FR2995150A1 - Stator de moteur electrique et moteur ainsi realise - Google Patents

Abstract

Stator de moteur électrique notamment de moteur d'actionneur de véhicule automobile comportant plusieurs segments dentés (1) formant un anneau de stator et des dents de support (3) recevant des bobines (6) ainsi que des segments de culasse (2) situés radialement à l'extérieur et formant le côté extérieur (8) de l'anneau de stator. Le côté radial extérieur (8) des segments de culasse (2) comporte une partie du segment denté (1) d'une pièce de liaison par la forme (9) dirigée radialement et entourée par la paroi intérieur du boîtier de stator (11) par une liaison par la forme, ce boîtier reçoit l'anneau de stator.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un stator de moteur électrique notamment de moteur d'actionneur de véhicule automobile comportant plusieurs segments dentés formant un anneau de stator et des dents de support recevant des bobines alimentées ainsi que des segments de culasse situés radialement à l'extérieur et formant le côté extérieur de l'anneau de stator, ces supports étant les dents de support dirigées radialement vers l'intérieur. Etat de la technique Le document DE 10 2020 028 509 Al décrit un moteur à courant continu à rotor intérieur ayant un stator formé d'un anneau de stator radialement extérieur (encore appelé « anneau de culasse ») et composé par exemple de dents de support réparties régulièrement en périphérie et dirigée radialement vers l'intérieur pour recevoir les bo- bines alimentées. L'anneau de stator se compose de segments de dents formés chacun d'un segment de culasse et d'une dent de support. Les segments de culasse s'étendent dans la direction périphérique et à l'état installé, ils forment l'anneau de stator, continu. Les dents de support prolongent les segments de culasse dans la direction radiale. La division du stator en segments séparés a l'avantage de faciliter le bobinage des bobines sur les dents de support. Après le bobinage, on réunit les segments de dents entre - eux et on les assemble. But de l'invention La présente invention a pour but de développer des moyens de construction simple d'un stator de moteur électrique, simple à réaliser et se distinguant par une très grande solidité mécanique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un stator de moteur électrique du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le côté radial extérieur des segments de culasse comporte au moins une partie du segment denté d'au moins une pièce de liaison par la forme dirigée radialement et entourée par la paroi intérieur du boîtier de stator par une liaison par la forme, ce boîtier recevant l'anneau de stator. Le stator selon l'invention s'applique de préférence à des machines synchrone à commutation électronique et notamment des moteurs à rotor intérieur, par exemple des machines synchrone à excitation permanente ou excitation électrique ou des machines hybrides. Les moteurs électriques équipés du stator selon l'invention peuvent s'appliquer comme moteur d'actionneur pour l'équipement de véhicules automobiles, par exemple comme servo-moteur de direction assistée ou d'actionneur pour actionner un composant mécanique par exemple pour le réglage du siège. En principe, on peut également envisager les applications en dehors du domaine automobile, par exemple aux machines-outils portatives ou aux bicyclettes électriques.

Le stator comporte un boîtier de stator et un anneau de stator logé dans le boîtier de stator et se composant de plusieurs segments dentés ou segments d'anneau. Chaque segment denté comporte un segment de culasse constituant le côté extérieur de l'anneau de stator et d'une dent de support réalisée de préférence en une seule pièce avec le segment de stator ; cette dent est dirigée radialement vers l'intérieur à partir du segment de culasse pour recevoir une bobine alimentée. La dent de support dirigée radialement vers l'intérieur est en général réalisée dans le corps de base s'étendant dans la direction radiale et sur lequel on a bobiné la bobine sur une isolation, ainsi qu'une tête de dent située radialement à l'intérieur et qui, à l'état installé, est directement voisine du rotor du moteur électrique. Les segments de dents voisins sont reliés de préférence dans la région de leurs côtés frontaux périphériques des segments de culasse adjacents. Pour réaliser une liaison solidaire entre l'anneau de sta- tor et le boîtier de staor recevant l'anneau de stator, au moins une par- tie des segments dentés du côté radial extérieur des segments de culasse ont une pièce de liaison par la forme dirigés radialement ou s'étendant radialement ; cette pièce de liaison par la forme est un bossage de liaison par la forme dirigé radialement vers l'extérieur ou une cavité de liaison par la forme dirigée radialement vers l'intérieur pour coopérer par une liaison par la forme avec la paroi intérieure du boîtier de stator. On a ainsi une liaison par la forme dans la direction périphérique entre l'anneau de stator et le boîtier de stator. Le bossage de liaison par la forme dépasse radialement vers l'extérieur la surface enveloppe radialement extérieur du segment de culasse et pénètre dans un logement de liaison par la forme correspondant réalisé sur la paroi intérieure du boîtier de stator par une liaison par la forme. La cavité de liaison par la forme est moins radialement en relief par rapport à la surface enveloppe radiale extérieure du segment de culasse et l'élément de liaison par la forme de la paroi intérieure du boîtier de stator pénètre par une liaison par la forme dans la cavité. De façon avantageuse, dans la région de son segment de culasse, chaque segment denté présente au moins un bossage de liaison par la forme dirigé radialement vers l'extérieur ou une cavité de liai- son par la forme. Les segments dentés sont notamment identiques de sorte que tous les segments dentés ont le même bossage de liaison par la forme ou la même cavité de liaison par la forme. Mais en principe il est également possible que seulement une partie des segments dentés soit munie d'un bossage ou d'une cavité de liaison par la forme et/ou que différents segments dentés comportent différents bossages ou diffé- rentes cavités de liaison par la forme. On peut envisager à la fois des réalisations dans lesquelles seul un bossage de liaison par la forme est dirigé radialement vers l'extérieur et aussi des réalisations avec plusieurs et notamment deux bossages de liaison par la forme avec par exemple un écart symétrique par rapport à l'axe longitudinal médian de la dent de support sur le côté extérieur du segment de culasse. En principe, on peut envisager différentes géométries pour les bossages ou les cavités de liaison par la forme. Les bossages pour les cavités de liaison par la forme peuvent par exemple avoir une section arrondie telle une section en arc de cercle ou une section en forme de poche ou encore avoir une forme conique avec une pointe arrondie. On peut en outre envisager une section polygonale, par exemple une section de forme triangulaire ou trapézoïdale ou encore une combinaison de deux sections de forme triangulaire, adjacentes directement et dont le point en creux, intermédiaire est situé à la hauteur radiale de l'enveloppe extérieur du segment de culasse ou est décalé radialement par rapport à cette enveloppe extérieure en étant notamment décalé radialement vers l'extérieur. L'anneau de stator présente avantageusement au moins sensiblement la même extension axiale que le boîtier de stator. On peut envisager par exemple une composition axiale des segments de l'anneau de stator à partir de lamelles séparées, parallèles les unes aux autres et empilées. Le bossage ou la cavité dirigée radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la liaison par la forme, s'étend selon un développe- ment avantageux, au moins sensiblement sur la longueur axiale du segment de dents et à la fois on envisage une réalisation extérieure continue ou une réalisation extérieure interrompue. Suivant une autre caractéristique, on a à la fois une extension exclusivement radiale du bossage ou de la cavité de liaison par la forme et aussi une réalisation lo avec des composants supplémentaires dans la direction périphérique, le bossage ou la cavité de liaison par la forme étant en forme d'hélice continue ou discontinue. Enfin, on peut envisager des réalisations avec un échelonnement en escalier dans la direction périphérique pour différents segments de bossage de liaison par la forme. 15 Chaque segment de culasse peut comporter plusieurs pièces séparées de liaison par la forme, dans la direction axiale et/ou dans la direction périphérique sur son côté radial extérieur et qui sont entourés par une liaison par la forme de l'anneau de stator. Les pièces de liaison par la forme peuvent être réparties suivant un motif, par 20 exemple en rangées de pièces de liaison par la forme de même type. Les rangées peuvent être parallèles ou inclinées ou encore les pièces de liaison par la forme peuvent être décalées les unes des autres dans des rangées différentes ou ne pas être décalées. Un motif avec des pièces de liaison par la forme peut avoir des zones dégagées sans pièce de liaison 25 par la forme. De façon avantageuse, le dimensionnement des bossages ou cavités de liaison par la forme dans la direction périphérique et/ou dans la direction radiale est dans un rapport défini avec l'épaisseur du boîtier de stator. 30 Suivant une caractéristique avantageuse, la largeur du bossage ou de la cavité de liaison par la forme selon la direction périphérique, est comprise entre deux à cinq fois l'épaisseur de la paroi du stator et correspond par exemple à trois fois cette épaisseur. La hauteur radiale selon laquelle le bossage ou la cavité de liaison par la forme dé- 35 passe radialement de l'enveloppe extérieure de l'élément de culasse est de préférence au moins égale à l'épaisseur de paroi du boîtier de stator et elle est de préférence deux fois et au maximum quatre fois égale à l'épaisseur de paroi du boîtier de stator. Différentes possibilités d'assemblage ou de montage du stator sont envisageables. Ainsi, la paroi intérieur du boîtier de stator peut comporter des logements de liaison par la forme qui correspondent au bossage de liaison par la forme de l'anneau de stator de façon qu'en assemblant axialement l'anneau de stator et de boîtier de stator, les bossages de liaison par la forme de l'anneau de stator pénètrent dans les logements de liaison par la forme de la paroi intérieur du boîtier de stator et réalisent ainsi la liaison par la forme. Ce développement convient notamment pour des bossages de liaison par la forme s'étendant exclusivement dans la direction axiale. Selon un autre développement avantageux, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication du stator. Selon ce procédé, après l'imbrication axiale, on relie le boîtier de stator à l'anneau de stator par la technique de transformation par impulsions magnétiques. La transformation par impulsions magnétiques permet de réduire le diamètre extérieur du boîtier de stator de façon à serrer l'anneau de stator dans le boîtier de stator. Dans le cas de la transformation par impulsions magnétiques, on utilise l'effet selon lequel le boîtier de stator modifie de manière permanente son diamètre sous l'effet d'un champ magnétique. Pour réaliser le stator, on peut également envisager des procédés consistant à presser ou à fritter une poudre de fer doux.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de stator de moteur électrique représenté dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes composants ou les composants équivalents portent les mêmes références dans les différentes figures. Ainsi : - la figure 1 est une vue de côté d'un segment de dent d'un anneau de stator à géométrie de base en forme de T. - la figure 2 est une vue en perspective d'un boîtier de stator. - La figure 3 est une vue en coupe du stator montrant un bossage de liaison par la forme sur le côté extérieur de l'anneau de stator et un logement de liaison par la forme sur le côté intérieur du boîtier de stator. - Les figures 4 à 9 montrent différentes géométries de coupe de bossage de liaison par la forme réalisée sur le côté extérieur radial du segment denté. - Les figures 10 à 14 montrent des vues de l'intérieur du boîtier de stator avec le tracé de principe des logements de liaison par la forme. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue de côté d'un segment denté 1 d'un stator de moteur électrique à moteur électrique à courant continu à rotor intérieur. Plusieurs segments dentés 1 s'assemblent dans la direc- tion périphérique pour constituer un anneau de stator continu qui se logent dans un boîtier de stator. Chaque segment denté 1 comporte un segment de culasse radialement à l'extérieur et s'étendant dans la direction périphérique ainsi qu'une dent de support 3 en une seule pièce avec le segment de culasse 2 et s'étendant radialement vers l'intérieur pour recevoir une bobine 6 alimentée en courant. La dent de support 3 se compose d'un corps de base 4, droit, portant la bobine 6 réalisée sur sa surface enveloppe ainsi qu'une tête de dent 5 située radialement à l'intérieur et qui s'élargit dans la direction périphérique par rapport à la forme du corps de base 4 pour constituer un patin polaire. Le côté inté- rieur de la tête de dent 5 situé radialement à l'intérieur en étant tourné du côté opposé à celui du segment de culasse 2 est, à l'état installé, directement au voisinage du rotor entouré par le stator ; un entrefer annulaire est ainsi formé entre le côté intérieur de la tête de dent 5 et la surface enveloppe du rotor. Dans la direction périphérique, les seg- ments dentés 1, voisins, se rejoignent par les côtés périphériques fron- taux 7 des segments de culasse 2 et forment un anneau de stator, continu. Les segments dentés voisins sont reliés de manière appropriée. Le côté radial extérieur 8 porte des bossages de liaison par la forme 9 réalisés en une seule pièce avec le segment de culasse 2.

Ces bossages sont radialement en saillie par rapport à la surface exté- rieure 8 du segment de culasse 2. Les bossages de liaison par la forme 9 sont en position symétrique et à distance dans la direction périphérique par rapport à l'axe médian ou axe longitudinal 10, passant radialement par la dent de support 3. Les bossages de liaison par la forme 9 sont situés dans la direction périphérique au moins sensiblement au milieu de l'axe longitudinal 10 et du côté frontal périphérique 7 respectif sur le segment de culasse 2. La figure 2 montre le boîtier 11 du stator en forme de cy- lindre et d'un creux recevant l'anneau de stator composé des segments dentés 1. Selon la vue en coupe de la figure 3, à l'état installé, la paroi du boîtier de stator 11 est au moins appliquée en surface contre le contour extérieur du segment de culasse 2, y compris le bossage de liaison par la forme 9.

Le dimensionnement des bossages de liaison par la forme 9 est en relation avec l'épaisseur de la paroi (s) du boîtier de stator 11. La largeur (b) du bossage de liaison par la forme 9 est égale, dans la direction périphérique, à deux jusqu'à cinq fois l'épaisseur (s) de la paroi de boîtier 11 et elle est par exemple égale à trois fois l'épaisseur de paroi (s). la hauteur radiale (r) du bossage de liaison par la forme 9 par rap- port au côté extérieur 8 du segment de culasse 2 est au moins égale à l'épaisseur (s) de la paroi du boîtier de stator (11) et est au maximum égale à quatre fois l'épaisseur (s) de la paroi et de préférence deux fois cette épaisseur.

Les figures 4 à 9 montrent différents exemples de réalisa- tion de bossages de liaison par la forme 9 avec différentes géométries de section. Selon la figure 4, le bossage de liaison par la forme 9 a une section en arc de cercle, notamment une section en demi-cercle. Selon la figure 5, le bossage de liaison par la forme 9 a une forme trapézoïdale.

Selon la figure 6, le bossage de liaison par la forme 9 a une forme trian- gulaire avec toutefois un sommet arrondi. La figure 7 montre un bossage de liaison par la forme 9 triangulaire ; aux figures 8 et 9 on a chaque fois deux bossages de liaison par la forme 9, triangulaires, directement adjacents dans la direction périphérique ; selon la figure 8, les deux bossages de liaison par la forme 9, triangulaires, ont un point en creux, situé radialement à la hauteur du côté extérieur 8 du segment de culasse 2 ; selon la figure 9, le point en creux est décalé radialement vers l'extérieur par rapport au côté extérieur 8. Les bossages de liaison par la forme 9 du segment denté peuvent s'étendre au moins sensiblement sur toute la longueur axiale de chaque segment denté qui est au moins sensiblement de même longueur que le boîtier de stator 11. Chaque segment denté est formé de plusieurs lamelles séparées, empilées. Les bossages de liaison par la forme 9 s'étendent sur toute la longueur axiale du segment denté et on peut envisager des réalisations dans lesquelles les bossages de liaison par la forme 9 sont rectilignes et exclusivement dans la direction axiale mais aussi des réalisations avec des segments dentés à structure hélicoïdales, selon lesquels les bossages de liaison par la forme 9 ont en plus de leur composante axiale également une composante dans la di- rection périphérique. On peut avoir à la fois des bossages de liaison par la forme, continus et des bossages de liaison par la forme, discontinus. Enfin, les bossages de liaison par la forme peuvent être décalés en escalier et être discontinus, de sorte que les différents segments s'étendent dans la direction axiale, mais que les segments successifs sont décalés dans la direction périphérique. Aux figures 10 à 14, on a représenté en développement le côté intérieur du boîtier de stator 11 avec des logements de liaison par la forme 12 correspondant aux bossages de liaison par la forme 9 sur le côté extérieur des segments dentés 1. A l'état installé, les bossages de liaison par la forme 9 pénètrent dans les logements de liaison par la forme 12 de la paroi intérieure du boîtier de stator 11. Selon la figure 10, les logements de liaison par la forme 12 sont exclusivement orientés dans la direction axiale et ces logements sont continus. La figure 11 montre un mode de réalisation avec des logements de liaison par la forme 12 s'étendant dans la direction axiale en étant néanmoins inter- rompus. Selon la figure 12, les logements de liaison par la forme 12 s'étendent dans la direction axiale et en plus dans la direction périphérique suivant ainsi un tracé hélicoïdal. La figure 13 correspond à l'exemple de réalisation de la figure 12 avec toutefois des logements de liaison par la forme 12, discontinus. Selon la figure 14, les logements de liaison par la forme 12 sont subdivisés en des segments séparés s'étendant dans la direction axiale et les logements de liaison par la forme sont décalés en escalier les uns par rapport aux autres.

On réalise le stator en plusieurs étapes. Tout d'abord, on assemble et on bloque les segments dentés réalisés en une matière à aimantation douce, de préférence en tôle électrique, emboutie. Les segments dentés peuvent être fixés au préalable, mécaniquement par des pièces en fer ou en matière plastique ou encore par les enroulements lo autour de chaque dent de support. Après la réalisation de l'anneau de stator à partir des différents segments dentés, on introduit l'anneau de stator dans le boîtier de stator qui a de préférence initialement une paroi intérieure sans logement de liaison par la forme. Après mise en place de l'anneau de sta- 15 tor, on fait subir au boîtier de stator une transformation par impulsions magnétiques. Par cette transformation, la matière à aimantation douce du boîtier de stator est expansée par un champ magnétique pour être transformée de manière permanente. La paroi du boîtier de stator s'applique alors contre le contour extérieur de l'anneau de stator comme 20 cela est indiqué à la figure 3 de sorte que la paroi du boîtier de stator entoure par une liaison par la forme, le contour extérieur de l'anneau de stator réalisant ainsi les logements de liaison par la forme, prescrit, dans la paroi intérieure du boîtier de stator.

10 15 10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Segment denté 2 Segment de culasse 3 Dent de support 4 Corps de base Tête de dent 6 Bobine 7 Côté frontal périphérique du segment de culasse 8 Côté radial extérieur 9 Bossage de liaison par la forme Axe longitudinal de la dent de support 11 Boîtier de stator 12 Logement de liaison par la forme r Hauteur radiale d'un bossage de liaison s Epaisseur de paroi du boîtier de stator b Largeur du bossage de liaison par la forme 20

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1°) Stator de moteur électrique notamment de moteur d'actionneur de véhicule automobile comportant plusieurs segments dentés (1) formant un anneau de stator et des dents de support (3) recevant des bobines (6) alimentées ainsi que des segments de culasse (2) situés radialement à l'extérieur et formant le côté extérieur (8) de l'anneau de stator, ces supports étant les dents de support (3) dirigées radialement vers l'intérieur, stator caractérisé en ce que le côté radial extérieur (8) des segments de culasse (2) comporte au moins une partie du segment denté (1) d'au moins une pièce de liaison par la forme (9) dirigée radialement et entourée par la paroi intérieur du boîtier de stator (11) par une liaison par la forme, ce boîtier recevant l'anneau de stator.
2. 2°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de liaison par la forme est un bossage de liaison par la forme (9) dirigé radialement vers l'extérieur.
3. 3°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment de culasse (2) comporte deux pièces de liaison par la forme (9) sur des côtés différents de l'axe longitudinal (10) de la dent de sup- port (3).
4. 4°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de liaison par la forme (9) ont une section arrondie ou une section polygonale, notamment une section triangulaire.
5. 5°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de liaison par la forme (9) s'étend au moins sensiblement sur la longueur axiale du segment denté (1).6°) Stator selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de liaison par la forme (9) est continue ou comporte des discon- tinuités. 7°) Stator selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de liaison par la forme (9) a une forme hélicoïdale avec une lo composante dans la direction axiale et une composante dans la direc- tion périphérique. 8°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 la largeur de la pièce de liaison par la forme (9) selon la direction péri- phérique est comprise entre deux et cinq fois l'épaisseur de paroi du boîtier de stator (11) et elle est notamment égale à trois fois cette épaisseur. 20 9°) Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur radiale suivant laquelle la pièce de liaison par la forme constituée par un bossage de liaison par la forme (9) dépasse radialement le côté extérieur (8) du segment de culasse (2) elle est au moins égale à 25 l'épaisseur de la paroi du boîtier de stator (11) et est au maximum égale à quatre fois l'épaisseur de cette paroi et elle est de préférence égale à deux fois cette épaisseur. 10°) Moteur électrique comportant un stator selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 9, ayant plusieurs segments dentés (1) formant un anneau de stator et des dents de support (3) recevant des bobines (6) alimentées ainsi que des segments de culasse (2) situés radialement à l'extérieur et formant le côté extérieur (8) de l'anneau de stator, ces supports étant les dents de support (3) dirigées radialement vers 35 l'intérieur, et le côté radial extérieur (8) des segments de culasse (2)comporte une partie du segment denté (1) une pièce de liaison par la forme (9) dirigée radialement et entourée par la paroi intérieur du boîtier de stator (11) par une liaison par la forme, ce boîtier recevant l'anneau de stator. 11°) Procédé de réalisation d'un stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 selon lesquelles après avoir engagé axialement le boîtier de stator (11) on le relie à l'anneau de stator par une transformation par impulsions magnétiques. 10