FR2730361A1 - Annular stator with internal axial slots for motor vehicle alternator - Google Patents

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Abstract

The stator includes slots (14) which receive a series of conductors belonging to at least one coil (B1,B2,B3) corresponding to the different phases. Each coil is a wave shape comprising axial wires (A) connected by transverse wires (T) in loops making the head of the coil. The coils are laid in concentric layers with at least one input wire (E1,E2,E3) and one output wire (S1,S2,S3) which extends axially towards the exterior of the stator body (12) beyond the annular surface at the axial end (13). Each input wire (E1) of the coil (B1) forming the internal radial layer is laid with respect to the transverse wire of the head of the same coil.

Description

La présente invention concerne un stator de machine électrique tournante. The present invention relates to a stator of a rotating electrical machine.

L'invention concerne plus particulièrement un stator d'un alternateur équipant un véhicule automobile. The invention relates more particularly to a stator of an alternator fitted to a motor vehicle.

L'invention concerne un stator de machine électrique tournante du type comportant une série d'encoches axiales débouchantes ouvertes dans la paroi cylindrique interne du corps et dont chacune reçoit une série de fils conducteurs appartenant à au moins une bobine d'un enroulement statorique à plusieurs bobines associées à plusieurs phases, du type dans lequel les n bobines associées aux n phases électriques sont chacune du type ondulé comportant des brins axiaux reliés entre eux par des brins transversaux en forme de boucles constituant des têtes de bobine, du type dans lequel les n bobines sont agencées dans les encoches en couches concentriques, et du type dans lequel chaque bobine comporte au moins un brin d'entrée et au moins un brin de sortie qui se prolongent axialement vers l'extérieur du corps du stator au-delà d'une même face annulaire d'extrémité axiale. The invention relates to a stator of a rotary electrical machine of the type comprising a series of axial opening notches open in the internal cylindrical wall of the body and each of which receives a series of conducting wires belonging to at least one coil of a stator winding with several coils associated with several phases, of the type in which the n coils associated with n electrical phases are each of the corrugated type comprising axial strands connected together by transverse strands in the form of loops constituting coil heads, of the type in which the n coils are arranged in the notches in concentric layers, and of the type in which each coil has at least one input strand and at least one output strand which extend axially towards the outside of the stator body beyond a same annular face with axial end.

Pour effectuer le bobinage à grande cadence des stators de machine électrique tournante, et notamment des alternateurs d'automobile, on procède à une mise en place mécanique des fils dans les encoches du corps du stator. To carry out the high-speed winding of the stators of a rotating electric machine, and in particular of automobile alternators, a mechanical positioning of the wires is carried out in the notches of the stator body.

Cette mise en place peut s'effectuer par insertion séparée et successive des bobines associées à chacune des phases. This can be done by separate and successive insertion of the coils associated with each of the phases.

Il est également possible d'effectuer une insertion simultanée de toutes les bobines. It is also possible to insert all the coils simultaneously.

Chaque bobine ou phase est positionnée radialement à l'intérieur de la précédente, soit au fur et à mesure de l'insertion, lorsque les phases sont mises en place successivement, soit préalablement à l'insertion, lorsque celle-ci est simultanée pour toutes les phases, et on obtient un empilement concentrique des phases, radiale ment vers l'intérieur, dans les encoches selon un arrangement en n couches concentriques. Each coil or phase is positioned radially inside the previous one, either as and when insertion, when the phases are successively implemented, or prior to insertion, when the latter is simultaneous for all the phases, and a concentric stacking of the phases is obtained, radially inwards, in the notches according to an arrangement in n concentric layers.

Les brins d'entrée associés à la bobine située radialement la plus vers l'intérieur s'étendent le long du bord ouvert de l'encoche. The input strands associated with the most radially inwardly located coil extend along the open edge of the notch.

Cet agencement a pour inconvénient de présenter un risque d'interférence mécanique entre ces brins de sortie et le rotor de la machine électrique tournante monté à rotation dans le stator. This arrangement has the disadvantage of presenting a risk of mechanical interference between these output strands and the rotor of the rotary electrical machine mounted for rotation in the stator.

Un tel défaut est responsable de nombreux retours de fabrication, le frottement intempestif des brins d'entrée contre le rotor étant inadmissible car il aboutit très rapidement à un endommagement du rotor et/ou des brins d'entrée. Such a defect is responsible for numerous manufacturing returns, inadvertent friction of the input strands against the rotor being inadmissible because it very quickly results in damage to the rotor and / or the input strands.

La présente invention a pour but de proposer une conception améliorée d'un stator de machine électrique tournante qui remédie à cet inconvénient. The object of the present invention is to propose an improved design of a stator of a rotary electrical machine which overcomes this drawback.

Dans ce but, l'invention propose un stator de machine électrique tournante, caractérisé en ce que chaque brin d'entrée est agencé radialement vers l'extérieur par rapport à au moins un brin transversal d'une tête de bobine, associée ou adjacente. For this purpose, the invention provides a stator for a rotating electrical machine, characterized in that each input strand is arranged radially outward relative to at least one transverse strand of a coil head, associated or adjacent.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque brin d'entrée de la bobine constituant la couche radiale interne, est agencé radialement vers l'extérieur par rapport à au moins un brin transversal d'une tête de cette même bobine. According to another characteristic of the invention, each input strand of the coil constituting the internal radial layer, is arranged radially outward relative to at least one transverse strand of a head of this same coil.

L'invention propose également un alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce que son stator est réalisé conformément aux enseignements de l'invention. The invention also provides a motor vehicle alternator characterized in that its stator is produced in accordance with the teachings of the invention.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant la forme générale d'une bobine d'un enroulement statorique
- la figure 2 est une vue schématique en élévation et en développée des têtes de trois bobines concentriques destinées à constituer l'enroulement statorique à trois couches concentriques d'un alternateur triphasé
- la figure 3 est une demi-vue d'extrémité axiale d'un enroulement statorique d'un alternateur triphasé conforme à l'état de la technique
- la figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail indiqué par la flèche F4 de la figure 3
- la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui illustre un stator d'alternateur triphasé réalisé conformément aux enseignements de l'invention
- la figure 6 est une vue en perspective d'un détail de réalisation d'un outillage pour la préparation d'une bobine destinée à être insérée dans les encoches d'un stator conformément aux enseignements de l'invention
- la figure 7 est une vue de détail en section selon la ligne 7-7 de la figure 6 ; et
- les figures 8, 9 et 10, 11 sont des vues similaires à celles des figures 6 et 7 qui illustrent différentes étapes d'utilisation de l'outillage.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic perspective view illustrating the general shape of a coil of a stator winding
- Figure 2 is a schematic elevational and developed view of the heads of three concentric coils intended to constitute the stator winding with three concentric layers of a three-phase alternator
- Figure 3 is a half view of the axial end of a stator winding of a three-phase alternator according to the state of the art
- Figure 4 is an enlarged view of the detail indicated by the arrow F4 in Figure 3
- Figure 5 is a view similar to that of Figure 4 which illustrates a three-phase alternator stator produced in accordance with the teachings of the invention
- Figure 6 is a perspective view of a detail of embodiment of a tool for the preparation of a coil intended to be inserted into the notches of a stator in accordance with the teachings of the invention
- Figure 7 is a detail view in section along line 7-7 of Figure 6; and
- Figures 8, 9 and 10, 11 are views similar to those of Figures 6 and 7 which illustrate different stages of use of the tool.

On a représenté sur la figure 1 une bobine B du type ondulé qui présente une forme générale de tambour cylindrique et qui est constituée par des brins axiaux A qui sont destinés à être reçus dans des encoches d'un stator, comme cela sera expliqué par la suite, et des brins transversaux T en forme de boucles qui sont situés axialement à l'extérieur du corps du stator au-delà des faces annulaires d'extrémité de ce dernier.  There is shown in Figure 1 a coil B of the corrugated type which has a general shape of cylindrical drum and which is constituted by axial strands A which are intended to be received in notches of a stator, as will be explained by the following, and transverse strands T in the form of loops which are located axially outside the body of the stator beyond the annular end faces of the latter.

La bobine B comporte au moins un brin d'entrée E et un brin de sortie S destiné à permettre le raccordement électrique de la bobine. The coil B comprises at least one input strand E and one output strand S intended to allow the electrical connection of the coil.

Une bobine B peut bien entendu comporter une succession de parcours identiques et/ou comporter éventuellement plusieurs brins enroulés en parallèle. A coil B can of course comprise a succession of identical paths and / or possibly comprise several strands wound in parallel.

La vue développée de la figure 2 illustre de manière schématique trois bobines B1, B2 et B3 dont chacune est associée à l'une des phases d'un enroulement statorique d'un alternateur triphasé qui sont agencées en couches successives décalées les unes par rapport aux autres et qui sont destinées à être reçues dans des encoches du corps du stator comme cela sera décrit maintenant en référence aux figures 3 et 4. The developed view of FIG. 2 schematically illustrates three coils B1, B2 and B3 each of which is associated with one of the phases of a stator winding of a three-phase alternator which are arranged in successive layers offset one from the other others and which are intended to be received in notches in the body of the stator as will now be described with reference to FIGS. 3 and 4.

Sur la figure 3, on a représenté le corps 12 d'un stator 10 d'alternateur qui est constitué par un empilage axial de tôles découpées. In Figure 3, there is shown the body 12 of an alternator stator 10 which is constituted by an axial stack of cut sheets.

Dans ce mode de réalisation, et pour l'insertion de trois bobines du type de celle illustrée sur la figure 1, le corps 12 du stator 10 comporte une série de 36 encoches axiales 14 réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe du stator 10. In this embodiment, and for the insertion of three coils of the type illustrated in FIG. 1, the body 12 of the stator 10 comprises a series of 36 axial notches 14 distributed angularly in a regular manner around the axis of the stator 10.

Chaque encoche axiale 14 débouche axialement aux deux extrémités du corps du stator et elle est ouverte radialement vers l'intérieur dans la surface cylindrique concave interne 16 du corps 12. Each axial notch 14 opens axially at the two ends of the body of the stator and it is open radially inwards in the internal concave cylindrical surface 16 of the body 12.

La face annulaire d'extrémité axiale 13 du stator 10 qui est illustrée sur la figure 3 est celle au-delà de laquelle font saillie les brins d'entrée El, E2, E3 et les brins de sortie S1, S2, S3 des différentes bobines B1, B2, et B3. The annular axial end face 13 of the stator 10 which is illustrated in FIG. 3 is that beyond which the input strands E1, E2, E3 and the output strands S1, S2, S3 of the different coils project B1, B2, and B3.

Dans ce mode de réalisation illustré sur la figure 3, chaque brin de sortie El, E2, E3 est constitué par deux fils en parallèle, de même que pour les brins d'entrée S1,
S2 et S3.
In this embodiment illustrated in FIG. 3, each output strand E1, E2, E3 is constituted by two wires in parallel, as for the input strands S1,
S2 and S3.

Comme on peut le voir à la figure 4, les brins d'entrée El associés à la bobine B1 sont situés radialement vers l'intérieur au bord de l'ouverture en forme de fente axiale 18 de l'encoche correspondante 14. As can be seen in FIG. 4, the input strands El associated with the coil B1 are located radially inwards at the edge of the opening in the form of an axial slot 18 of the corresponding notch 14.

Les brins El ne sont maintenus radialement que lors de leur parcours axial Al dans l'encoche 14, par une cale d'encoche 20. The strands El are only held radially during their axial travel A1 in the notch 14, by a notch wedge 20.

Au-delà de la face axiale d'extrémité 13, les fils des brins d'entrée El sont susceptibles d'interférer avec le rotor (non représenté) c'est-à-dire qu'ils sont susceptibles de faire saillie radialement vers l'intérieur au-delà de la surface cylindrique concave interne 16 du corps 12. Beyond the axial end face 13, the wires of the input strands El are liable to interfere with the rotor (not shown), that is to say they are capable of projecting radially towards the inside the internal concave cylindrical surface 16 of the body 12.

En effet, les brins El doivent être rabattus radialement vers l'extérieur et passer au-dessus des brins transversaux d'extrémité en forme de boucle T1 appartenant à la bobine associée B1 qui sont situés radialement vers l'extérieur par rapport aux brins transversaux T1. Indeed, the strands El must be folded radially outward and pass over the transverse end strands in the form of a loop T1 belonging to the associated coil B1 which are located radially outward relative to the transverse strands T1 .

Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose l'arrangement illustré sur la figure 5 sur laquelle on voit que les brins axiaux Al débouchent entre la tête de bobine constituée par les brins transversaux T1 de la bobine B1 et entre la tête de bobine constituée par les brins transversaux T3 de la bobine B3. In order to remedy this drawback, the invention proposes the arrangement illustrated in FIG. 5 in which it can be seen that the axial strands A1 open out between the coil head formed by the transverse strands T1 of the coil B1 and between the coil head constituted by the transverse strands T3 of the coil B3.

Ainsi, dans leur partie en saillie au-delà de la face annulaire d'extrémité 13, les brins de sortie El ne risquent plus d'interférer avec le rotor agencé à l'intérieur de la surface cylindrique concave 16 car ils sont maintenus radialement vers l'extérieur par la partie en vis-à-vis de la tête de bobine T1. Thus, in their part projecting beyond the annular end face 13, the output strands El no longer risk to interfere with the rotor arranged inside the concave cylindrical surface 16 because they are held radially towards the outside by the part facing the coil head T1.

Pour la réalisation d'un tel décalage radial vers l'intérieur des brins d'entrée El, il peut être fait appel à l'outillage schématisé aux figures 6 et 7 qui est destiné à préparer la bobine à plusieurs tours d'enroulement B1 sur un outil d'insertion, avant l'insertion axiale de la bobine dans les encoches. For the realization of such a radial offset towards the inside of the input strands El, it is possible to use the tool shown diagrammatically in FIGS. 6 and 7 which is intended to prepare the coil for several turns of winding B1 on an insertion tool, before the axial insertion of the coil into the notches.

A cet effet, un outil 24 comporte des contre-lames d'insertion dont l'une 26 est illustrée sur la figure 6 dans laquelle on prévoit, selon l'invention, une rainure en forme de gorge circulaire 28 dont les dimensions correspondent sensiblement à celles du fil utilisé pour réaliser le bobinage. To this end, a tool 24 includes insertion counterblades, one of which 26 is illustrated in FIG. 6 in which there is provided, according to the invention, a groove in the shape of a circular groove 28 whose dimensions correspond substantially those of the wire used to make the winding.

En regard de la gorge 28, un poussoir 30 est aménagé et est sollicité élastiquement par un ressort 32 de manière à venir en contact contre la contre-lame 26 au droit de la gorge 28. Opposite the groove 28, a pusher 30 is arranged and is urged elastically by a spring 32 so as to come into contact against the counter blade 26 in line with the groove 28.

Les différentes spires constitutives de la bobine B1 sont initialement agencées verticalement au-dessus de la contre-lame 26 et elles sont poussées axialement vers le bas selon la flèche F6 de la figure 6. The various turns constituting the coil B1 are initially arranged vertically above the counter blade 26 and they are pushed axially downward according to arrow F6 in FIG. 6.

Le fil situé verticalement le plus bas en considérant la figure 6, est celui associé au brin d'entrée El. The lowest vertically located wire considering FIG. 6 is that associated with the input strand El.

Comme on peut le constater aux figures 8 et 9, ce premier fil, lorsqu'il est poussé axialement dans la direction de la flèche F6 est le premier qui rencontre le poussoir 30 et qui vient s'insérer entre celui-ci et la paroi cylindrique interne de la contre-lame 26. As can be seen in FIGS. 8 and 9, this first wire, when it is pushed axially in the direction of the arrow F6 is the first which meets the pusher 30 and which is inserted between the latter and the cylindrical wall internal counter blade 26.

Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que le premier fil associé au brin El pénètre dans la gorge 28 sous l'action du poussoir 30. This movement continues until the first wire associated with the strand El enters the groove 28 under the action of the pusher 30.

Dès que le premier fil El a "rempli" la gorge 28, le mouvement de mise en place des différentes spires de la bobine B1 sur les contre-lames se poursuit de manière classique, les autres brins passant verticalement vers le bas au-delà du brin El qui, à la fin des opérations d'insertion dans les encoches se trouvera ainsi décalé radialement vers l'extérieur, conformément aux enseignements de l'invention.  As soon as the first wire El has "filled" the groove 28, the movement of placing the different turns of the coil B1 on the counter blades continues in a conventional manner, the other strands passing vertically downwards beyond the strand El which, at the end of the insertion operations in the notches will thus be offset radially outward, in accordance with the teachings of the invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Stator (10) de machine électrique tournante du type comportant un corps (12) de forme annulaire cylindrique comportant une série d'encoches (14) axiales débouchantes ouvertes dans la paroi cylindrique interne (16) du corps (12) et dont chacune (14) reçoit une série de fils conducteurs appartenant à au moins une bobine (B1,  1. Stator (10) of a rotary electric machine of the type comprising a body (12) of cylindrical annular shape comprising a series of axial opening notches (14) open in the internal cylindrical wall (16) of the body (12) and each of which (14) receives a series of conductive wires belonging to at least one coil (B1, B2, B3) d'un enroulement statorique à plusieurs bobines associées à plusieurs phases, du type dans lequel les n bobines (B1, B2, B3) associés aux n phases électriques sont chacune du type ondulé comportant des brins axiaux (A) reliés entre eux par des brins transversaux (T) en forme de boucles constituant des tête de bobine, du type dans lequel les n bobines (B1, B2, B3) sont agencées dans les encoches (14) en couches concentriques, et du type dans lequel chaque bobine (B1, B2, B3) comporte au moins un brin d'entrée (El, E2, E3) et au moins un brin de sortie (S1, S2, S3) qui se prolongent axialement vers l'extérieur du corps au-delà d'une même face annulaire d'extrémité axiale (13) du corps (12) du stator (10), caractérisé en ce que chaque brin d'entrée (El, E2, E3) est agencé radialement vers l'extérieur par rapport à au moins un brin transversal d'une tête de bobine, associée ou adjacente.B2, B3) of a stator winding with several coils associated with several phases, of the type in which the n coils (B1, B2, B3) associated with the n electrical phases are each of the corrugated type comprising axial strands (A) connected between them by transverse strands (T) in the form of loops constituting coil heads, of the type in which the n coils (B1, B2, B3) are arranged in the notches (14) in concentric layers, and of the type in which each coil (B1, B2, B3) has at least one input strand (El, E2, E3) and at least one output strand (S1, S2, S3) which extend axially towards the outside of the body beyond of the same annular axial end face (13) of the body (12) of the stator (10), characterized in that each input strand (El, E2, E3) is arranged radially outward relative to at least one transverse strand of a coil head, associated or adjacent. 2. Stator de machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque brin d'entrée (El) de la bobine (B1) constituant la couche radiale interne de l'enroulement statorique, est agencé radialement vers l'extérieur par rapport à au moins un brin transversal (T1) d'une tête de cette même bobine (bol)  2. stator of a rotary electrical machine according to claim 1, characterized in that each input strand (El) of the coil (B1) constituting the internal radial layer of the stator winding, is arranged radially outward with respect to with at least one transverse strand (T1) of a head of this same coil (bowl) 3. Alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce que son stator est réalisé conformément à l'une des revendications 1 ou 2.  3. A motor vehicle alternator characterized in that its stator is produced in accordance with one of claims 1 or 2.
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