FR2994513B1 - Stator de machine electrique rotative - Google Patents

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Abstract

Le stator d'une machine électrique rotative pour véhicule comporte un noyau de stator ayant des fentes formées le long d'une direction circonférentielle de celui-ci, des conducteurs à segments ayant une section transversale rectangulaire et enroulés sur le noyau de stator de sorte que chacune des fentes reçoive au moins deux des conducteurs à segments pour former un enroulement de stator, un élément électrique isolant en forme de feuille disposé dans chacune des fentes de façon à entourer les conducteurs à segments reçus dans la fente, l'élément électrique isolant étant formé d'une pluralité de saillies faisant saillie vers une surface de paroi de la fente, et une résine chargée dans chacune des fentes de façon à s'imprégner dans l'élément électrique isolant.

Description

STATOR DE MACHINE ELECTRIQUE ROTATIVE
ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION 1. Domaine de l’Invention
La présente invention se rapporte à un stator d’une machine électrique rotative, en particulier à une machine électrique rotative montée sur une voiture automobile, un camion ou autres analogues. 2. Description de l’Etat de l’Art
De manière générale, comme décrit, par exemple, dans le Brevet Français NO.2869736, un stator d’une machine électrique rotative pour véhicule est pourvu d’une feuille isolante pour assurer l’isolation entre des conducteurs électriques (une bobine de stator) et un noyau de stator de celui-ci. La feuille isolante est formée avec des trous au niveau d’une demi-zone de celle-ci de sorte que la bobine de stator puisse adhérer à la feuille isolante par remplissage de vernis d’imprégnation autour de la bobine de stator.
Dans le stator divulgué dans le document de brevet décrit ci-dessus, étant donné que la bobine de stator est constituée de fils ronds comme conducteurs électriques, il existe un grand nombre d’espaces inter-conducteurs. En conséquence, le vernis d’imprégnation peut facilement entrer entre les conducteurs électriques. Cependant, il existe un très petit jeu entre la paroi latérale de fente (la paroi latérale intérieure de chaque fente formée dans le noyau de stator) et la feuille isolante. En conséquence, étant donné que très peu de vernis d’imprégnation peut entrer entre la paroi latérale de fente et la feuille isolante, même lorsque la feuille isolante est formée avec des trous, la force d’adhérence entre la feuille isolante et la bobine de stator est insuffisante. En conséquence, on craint que la feuille isolante et les conducteurs électriques ne se déplacent à l’intérieur de chaque fente en particulier pour le cas d’un alternateur pour véhicule haute puissance dans lequel une force importante est appliquée à sa bobine de stator.
RESUME
Un mode de réalisation exemplaire fournit un stator (3) d’une machine électrique rotative (1) comportant :
Un noyau de stator (31) ayant des fentes (35) formées le long d’une direction circonférentielle de celui-ci ;
Des conducteurs à segments (33) ayant une section transversale rectangulaire et enroulés sur le noyau de stator (31) de sorte que chacune des fentes (35) reçoive au moins deux des conducteurs à segments (33) pour former un enroulement de stator (32);
Un élément électrique isolant en forme de feuille (34) disposé dans chacune des fentes (35) de manière à entourer les conducteurs à segments (33) reçus dans la fente (35), l’élément électrique isolant (34) étant formé d’une pluralité de saillies (100) faisant saillie vers une surface de paroi de la fente (35) ; et
Une résine (36) chargée dans chacune des fentes (35) de manière à s’imprégner dans l’élément électrique isolant (34).
Selon le mode de réalisation exemplaire, on prévoit un stator pour une machine électrique rotative, dans lequel un élément électrique isolant en forme de feuille entourant des conducteurs à segments reçus dans chaque fente d’un noyau de stator adhère fermement au noyau de stator. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention seront évidents à partir de la description suivante y compris les dessins et les revendications.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une vue en coupe transversale d’un alternateur pour véhicule comportant un stator selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 2 est une vue en développement partiel du stator de l’alternateur pour véhicule ;
La figure 3 est une vue en perspective montrant une forme détaillée d’un conducteur à segments utilisé dans le stator ;
La figure 4 est une vue en coupe transversale des conducteurs à segments reçus dans une fente du noyau de stator du stator ;
La figure 5 est une vue partielle agrandie d’un isolateur reçu dans une fente du noyau de stator en regardant depuis le côté radialement interne ;
La figure 6 est une vue en perspective de l’isolateur ;
La figure 7 est une vue latérale de l’isolateur montré dans la figure 6 ;
La figure 8 est une vue en plan de l’isolateur montré dans la figure 6 ;
La figure 9 est un diagramme montrant un état dans lequel l’isolateur montré dans la figure 6 est reçu dans une fente du stator conjointement avec les conducteurs à segments ;
La figure 10 est une vue en plan d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 6 ;
La figure 11 est un diagramme montrant un état dans lequel l’isolateur montré dans la figure 10 est reçu dans une fente du stator conjointement avec les conducteurs à segments ;
La figure 12 est une vue en perspective d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 6 ;
La figure 13 est une vue latérale de l’isolateur montré dans la figure 12 ;
La figure 14 est une vue en plan de l’isolateur montré dans la figure 12 ;
La figure 15 est un diagramme montrant un état dans lequel l’isolateur montré dans la figure 12 est reçu dans une fente du stator conjointement avec les conducteurs à segments ;
La figure 16 est une vue en plan d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 12 ;
La figure 17 est un diagramme montrant un état dans lequel l’isolateur montré dans la figure 16 est reçu dans une fente du stator conjointement avec les conducteurs à segments ;
La figure 18 est une vue latérale d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 12 ;
La figure 19 est une vue latérale d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 12 ; et
La figure 20 est une vue en perspective d’une modification de l’isolateur montré dans la figure 12.
MODES DE REALISATION PREFERES DE L’INVENTION la Figure 1 est une vue en coupe transversale d’un alternateur pour véhicule 1 comportant un stator selon un mode de réalisation de l’invention. L’alternateur 1 comporte un rotor 2, un stator 3, un châssis 4, un redresseur 5 et un régulateur 11. L’alternateur 1 comporte une poulie 20 destinée à recevoir une force de rotation provenant d’un moteur (non montré). La poulie 20 est fixée à un arbre 6 conjointement avec le rotor 2. Le rotor 2 comporte une paire de noyaux de rotor 21 du type Lundell et un enroulement d’excitation 24. Le rotor 2 est entraîné en rotation par le moteur. Les noyaux de stator 21 sont pourvus de ventilateurs de refroidissement 22 et 23, respectivement, au niveau de leurs surfaces d’extrémité axiale. Les ventilateurs de refroidissement 22 et 23 aspirent l’air depuis des ouvertures axiales 41 formées dans le châssis 4, et le soufflent en tant qu’air de refroidissement vers des ouvertures radiales 42. Un enroulement de stator 32 du stator 3, le redresseur 5 destiné à redresser une tension alternative délivrée en sortie à partir de l’enroulement de stator 32 et le régulateur 11 destiné à réguler la tension alternative redressée en tant que tension de sortie de l’alternateur 1 sont refroidis par cet air de refroidissement. L’arbre 6, qui est supporté en rotation par le châssis 4, est pourvu d’une bague collectrice sur le côté à proximité de son extrémité de poulie opposée. Le stator 3 disposé autour de la périphérie extérieure du rotor 2 est fixé au châssis 4.
Ensuite, le stator 3 est expliqué de manière détaillée. Comme montré dans la figure 2, le stator 3 comporte un noyau de stator 31, un enroulement de stator 32 et des isolateurs 34 disposés en tant qu’éléments électriques isolants en forme de feuille entre le noyau de stator 31 et l’enroulement de stator 32. Le noyau de stator 31 est formé en stratifiant des plaques en acier minces. L’enroulement de stator 32 est enroulé autour de fentes 34 formées dans le noyau de stator 31. L’enroulement de stator 32 est constitué d’une pluralité de conducteurs à segments 33 en forme de U ayant une section transversale rectangulaire (voir figure 3). L’enroulement de stator 32 est formé sous la forme d’un enroulement à phases multiples en insérant une paire de parties droites du conducteur à segments 33 en forme de U respectivement dans deux fentes des fentes 35 espacées par un pas prédéterminé, en pliant leurs extrémités le long de la direction circonférentielle et en les reliant aux extrémités des parties droites de deux autres conducteurs correspondants des conducteurs à segments 33 en forme de U. Chaque conducteur à segments 33 comporte deux conducteurs dans la fente 33A reçus dans les fentes 35, et des conducteurs hors fente 33B et 33C se reliant chacun aux conducteurs dans la fente 33A et situés à l’extérieur des fentes 35 de manière à s’étendre dans la direction circonférentielle du noyau de stator 31. Un certain nombre des conducteurs à segments 33 ayant la forme décrite ci-dessus sont ajustés dans chacune des fentes 35 du noyau de stator 31 de manière à être agencés dans la direction radiale, afin de constituer l’enroulement de stator 32.
Comme montré dans la figure 4, dans ce mode de réalisation, deux conducteurs dans la fente 33A sont agencés dans la direction radiale dans chaque fente 35 en tant que deux conducteurs électriques.
Plus spécifiquement, deux conducteurs dans la fente 33A sont disposés en tant que conducteurs interne et externe dans chaque fente 35, et l’isolateur 34 est disposé entre les conducteurs interne et externe et la paroi intérieure de la fente 35 de manière à couvrir la totalité de ces conducteurs. Chacun du conducteur dans la fente 33A et des conducteurs hors fente 33B et 33C est revêtu d’un film isolant réalisé en un matériau isolant tel que le polyamidimide. En outre, une résine d’imprégnation 36 est chargée entre l’isolateur 34 et la paroi intérieure de la fente 35, entre l’isolateur 34 et les conducteurs dans la fente 33A et dans des trous traversants formés dans des parties de pénétration tronconiques 100 (expliquées plus tard) comme le montre la figure 9. La résine 36 est coulée dans un espace entre l’isolateur 34 et les conducteurs à segments 33 assemblés les uns aux autres dans chaque fente 35 du noyau de stator 31 comme le montre la figure 2, et ensuite est durcie par application de chaleur.
Ensuite, l’isolateur 34 est expliqué de manière détaillée. Comme montré dans la figure 5, l’isolateur 34 est reçu dans le noyau de stator 31 conjointement avec les conducteurs dans la fente 33A des conducteurs à segments 33. Une partie de l’isolateur 34 est exposée à partir de la fente 35 pour assurer l’isolation électrique entre les conducteurs à segments 33 et le noyau de stator 31. L’isolateur 34 est formé en une forme annulaire couvrant les deux conducteurs dans la fente 33 A reçus dans la fente 35.
Comme montré dans la figure 6, l’isolateur 34 comporte une pluralité de parties d’interconnexion tronconiques 100 formées dans ses surfaces latérales (surfaces latérales 34A et 34B montrées dans la figure 6 et la figure 8) faisant face aux deux surfaces de paroi circonférentiellement opposées de la fente 35. Comme montré dans la figure 7, chaque partie d’interconnexion tronconique 100 présente une saillie ayant une forme d’un cône tronqué et formée d’un trou traversant circulaire au niveau de son centre. Les parties d’interconnexion tronconiques 100 sont agencées de façon régulière sur chacune des surfaces latérales 34A et 34B de l’isolateur 34. Dans ce mode de réalisation, comme montré dans la figure 7, les parties d’interconnexion tronconiques 100 sont formées en neuf emplacements (trois rangées par trois lignes) sur chacune des surfaces latérales 34A et 34B. Les parties d’interconnexion tronconiques 100 ne sont formées que dans la zone de chacune des surfaces latérales 34A et 34B, qui fait face à la surface de paroi de la fente 35 lorsque l’isolateur 34 est disposé dans la fente 35.
Les parties d’interconnexion tronconiques 100 ne peuvent être formées que dans l’une des surfaces latérales 34A et 34B. La forme du trou traversant de la partie d’interconnexion tronconique 100 n’est pas limitée à un cercle. Elle peut être une ellipse, ou un quadrilatère.
Comme montré dans la figure 9, le fait de fournir des parties d’interconnexion tronconiques 100 ayant chacune une saillie permet de fournir des jeux entre les surfaces de l’isolateur 34 et les surfaces de paroi de la fente 35, et de charger la résine dans ces jeux, de sorte que l’isolateur 34 puisse être fixé fermement au noyau de stator 31. En outre, étant donné que les parties d’interconnexion tronconiques 100 sont formées avec les trous traversants et la résine peut s’imprégner à travers les trous traversants, il est possible de charger suffisamment la résine sur les deux côtés de l’isolateur 34. En outre, étant donné que les saillies et les trous traversants des parties d’interconnexion tronconiques 100 peuvent être formés en même temps par travail à la presse, par exemple, les heures de main-d’œuvre de fabrication des isolateurs 34 peuvent être réduites.
La formation des parties d’interconnexion tronconiques 100 uniquement dans la zone de chacune des surfaces latérales 34A et 34B, qui fait face à la surface de paroi de la fente 35 lorsque l’isolateur 34 est disposé dans la fente 35 permet d’empêcher la diminution de la ligne de fuite entre le conducteur à segments 33 faisant saillie à partir de la fente 35 et le noyau de stator 31.
Comme montré dans les figures 7 et 8, l’épaisseur de la résine chargée à travers les trous traversants des parties d’interconnexion tronconiques 100 est plus grande aux positions auxquelles les trous traversants sont formés qu’aux positions auxquelles les trous traversants ne sont pas formés. En conséquence, il est possible d’assurer une isolation électrique nécessaire aux positions auxquelles les trous traversants sont formés et l’isolateur 34 n’est pas présent.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, toutes les parties d’interconnexion tronconiques 100 formées dans les surfaces latérales 34A et 34B de l’isolateur 34 ont une forme faisant saillie vers l’extérieur (vers la surface de paroi de la fente 35). Cependant, une partie des parties d’interconnexion tronconiques 100 formées dans les surfaces latérales 34A et 34B peut avoir une forme faisant saillie vers l’intérieur (vers les conducteurs à segments 33) comme le montrent les figures 10 et 11. Dans ce cas, la résine 36 entrant entre l’isolateur 34 et la paroi intérieure de la fente 35 peut être acheminée vers les conducteurs à segments 33 efficacement.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, l’isolateur 34 n’est formé avec les parties d’interconnexion tronconiques 100 que dans ses surfaces latérales 34A et 34B. Cependant, les parties d’interconnexion tronconiques 100 peuvent être également formées dans la surface avant 34c de l’isolateur 34 s’étendant le long de la direction circonférentielle du noyau de stator 31 comme le montrent les figures 12 à 17.
Dans ce mode de réalisation, comme montré dans les figures 7 et 13, les parties d’interconnexion tronconiques 100 sont formées en neuf emplacements (trois rangées par trois lignes) sur chacune des surfaces latérales 34A et 34B, qui se chevauchent les uns avec les autres dans la direction axiale et dans la direction radiale du noyau de stator 31. Cependant, les parties d’interconnexion tronconiques 100 peuvent être formées à des emplacements qui ne se chevauchent pas les uns avec les autres dans la direction axiale et qui se chevauchent les uns avec les autres dans la direction radiale, comme le montre la figure 18. Dans ce cas, on peut éviter le blocage de la résine s’écoulant vers certaines parties d’interconnexion tronconiques 100 dans la direction axiale au moment de l’imprégnation de la résine, par d’autres parties d’interconnexion tronconiques 100.
En outre, les parties d’interconnexion tronconiques 100 peuvent être formées à des emplacements qui ne se chevauchent pas les uns avec les autres dans la direction radiale du noyau de stator 31, ou qui ne se chevauchent pas les uns avec les autres à la fois dans la direction axiale et dans la direction radiale du noyau de stator 31, comme le montre la figure 19.
Il est évident que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation ci-dessus comme décrit ci-dessous. L’isolateur 34 peut être formé avec des parties d’interconnexion tronconiques qui ne sont pas formées avec un trou traversant, ou peut être formé avec une partie d’interconnexion tronconique formée avec un trou traversant à un emplacement autre que sa saillie. L’isolateur 34 peut être formé avec des saillies formées avec un trou traversant, qui a une forme autre que celle d’un cône tronqué. Toutes les parties d’interconnexion tronconiques 100 ne doivent pas être nécessairement formées sous la même forme. Leurs trous traversants peuvent avoir des formes différentes ou des diamètres différents.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, les parties d’extrémité de l’isolateur 34 se chevauchent partiellement les unes avec les autres sur le côté radialement externe. Cependant, au lieu de l’isolateur 34, un isolateur 134 ayant des parties d’extrémité sur le côté radialement interne, comme le montre la figure 20, peut être utilisé.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, l’isolateur 34 est utilisé pour le stator 3 de la machine électrique rotative 1 pour véhicule. Cependant, la présente invention peut également être appliquée à une machine électrique rotative qui peut fonctionner à la fois comme alternateur et moteur, ou seulement comme moteur. Il va sans dire que la présente invention peut également être appliquée à une machine électrique rotative autre que celle destinée à un véhicule.
Les modes de réalisation préférés expliqués ci-dessus sont des exemples de l’invention de la présente demande qui est décrite uniquement par les revendications annexées ci-dessous. Il devrait être compris que des modifications des modes de réalisation préférés peuvent être réalisées comme cela se produirait à l’homme du métier.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1 ) comprenant : un noyau de stator (31) ayant des fentes (35) formées le long d'une direction circonférentielle de celui-ci ; des conducteurs à segments (33) ayant une section transversale rectangulaire et enroulés sur le noyau de stator (31) de sorte que chacune des fentes (35) reçoive au moins deux des conducteurs à segments (33) pour former un enroulement de stator (32) ; un élément électrique isolant en forme de feuille (34) disposé dans chacune des fentes (35) de manière à entourer les conducteurs à segments (33) reçus dans la fente (35), l'élément électrique isolant (34) étant formé d'une pluralité de saillies (100) dont une partie fait saillie vers une surface de paroi de la fente (35) et une autre partie fait saillie vers les conducteurs à segments (33) reçus dans la fente (35); et une résine (36) chargée dans chacune des fentes (35) de manière à s'imprégner dans l'élément électrique isolant (34).
  2. 2. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élément électrique isolant (34) est formé d'une pluralité de trous traversants dans lesquels la résine (36) est chargée.
  3. 3. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 2, dans lequel les trous traversants sont formés dans les saillies (100).
  4. 4. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 3, dans lequel les saillies (100) ne sont formées que dans des zones de l'élément électrique isolant (34), qui font face à une paroi intérieure de la fente (35).
  5. 5. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 3, dans lequel les saillies (100) sont formées de façon à faire saillie vers au moins l'une des surfaces de paroi opposées s'étendant radialement de la fente (35).
  6. 6. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 3, dans lequel une épaisseur de la résine (36) à des positions auxquelles les trous traversants sont formés est plus grande qu'à des positions auxquelles les trous traversants ne sont pas formés.
  7. 7. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 3, dans lequel les saillies (100) sont disposées à des positions qui ne se chevauchent pas les unes avec les autres dans une direction axiale du noyau de stator (31 ).
  8. 8. Stator (3) d'une machine électrique rotative (1) selon la revendication 3, dans lequel les saillies (100) sont disposées à des positions qui ne se chevauchent pas les unes avec les autres dans une direction radiale du noyau de stator (31 ).
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