[0002] En particulier, la présente invention a pour objet une cale de maintien d’au moins un bobinage d’un rotor muni de dents bobinées, un rotor bobiné et un moteur électrique comprenant une telle cale de maintien.

Techniques antérieures

[0003] Un rotor de machines électriques comprend généralement un disque rotatif autour d’un axe longitudinal et des dents s’étendant radialement depuis le disque.

[0004] Chaque dent du rotor est munie d’un bobinage enroulé autour de la dent.

[0005] Le rotor comprend des cales pour maintenir les bobinages lors de la rotation du disque.

[0006] Chaque cale est insérée circonférentiellement entre deux dents successives du rotor et est au contact des bobinages des deux dents successives.

[0007] La cale est, par exemple, de la forme d’un prisme triangulaire. La cale comprend un trou s’étendant longitudinalement au travers de la cale.

[0008] Le rotor comprend deux couronnes disposées longitudinalement de part et d’autre du disque, ainsi que des tirants, chaque tirant étant inséré dans le trou d’une cale et étant fixé aux deux couronnes.

[0009] En particulier, un jeu demeure autour de chaque tirant inséré dans le trou d’une cale, le jeu s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la dimension longitudinale du trou.

[0010] Les tirants subissent la force centrifuge lors de la rotation du disque entraînant alors une flexion des tirants, voire une rupture en fatigue des tirants.

Exposé de l'invention

[0011] La présente invention a donc pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients précités et de fournir une cale pour rotor bobiné diminuant le risque de rupture d’un tirant traversant la cale.

[0012] La présente invention a pour objet une cale de maintien d’au moins un bobinage d’un rotor muni de dents bobinées, la cale comprenant un corps polyédrique obtenu d’une seule pièce et s’étendant majoritairement selon un axe longitudinal, le corps étant destiné à être inséré entre deux dents circonférentiellement successives du rotor et à venir en appui contre au moins un bobinage d’une desdites deux dents successives, un trou tronconique étant formé au travers du corps de la cale, une droite génératrice du trou tronconique étant parallèle à l’axe longitudinal du corps de la cale.

[0013] De préférence, le corps de la cale est obtenu d’une seule pièce par moulage, le trou tronconique résultant notamment de l’utilisation d’une tige inclinée disposée dans le corps de la cale lors du moulage, la tige étant inclinée d’un angle de dépouille facilitant son retrait lors du démoulage du corps de la cale, la forme du trou tronconique résultant alors de l’angle de dépouille.

[0014] Avantageusement, le trou tronconique s’étend entre un premier plan définissant une première extrémité circulaire du trou tronconique et un deuxième plan parallèle au premier plan et définissant une deuxième extrémité circulaire du trou tronconique, ladite génératrice étant orthogonale au premier plan et au deuxième plan.

[0015] La cale peut comprendre un matériau composite et/ou un matériau thermoplastique comprenant notamment un polysulfone.

[0016] Avantageusement, le corps de la cale est sensiblement de la forme d’un prisme.

[0017] Avantageusement, une section transverse du corps de la cale est sensiblement de la forme d’un triangle.

[0018] Optionnellement, au moins une paroi du corps de la cale s’étendant au moins en partie longitudinalement présente un angle de convergence longitudinale.

[0019] Optionnellement, la cale comprend au moins une tête prolongeant longitudinalement le corps de la cale, les dimensions de la section transversale de la tête se réduisant en s’éloignant longitudinalement du corps de la cale.

[0020] De préférence, la cale est obtenue d’une seule pièce par moulage.

[0021] La présente invention a également pour objet un rotor bobiné comprenant un disque rotatif, une pluralité de dents s’étendant radialement depuis le disque, une pluralité de bobinages entourant chacun une dent du rotor, au moins une cale telle que définie précédemment, le corps de la cale étant inséré entre deux dents circonférentiellement successives de sorte que ladite droite génératrice du trou tronconique est parallèle à l’axe de rotation du disque, le corps de la cale étant en appui contre au moins un bobinage d’une desdites deux dents successives, le rotor comprenant deux couronnes de fixation disposées longitudinalement de part et d’autre du disque, et au moins un tirant inséré dans le trou tronconique de la cale et fixé aux couronnes.

[0022] Le trou tronconique permet de maintenir radialement le tirant inséré dans le trou tronconique, notamment un tirant de la forme d’un cylindre circulaire droit, le tirant étant alors apte à subir des dilatations thermiques au sein du trou tronconique.

[0023] Le tirant, s’étendant longitudinalement entre les deux couronnes, prend appui contre ladite droite génératrice du trou tronconique parallèle à l’axe de rotation du disque sans se déformer.

[0024] De préférence, ladite droite génératrice est la droite génératrice du trou tronconique la plus éloignée radialement du centre du disque rotatif, le tirant prenant alors appui sur ladite droite génératrice sans se déformer lors de la rotation du disque rotatif.

[0025] La présente invention a également pour objet un moteur électrique comprenant un stator et un rotor bobiné tel que défini précédemment.

Brève description des dessins

[0026] D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

[0027] [Fig.l] illustre schématiquement un moteur électrique selon l’invention ;

[0028] [Fig.2] illustre schématiquement une coupe transverse d’un rotor selon l’invention ;

[0029] [Fig.3] illustre schématiquement une coupe longitudinale du rotor de la [Fig.2] ;

[0030] [Fig.4] illustre schématiquement une cale selon un premier exemple de réalisation de l’invention ;

[0031] [Fig.5] illustre schématiquement un trou tronconique de la cale de la [Fig.4] ;

[0032] [Fig.6] illustre schématiquement une cale selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention ; et

[0033] [Fig.7] illustre schématiquement une cale selon un troisième exemple de réalisation de l’invention.

Description détaillée

[0034] La [Fig.l] représente schématiquement un moteur 2 électrique, par exemple un moteur électrique d’un véhicule automobile.

[0035] Le moteur 2 électrique comprend un stator 4 et un rotor 6 notamment muni d’une ouverture centrale pour accueillir et entraîner un arbre 8 de transmission, le rotor 6 étant destiné à être mis en rotation autour d’un axe longitudinal Ll.

[0036] La [Fig.2] représente schématiquement une coupe transversale d’une partie centrale du rotor 6. Le rotor 6 comprend un disque 10 rotatif et une pluralité de dents 12 prolongeant radialement le disque 10, les dents 12 étant ici espacées régulièrement le long de la circonférence du disque 10.

[0037] Chaque dent 12 comprend une portion radiale 14 s’étendant, par exemple, purement radialement. Chaque dent 12 comprend également une tête 16, prolongeant radialement la portion radiale 14, notamment en formant saillie ortho-radiale par rapport à la portion radiale 14.

[0038] Le rotor 6 comprend une pluralité de bobinages 18, chaque bobinage 18 étant enroulé autour d’une portion radiale 14 d’une dent 12.

[0039] Le rotor 6 comprend une pluralité de cale 20 de maintien, chaque cale 20 de maintien étant insérée entre deux dents 12 successives selon la direction circonférentielle du disque 10 de sorte que chaque cale 20 est en appui contre le bobinage 18 des deux dents 12 circonférentiellement successives, notamment afin d’empêcher le bobinage 18 de déborder ortho-radialement des têtes 16 des deux dents 12 circonférentiellement successives.

[0040] Chaque cale 20 comprend un trou 22 tronconique.

[0041] Avantageusement, la cale 20 est retenue radialement par les deux dents 12 circonférentiellement successives. Par exemple, la cale 20 est en appui radial contre la tête 16 de chacune des deux dents 12 circonférentiellement successives.

[0042] La [Fig.3] représente schématiquement une coupe longitudinale du rotor 6 de la [Fig.2].

[0043] Le rotor 6 comprend deux couronnes 24 de fixation disposées longitudinalement de part et d’autre du disque 10 ainsi qu’une pluralité de tirants 26.

[0044] Chaque tirant 26 est fixé à une première extrémité à l’une des deux couronnes 24, et à l’autre extrémité à l’autre couronne 24, chaque tirant 26 étant ainsi inséré dans le trou 22 tronconique d’une cale 20. Par exemple, chaque tirant 26 est fileté et fixé aux couronnes 24 par l’intermédiaire d’un écrou 28 ou d’un taraudage réalisé dans une couronne 24.

[0045] La [Fig.4] représente schématiquement une vue de face d’une cale 20 de maintien représentant la face avant 30 de la cale 20, la cale 20 comprenant une face arrière 32 similaire à la face avant 30 à l’extrémité longitudinale opposée de la cale 20.

[0046] La cale 20 comprend un corps polyédrique 34 obtenu d’une seule pièce, notamment par moulage.

[0047] Le corps polyédrique 34 de la cale 20 s’étend majoritairement selon un axe longitudinal L2, le corps polyédrique 34 étant destiné à être inséré entre deux dents 12 circonférentiellement successives du rotor 6 et à venir en appui contre les bobinages 18 des deux dents 12 successives de sorte que l’axe longitudinal L2 du corps polyédrique 34 de la cale 20 est parallèle à l’axe de rotation longitudinal L1 du disque 10 du rotor 6.

[0048] Le trou 22 tronconique de la cale 20 est formé au travers du corps polyédrique 34 de la cale 20, entre la face avant 30 et la face arrière 32 de la cale 20, de sorte qu’une droite génératrice 36 du trou 22 tronconique est parallèle à l’axe longitudinal L2 du corps polyédrique 34 de la cale 20.

[0049] Ainsi, ladite droite génératrice 36 du trou 22 tronconique est parallèle à l’axe de rotation longitudinal L1 du disque 10 du rotor 6 lorsque la cale 20 est insérée entre les deux dents 12 circonférentiellement successives.

[0050] La section transverse du corps polyédrique 34 de la cale 20 est sensiblement de la forme d’un triangle dont le côté de plus petite dimension 38 est destiné à être disposé radialement à l’extérieur lorsque la cale 20 est insérée entre les deux dents 12 circonférentiellement successives. [0051] De préférence, ladite droite génératrice 36 est la droite génératrice du trou 22 tronconique la plus proche du côté de plus petite dimension 38 du triangle de la forme sensiblement triangulaire du corps polyédrique 34 de la cale 20.

[0052] Ladite droite génératrice 36 est destinée à être la droite génératrice du trou 22 tronconique la plus éloignée radialement du centre du disque 10 rotatif. Ainsi, le tirant 26 traversant le trou 22 tronconique prend appui sur ladite droite génératrice 36 sans se déformer lors de la rotation du disque 10 rotatif.

[0053] Dans l’exemple représenté, les angles du corps polyédrique 34 de la cale 20 sont tronqués.

[0054] De préférence, la cale 20 comprend un matériau isolant électriquement. Par exemple, un matériau composite et/ou un matériau thermoplastique et/ou un polysulfone.

[0055] Avantageusement, la cale 20 comprend un prolongement radial 40 prolongeant le côté de plus petite dimension 38 de la forme triangulaire du corps polyédrique 34 de section sensiblement triangulaire de la cale 20, le prolongement radial 40 étant destiné à venir en appui ortho-radial contre les dents 12 du rotor 6, notamment contre les têtes 16 des dents 12 du rotor 6.

[0056] Le trou 22 tronconique de la cale 20 est illustré plus en détails en [Fig.5],

[0057] Le trou 22 tronconique est une portion d’un cône prise entre un premier plan définissant une première extrémité circulaire 42 du trou 22 tronconique et un deuxième plan parallèle au premier plan et définissant une deuxième extrémité circulaire 44 du trou 22 tronconique.

[0058] Le trou 22 tronconique est formé d’une infinité de droites génératrices. La première extrémité circulaire 42 et la deuxième extrémité circulaire 44 sont définies comme étant les intersections des droites génératrices du cône avec le premier plan et avec le deuxième plan.

[0059] La direction longitudinale L2 selon laquelle s’étend majoritairement le corps polyédrique 34 de la cale 20 est orthogonale auxdits plans parallèles.

[0060] Ladite droite génératrice 36 parallèle à l’axe longitudinale L2 selon laquelle s’étend majoritairement le corps polyédrique 34 de la cale 20 est donc orthogonale au premier plan et au deuxième plan.

[0061] La direction longitudinale L2 du corps polyédrique 34 de la cale 20 forme un angle a non nul avec la droite passant par le centre du cercle de la première extrémité circulaire 42 du trou 22 tronconique et par le centre du cercle de la deuxième extrémité circulaire 44 du trou 22 tronconique, cet angle a correspondant notamment à une correction d’un angle de dépouille engendré par le moulage du corps polyédrique 34 de la cale 20.

[0062] La [Fig.6] représente schématiquement un deuxième exemple de réalisation de la cale 20 de maintien.

[0063] La section transverse du corps polyédrique 34 de la cale 20 est sensiblement de la forme d’un triangle dont les angles prolongeant le côté de plus petite dimension 38 ont été tronqués, notamment de manière à former des surfaces d’appui destinées à venir en appui radial contre les têtes 16 des deux dents 12 circonférentiellement successives.

[0064] Le corps polyédrique 34 de la cale 20 est sensiblement de la forme d’un prisme triangulaire, la forme des sections transversales du corps polyédrique 34 de la cale 20 étant identiques entre la face avant 30 et la face arrière 32 de la cale 20.

[0065] La surface de la face avant 30 de la cale 20 est supérieure à la surface de la face arrière 32 de la cale 20, les parois de la cale 20 s’étendant sensiblement longitudinalement présentant un angle de convergence longitudinale, la surface des sections transversales de la cale 20 diminuant linéairement entre la face avant 30 de la cale 20 et la face arrière 32 de la cale 20. L’angle de convergence favorise, par exemple, le démoulage de la cale 20.

[0066] La cale 20 comprend un second corps 46 sensiblement de la forme d’un prisme triangulaire, présentant le même angle de convergence que le corps polyédrique 34 de la cale 20, et prolongeant radialement le sommet de la forme sensiblement triangulaire du corps polyédrique 34 opposé au côté de plus petite dimension 38 du triangle de la forme sensiblement triangulaire du corps polyédrique 34 de la cale 20. Le second corps 46 permet notamment une insertion simplifiée de la cale 20 entre les deux dents 12 circonférentiellement successives, l’épaisseur des bobinages 18 étant généralement plus faible au voisinage de l’axe de rotation longitudinal L1 du disque 10.

[0067] En variante, le corps polyédrique 34 et/ou le second corps 46 sont en forme de prisme et ne présentent pas l’angle de convergence.

[0068] La [Fig.7] représente schématiquement un troisième exemple de réalisation de la cale 20 de maintien.

[0069] Le corps polyédrique 34 de la cale 20 est sensiblement de la forme d’un prisme triangulaire.

[0070] La cale 20 comprend deux têtes 48 chacune prolongeant longitudinalement le corps polyédrique 34 de la cale 20.

[0071] Les dimensions des sections transversales de chaque tête 48 de la cale 20 se réduisent en s’éloignant longitudinalement du corps polyédrique 34 de la cale 20. Les têtes 48 de la cale 20 facilitent notamment l’insertion de la cale 20 entre les deux dents 12 circonférentiellement successives.

[0072] Optionnellement, plusieurs cales 20 de maintien sont insérées longitudinalement entre les deux dents 12 circonférentiellement successives, lesdites cales 20 se succédant longitudinalement.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Cale (20) de maintien d’au moins un bobinage (18) d’un rotor (6) muni de dents (12) bobinées, la cale (20) comprenant un corps polyédrique (34) obtenu d’une seule pièce et s’étendant majoritairement selon un axe longitudinal (L2), le corps (34) étant destiné à être inséré entre deux dents (12) circonférentiellement successives du rotor (6) et à venir en appui contre au moins un bobinage (18) d’une desdites deux dents (12) successives, un trou (22) tronconique étant formé au travers du corps (34) de la cale (20), caractérisée en ce qu’une droite génératrice (36) du trou (22) tronconique est parallèle à l’axe longitudinal (L2) du corps (34) de la cale (20).

[Revendication 2] Cale (20) selon la revendication 1, dans laquelle le trou (22) tronconique s’étend entre un premier plan définissant une première extrémité circulaire (42) du trou (22) tronconique et un deuxième plan parallèle au premier plan et définissant une deuxième extrémité circulaire (44) du trou (22) tronconique, ladite génératrice étant orthogonale au premier plan et au deuxième plan.

[Revendication 3] Cale (20) selon l’une des revendications 1 et 2, obtenue d’une seule pièce par moulage.

[Revendication 4] Cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un matériau composite et/ou un matériau thermoplastique comprenant notamment un polysulfone.

[Revendication 5] Cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps (34) de la cale (20) est sensiblement de la forme d’un prisme.

[Revendication 6] Cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle une section transverse du corps (34) de la cale (20) est sensiblement de la forme d’un triangle.

[Revendication 7] Cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle au moins une paroi du corps (34) de la cale (20) s’étendant au moins en partie longitudinalement présente un angle de convergence longitudinale.

[Revendication 8] Cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins une tête (48) prolongeant longitudinalement le corps (34) de la cale (20), les dimensions de la section transversale de la tête (48) se réduisant en s’éloignant longitudinalement du corps (34) de la cale (20).

[Revendication 9] Rotor (6) bobiné comprenant un disque (10) rotatif, une pluralité de dents (12) s’étendant radialement depuis le disque (10), une pluralité de bobinages (18) entourant chacun une dent (12) du rotor (6), caractérisé en ce qu’il comprend au moins une cale (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le corps (34) de la cale (20) étant inséré entre deux dents (12) circonférentiellement successives de sorte que ladite droite génératrice (36) du trou (22) tronconique est parallèle à l’axe de rotation (Ll) du disque (10), le corps (34) de la cale (20) étant en appui contre au moins un bobinage (18) d’une desdites deux dents (12) successives, le rotor (6) comprenant deux couronnes (24) de fixation disposées longitudinalement de part et d’autre du disque (10), et au moins un tirant (26) inséré dans le trou (22) tronconique de la cale (20) et fixé aux couronnes (24).

[Revendication 10] Moteur (2) électrique comprenant un stator (4) et un rotor (6) bobiné selon la revendication 9.