FR3053179B1 - Isolant de bobine pour machine electrique tournante a configuration amelioree - Google Patents

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Abstract

L'invention porte principalement sur un stator de machine électrique tournante comportant: - un corps muni d'une pluralité de dents (13), - chaque dent (13) étant munie d'un pied de dent (20) ayant une face interne (23) inclinée par rapport à un plan (P1) perpendiculaire à un axe (Y) de ladite dent (13), - une pluralité d'isolants de bobine (31) montés chacun autour d'une dent (13) correspondante, caractérisé en ce que chaque isolant de bobine (31) comporte des moyens de calage (48) réalisés dans un rebord d'extrémité (34) dudit isolant de bobine (31) pour caler ledit isolant de bobine (31) contre ladite face interne inclinée (23) dudit pied de dent (20).

Description

ISOLANT DE BOBINE POUR MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE À CONFIGURATION AMÉLIORÉE
La présente invention porte sur un isolant de bobine pour machine électrique tournante à configuration améliorée.
De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur, d'un moteur électrique, ou d'une machine réversible pouvant fonctionner dans les deux modes.
Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités réalisées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor.
Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre par exemple par l'intermédiaire de roulements. Le stator comporte un corps muni d'une pluralité de dents définissant des encoches, et un bobinage inséré dans les encoches du stator. Dans un bobinage de type concentré, des bobines individuelles sont enroulées autour des dents du stator. Un isolant de bobine est généralement interposé entre une dent et une bobine correspondante afin d'assurer une isolation électrique entre ces deux éléments. De telles configurations de stator peuvent rendre difficile l'opération d'enroulement des bobines autour de l'ensemble formé par les dents et l'isolant de bobine du fait de l'inclinaison des pieds de dent du stator. L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un stator de machine électrique tournante comportant: - un corps muni d'une pluralité de dents, - chaque dent étant munie d'un pied de dent ayant une face interne inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de ladite dent, - une pluralité d'isolants de bobine montés chacun autour d'une dent correspondante, caractérisé en ce que chaque isolant de bobine comporte des moyens de calage réalisés dans un rebord d'extrémité dudit isolant de bobine pour caler ledit isolant de bobine contre ladite face interne inclinée dudit pied de dent. L'invention permet ainsi, du fait de la présence des moyens de calage sur le rebord d'extrémité de l'isolant de bobine, de faciliter l'opération d'enroulement des bobines autour des dents du stator en assurant un maintien de l'isolant de bobine contre le pied de dent correspondant.
Selon une réalisation, lesdits moyens de calage comportent des plots en appui contre ladite face interne inclinée de ladite dent correspondante.
Selon une réalisation, lesdits moyens de calage comportent au moins une nervure en appui contre ladite face interne inclinée de ladite dent correspondante.
Selon une réalisation, au moins un isolant de bobine comporte au moins un passage de vernis d'imprégnation réalisé dans un rebord d'extrémité dudit isolant de bobine.
Selon une réalisation, chaque isolant de bobine est formé à partir de deux demi-isolants de bobine assemblés entre eux par encliquetage.
Selon une réalisation, lesdits deux demi-isolants de bobine sont assemblés suivant un plan perpendiculaire par rapport à un axe dudit stator.
Selon une réalisation, lesdits deux demi-isolants de bobine sont assemblés suivant un plan parallèle à un axe dudit stator.
Selon une réalisation, lesdits deux demi-isolants sont encliquetés l'un avec l'autre dans une zone d'encliquetage correspondante.
Selon une réalisation, ladite zone d'encliquetage est située dans au moins un rebord d'extrémité dudit isolant de bobine.
Selon une réalisation, ladite zone d'encliquetage est située dans une portion centrale dudit isolant de bobine.
Selon une réalisation, une épaisseur de ladite zone d'encliquetage est sensiblement identique à une épaisseur de parois dudit isolant de bobine dans le prolongement desquelles se situe ladite zone d'encliquetage.
Selon une réalisation, pour un isolant de bobine, un demi-isolant comporte une rampe coopérant dans ladite zone d'encliquetage avec une contre-rampe de l'autre demi-isolant.
Selon une réalisation, des portions des demi-isolants portant respectivement la rampe et la contre-rampe se superposent l'une par rapport à l'autre. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1 montre une vue en perspective d'un stator de machine électrique tournante selon la présente invention;
La figure 2 est une vue en perspective d'une dent de stator autour de laquelle est monté un isolant de bobine selon la présente invention réalisé en deux parties;
La figure 3 est une vue en perspective détaillée d'une zone d'encliquetage entre les deux parties de l'isolant de bobine selon la présente invention;
La figure 4 est une vue de dessus de l'ensemble formé par la dent du stator et l'isolant de bobine selon la présente invention;
La figure 5 est une vue de dessus détaillée des moyens de calage de l'isolant de bobine selon la présente invention.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d’une figure à l’autre.
La figure 1 montre un stator 10 comportant un corps 11 d'axe X et un bobinage 12. Le corps de stator 11 consiste en un empilement axial de tôles planes. Le corps 11 comporte des dents 13 réparties angulairement de manière régulière sur une périphérie interne d'une culasse 16. Ces dents 13 délimitent des encoches 19, de telle façon que chaque encoche 19 est délimitée par deux dents 13 successives. La culasse 16 correspond ainsi à la portion annulaire externe pleine du corps 11 qui s'étend entre le fond des encoches 19 et la périphérie externe du stator 10.
Les encoches 19 débouchent axialement dans les faces d'extrémité axiales du corps 11. Les encoches 19 sont également ouvertes radialement vers l'intérieur du corps 11.
Le stator 10 est muni de pieds de dent 20 du côté des extrémités libres des dents 13. Comme cela est visible en figure 4, chaque pied de dent 20 présente une face interne 23 inclinée par rapport à un plan P perpendiculaire à un axe Y de la dent 13 d'orientation radiale. Le stator 10 pourra être de type segmenté et comporter une pluralité de segments 24 comportant chacun au moins une dent 13 et une portion de culasse 16 munie à ses extrémités de moyens de liaison 25 complémentaires pour assembler deux segments 24 adjacents.
Pour obtenir le bobinage 12, plusieurs phases sont formées par des bobines 28 enroulées chacune autour d'une dent 13 d'un segment 24 avant assemblage du stator 10. Chaque bobine 28 est formée à partir à partir d'un fil électriquement conducteur recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant tel que de l'émail. Dans un exemple de réalisation, les extrémités des bobines 28 pourront être interconnectées entre elles pour former les différentes phases à l'aide d'un interconnecteur 29 compact, tel que montré sur la figure 1.
Un isolant de bobine 31, visible sur la figure 2, pourra être intercalé entre chaque bobine 28 et la dent 13 correspondante afin d'isoler électriquement la bobine 28 par rapport à la dent 13 métallique. L'isolant de bobine 31 pourra être réalisé en matière électriquement isolante et moulable.
Plus précisément, l'isolant de bobine 31 comporte une portion centrale 32 en forme de cadre de section rectangulaire destinée à être positionnée autour d'une dent 13. Ce cadre est formé par une paroi supérieure et une paroi inférieure sensiblement perpendiculaire à l'axe X et deux parois latérales reliant les parois supérieure et inférieure entre elles. Les parois latérales sont parallèles à l'axe X du stator 10. L'isolant de bobine 31 comporte en outre un rebord d'extrémité avant 34 et un rebord d'extrémité arrière 35 définissant, avec les parois de la portion centrale 32, une gorge de montage 36 de la bobine 28. Le rebord d'extrémité arrière 35 est positionné du côté de la culasse 16 tandis que le rebord d'extrémité avant 34 est situé du côté de l'entrefer de la machine.
Pour permettre son montage autour d’une dent 13 correspondante, chaque isolant de bobine 31 est formé à partir de deux demi-isolants 39 de bobine assemblés entre eux par encliquetage dans des zones 41 correspondantes situées dans les rebords d'extrémité 34, 35 de l'isolant 31. Dans l'exemple représenté, les deux demi-isolants 39 sont assemblés suivant un plan P2 perpendiculaire à l'axe du stator 10.
Comme cela est illustré par la figure 3, afin d'assurer l'assemblage par encliquetage, un demi-isolant 39 comporte une rampe 44 coopérant dans la zone d'encliquetage 41 avec une contre-rampe 45 de l'autre demi-isolant 39. Les portions des demi-isolants 39 portant les rampes 44 et les contre-rampes 45 se superposent l'une par rapport à l'autre.
La superposition est telle que l'épaisseur E' de la zone d'encliquetage 41 est sensiblement identique à l'épaisseur E des parois du rebord d'extrémité 34, 35 dans le prolongement desquelles se situe ladite zone d'encliquetage 41. Autrement dit, l'épaisseur E' de la zone d'encliquetage 41 est sensiblement identique à l'épaisseur nominale E que les parois des rebords d'extrémité 34, 35 présentent majoritairement suivant leur dimension longitudinale. Cela permet d'éviter une excroissance dans la zone d'encliquetage 41 susceptible gêner l'opération de bobinage.
Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur des parois des rebords d'extrémité est de l'ordre de 1mm y compris dans la zone d'encliquetage 41, ce qui signifie que les portions superposées des parois portant la rampe 44 et la contre-rampe 45 présentent une épaisseur de moitié soit de l'ordre de 0.5mm. La valeur d'épaisseur de 1mm constitue un bon compromis entre la rigidité mécanique recherchée de l'isolant de bobine 31 et l'encombrement réduit de ce dernier afin de maximiser le remplissage en cuivre des encoches 19 du stator 10.
Chaque isolant de bobine 31 comporte en outre des moyens de calage 48 visibles sur les figures 4 et 5. Ces moyens de calage 48 réalisés dans le rebord d'extrémité avant 34 ont pour fonction de caler l'isolant de bobine 31 28 contre la face inclinée 23 du pied de dent 20 lors de la phase d'enroulement de la bobine 28 autour de la dent 13 correspondante. Dans l'exemple de réalisation représenté, les moyens de calage 48 comportent une pluralité de plots 49 en appui contre la face inclinée 23 de la dent 13 correspondante. En variante, les moyens de calage 48 comportent au moins une nervure en appui contre la face interne 23 de la dent 13 correspondante. L'isolant de bobine 31 pourra comporter au moins un passage de vernis d'imprégnation 50 réalisé dans un rebord d'extrémité, en l'occurrence le rebord d'extrémité arrière 35 de l'isolant de bobine. Il sera également possible de prévoir des empreintes 52 dans la surface externe de la portion centrale 32 de l'isolant de bobine 31. Ces empreintes 52 ayant une forme complémentaire du fil de bobine permettent de guider le fil lors de son enroulement pour faciliter l'opération de bobinage 12.
En variante, les deux demi-isolants de bobine 28 sont assemblés suivant un plan P3 parallèle à l'axe X du stator 10 représenté en traits discontinu sur la figure 2. En variante, la zone d'encliquetage 41 est située dans la portion centrale 32 de l'isolant de bobine 31. L'invention pourra également être mise en œuvre dans le cas d'un bobinage 12 in situ des bobines 28 sur un stator 10 monobloc, c’est-à-dire que les bobines sont formées directement autour des dents 13 d'un stator monobloc.
Il est à noter que le rotor de la machine, non représenté sur les figures, pourra comporter un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente 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.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Stator (10) de machine électrique tournante comportant: - un corps (11) muni d'une pluralité de dents (13), - chaque dent (13) étant munie d'un pied de dent (20) ayant une face interne (23) inclinée par rapport à un plan (P1 ) perpendiculaire à un axe (Y) de ladite dent (13), - une pluralité d'isolants de bobine (31) montés chacun autour d'une dent (13) correspondante, caractérisé en ce que chaque isolant de bobine (31) comporte des moyens de calage (48) réalisés dans un rebord d'extrémité (34) dudit isolant de bobine (31) pour caler ledit isolant de bobine (31) contre ladite face interne inclinée (23) dudit pied de dent (20), et en ce que lesdits moyens de calage (48) comportent des plots (49) en appui contre ladite face interne inclinée (23) de ladite dent (13) correspondante.
  2. 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de calage (48) comportent au moins une nervure en appui contre ladite face interne inclinée (23) de ladite dent (13) correspondante.
  3. 3. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un isolant de bobine (31) comporte au moins un passage de vernis d'imprégnation (50) réalisé dans un rebord d'extrémité (34, 35) dudit isolant de bobine (31).
  4. 4. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque isolant de bobine (31) est formé à partir de deux demi-isolants de bobine (39) assemblés entre eux par encliquetage.
  5. 5. Stator selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits deux demi-isolants de bobine (39) sont assemblés suivant un plan (P2) perpendiculaire par rapport à un axe (X) dudit stator (10).
  6. 6. Stator selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits deux demi-isolants de bobine (39) sont assemblés suivant un plan (P3) parallèle à un axe (X) dudit stator (10).
  7. 7. Stator selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits deux demi-isolants (39) sont encliquetés l'un avec l'autre dans une zone d'encliquetage (41 ) correspondante.
  8. 8. Stator selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite zone d'encliquetage (41) est située dans au moins un rebord d'extrémité (34, 35) dudit isolant de bobine (31).
  9. 9. Stator selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite zone d'encliquetage (41) est située dans une portion centrale (32) dudit isolant de bobine (31).
  10. 10. Stator selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'une épaisseur (E') de ladite zone d'encliquetage (41) est sensiblement identique à une épaisseur (E) de parois dudit isolant de bobine (31) dans le prolongement desquelles se situe ladite zone d'encliquetage (41).
  11. 11. Stator selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce que pour un isolant de bobine (31), un demi-isolant (39) comporte une rampe (44) coopérant dans ladite zone d'encliquetage (41) avec une contre-rampe (45) de l'autre demi-isolant (39).
  12. 12. Stator selon la revendication 11, caractérisé en ce que des portions des demi-isolants (39) portant respectivement la rampe (44) et la contre-rampe (45) se superposent l'une par rapport à l'autre.
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