FR3072223A1

FR3072223A1 - Machine electrique tournante comprenant des moyens de montage du stator perfectionnes.

Info

Publication number: FR3072223A1
Application number: FR1759499A
Authority: FR
Inventors: Francois Paris; Emmanuel MOTTE
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: FR3072223B1

Abstract

L'invention concerne une machine électrique tournante comprenant un stator (10') agencé dans un carter (12') en deux parties (14',16') serrées axialement par des vis (6'), le stator (10') étant monté en appui sur une surface de portée (141') formée dans une portion en forme de jupe cylindrique (140') d'une première partie (14') du carter par un dispositif de blocage comportant des tiges cylindriques (30') réparties angulairement et traversant axialement le stator, chacune des tiges étant solidarisée aux deux parties du carter par leurs extrémités respectives (31', 32') débouchant de part et d'autre du stator, le stator étant bridé axialement par une précontrainte appliquée sur une surface radiale annulaire d'extrémité (102') du stator par une portion de surface de portée (163') formée en vis-à-vis dans une face radiale d'extrémité (161') de la deuxième partie du carter lorsque celle-ci est serrée à la première partie.

Description

Machine électrique tournante comprenant des moyens de montage du stator perfectionnés

La présente invention se rapporte à une machine électrique tournante et, plus particulièrement, à une machine électrique tournante du type comprenant un stator de forme générale cylindrique annulaire, agencé dans un carter présentant une première et une deuxième parties comportant chacune une face radiale d’extrémité délimitant un plan de joint des deux parties du carter, perpendiculaire à l’axe de la machine et selon lequel les deux parties sont serrées axialement au moyen de vis de serrage, et du type dans lequel le stator est monté en appui sur une surface de portée du stator formée dans une portion en forme de jupe cylindrique de la première partie du carter par l’intermédiaire d’un dispositif de blocage

La figure 1 montre un tel agencement de machine électrique tournante 1, qui est constituée pour l’essentiel par un stator 10 monté dans un carter 12 en deux parties, respectivement une première partie 14, dite carter principal et une deuxième partie 16, dite carter de fermeture, et par un rotor 20. Le carter principal 14 comporte une portion en forme de jupe cylindrique 140 dans laquelle est monté le stator 10.

Le stator 10 est usuellement constitué par un empilage de tôles et il présente une forme générale cylindrique annulaire délimitée par deux surfaces radiales annulaires d’extrémité 101 et 102. Il comporte des excroissances 103, par exemple au nombre de quatre, sensiblement diamétralement opposées deux-à-deux et s’étendant en saillie depuis une périphérie externe du stator 10. Une fois que le stator 10 est disposé dans la portion en forme de jupe cylindrique 140 du carter principal 14, il est connu de mettre en oeuvre des dispositifs de blocage qui assurent un maintien des excroissances 103 par vissage contre une surface de portée 141 du stator formée en vis-à-vis dans la portion en forme de jupe cylindrique 140 du carter principal 14. Plus précisément, chacune des excroissances 103 du stator 10 est percée par un trou 104 perpendiculairement à la surface des tôles du stator 10 pour accueillir un tirant 3 dont l’extrémité fileté 31 est montée vissée dans un trou taraudé correspondant 142 formé dans la surface de portée 141 du stator en vis-à-vis. Le vissage des tirants filetés 3 traversant axialement les excroissances 103 du stator 10, qui prennent appui respectivement sur les surfaces de portée 141 du stator formées en vis-à-vis dans la portion 140 en forme de jupe cylindrique du carter principal 14, permet donc d’assurer la compression axiale du stator 10 et partant, le bridage du stator 10 sur le carter principal 14.

Le carter de fermeture 16 est alors assemblé au carter principal 14. Les deux parties 14 et 16 du carter 12 comportent pour ce faire chacune une face radiale d’extrémité, respectivement 143 et 161, qui délimitent un plan de joint P des deux parties du carter, perpendiculaire à l’axe X-X de la machine et selon lequel elles sont serrées axialement au moyen par exemple de quatre vis de serrage 6 réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe X-X de la machine.

L’assemblage vissé pour la fixation du stator sur le carter principal au moyen des tirants 3 pose un certain nombre de problèmes, notamment en raison du fait que l’assemblage s’applique ici à des éléments non suffisamment rigides, à savoir les tôles magnétiques constituant l’empilement de tôles du stator. Ainsi, lorsque l’assemblage est vissé, la partie serrée de l’assemblage constituée par le stator est le siège d’une contrainte mécanique qui a pour conséquence une réduction de la longueur du stator, typiquement environ 1% de sa longueur initiale, sous l’effet de la tension dans les tirants. Ces déformations du stator sous l’effet de la tension résiduelle dans les tirants est un facteur dégradant pour l’entrefer. De plus, l’entrefer étant positionné en porte-à-faux par rapport à l’axe de la machine, la maîtrise de l’entrefer se trouve d’autant plus dégradé que la longueur de stator augmente, relativement à un stator centré et fretté dans le carter. En outre, la reprise du couple électromagnétique de la machine dépend de l’adéquation du coefficient de frottement entre le carter et les tôles stator avec la tension résiduelle dans les tirants. Or, on a vu que la maîtrise de cette tension est délicate du fait des déformations du stator sous l’effet de cette tension.

Aussi, la présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception de fixation du stator sur le carter, qui permet de remédier au moins en partie aux inconvénients précités.

A cette fin, la machine selon la présente invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que le dispositif de blocage comporte une série de tiges cylindriques réparties angulairement et traversant axialement le stator, chacune des tiges étant destinée à être solidarisée à la première partie du carter ainsi qu’à la deuxième partie du carter par leurs extrémités respectives débouchant de part et d’autre du stator, le stator étant bridé axialement par une précontrainte appliquée sur une surface radiale annulaire d’extrémité du stator par une portion de surface de portée formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité de la deuxième partie du carter lorsque celle-ci est serrée à la première partie de carter par les vis de serrage.

Avantageusement, le stator est bridé axialement par l’intermédiaire d’au moins un élément déformable élastiquement, comprimé axialement entre la surface radiale annulaire d’extrémité du stator et la portion de surface de portée formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité de la deuxième partie du carter.

De préférence, ledit au moins un élément déformable élastiquement comporte une série de rondelles déformables élastiquement, chaque rondelle étant insérée de façon amovible dans une tige respective de la série de tiges cylindriques réparties angulairement.

Avantageusement, chacune des tiges cylindriques est portée par une excroissance respective faisant saillie depuis une périphérie externe du stator.

Avantageusement, les extrémités respectives de chaque tige cylindrique sont agencées pour s’engager dans un logement cylindrique axial correspondant prévu respectivement dans la première partie du carter et dans la deuxième partie du carter.

De préférence, la machine comporte au moins trois tiges cylindriques. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est un schéma illustrant une vue en coupe axiale d’un agencement de machine électrique tournante connu de l’état de la technique et qui a déjà été décrit précédemment ;

- la figure 2 est un schéma illustrant une vue en coupe axiale d’une machine électrique conforme à l’invention ;

- la figure 3 est un schéma illustrant une variante de réalisation de la machine illustrée à la figure 2.

La machine électrique T conforme à l’invention, illustrée à la figure 2, comprend un stator 10’, constitué d’un empilage de tôles magnétiques, et un rotor 20’, montés dans un carter 12’ en deux parties, respectivement une première partie 14’, dite carter principal et une deuxième partie 16’, dite carter de fermeture, assemblées entre elles. Pour ce faire, les deux parties 14’ et 16’ du carter 12’ comportent chacune une face radiale d’extrémité, respectivement 143’ et 16T, qui délimitent un plan de joint P’ des deux parties du carter, perpendiculaire à l’axe X-X de la machine et selon lequel elles sont serrées axialement au moyen par exemple de quatre vis de serrage 6’ réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe X-X de la machine.

Le stator 10’ présente une forme générale cylindrique annulaire délimitée par une première et une deuxième surface radiale annulaire d’extrémité, respectivement 101’ et 102’. Il comporte des excroissances 103’, au nombre de quatre dans l’exemple de réalisation, qui sont sensiblement diamétralement opposées deux-à-deux et qui s’étendent en saillie depuis une périphérie externe du stator 10’. Le rotor 20’ est monté sur un arbre tournant 22’ du rotor 20’ à l’intérieur d’une enceinte cylindrique 24’ délimitée à l’intérieur du stator 10’.

Le carter principal 14’ comporte une portion en forme de jupe cylindrique 140’ destinée à accueillir le stator 10’. Le stator 10’ est monté en appui par sa première surface radiale annulaire d’extrémité 101’ sur une surface de portée 141’ du stator, formée dans la portion en forme de jupe cylindrique 140’ du carter principal 14’, tandis que sa deuxième surface radiale annulaire d’extrémité 102’ opposée vient sensiblement au droit du plan de joint P’ des deux parties 14’ et 16’ du carter 12’. Le stator 10’ est immobilisé axialement par une précontrainte appliquée sur la deuxième surface radiale annulaire d’extrémité 102’ du stator 10’ par une portion de surface de portée 163’ du stator formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité 161’ du carter de fermeture 16’ lorsque ce dernier est assemblé au carter principal 14’ par les vis de serrage 6’.

En outre, le stator 10’ est fixé sur les deux parties 14’ et 16’ du carter 12’ par l’intermédiaire d’une série de tiges cylindriques 30’ traversant axialement le stator 10’ et débouchant de part et d’autre de celui-ci par leurs extrémités respectives 31’ et 32’, destinées à venir être solidarisées au carter principal 14’, d’une part ainsi qu’au carter de fermeture 16’, d’autre part. Plus précisément, chacune des excroissances 103’ du stator 10’ est percée par un trou 104’ perpendiculairement à la surface des tôles du stator 10’, dans lequel vient s’insérer une tige cylindrique respective 30’ de la série de tiges cylindriques.

Les extrémités respectives 31’ et 32’ de chaque tige cylindrique 30’ débouchant de part et d’autre du stator 10’ sont agencées pour venir s’engager dans un logement cylindrique axial correspondant 142’, 162’, prévu respectivement dans le carter principal 14’ et dans le carter de fermeture 16’. Plus précisément, le logement cylindrique axial 142’, destiné à recevoir la première extrémité 31’ d’une tige cylindrique 30’, est formé dans la surface de portée 141’ du stator, formée en vis-à-vis de la première surface radiale annulaire d’extrémité 101’ du stator 10’ dans la portion en forme de jupe cylindrique 140’ du carter principal 14’. Quant au logement cylindrique axial 162’, qui est destiné à recevoir la seconde extrémité 32’ d’une tige cylindrique 30’ traversant axialement le stator 10’, il est formé dans la portion de surface de portée 163’ du stator formée en vis-à-vis de la deuxième surface radiale annulaire d’extrémité 102’ du stator 10’ dans la face radiale d’extrémité 161’ du carter de fermeture 16’.

Ainsi, le stator 10’ est fixé à la fois sur le carter principal 14’ et sur le carter de fermeture 16’ par l’intermédiaire des tiges cylindriques 30’ traversant axialement le stator 10’ et solidarisées sur le carter principal 14’ ainsi que sur le carter de fermeture 16’. Les tiges cylindriques permettent de centrer axialement le stator 10’, ce qui permet de garantir une parfaite maîtrise de l’entrefer sur toute la longueur du stator 10’. Elles permettent en outre d’immobiliser radialement le stator 10’. La reprise du couple C est ainsi assurée et avantageusement partagée entre les tiges cylindriques 30’, fixées sur le carter principal 16’ et sur le carter de fermeture 14’, lesquelles tiges sont sollicitées en cisaillement sur huit points de fixation Pi dans l’exemple de réalisation de la figure 2 avec quatre tiges cylindriques 30’ réparties angulairement. Le nombre de tiges cylindriques et leur section propre est adaptable en fonction du couple à transmettre, mais un nombre minimal de trois est particulièrement avantageux pour créer un appui plan porté par les excroissances du stator.

La figure 3 illustre une variante de réalisation de la machine décrite à la figure 2. Les éléments identiques ou similaires illustrés sur les figures 2 et 3 portent les mêmes signes de référence. Selon cette variante de réalisation, le stator 10’ est serré axialement au moyen d’éléments déformables élastiquement 40’, intercalés entre la deuxième surface annulaire d’extrémité 102’ du stator 10’ et la portion de surface de portée 163’ formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité 161’ du carter de fermeture 16’. Après serrage du carter de fermeture 16’ sur le carter principal 14’ par les vis de serrage 6’, les éléments déformables élastiquement 40’ sont comprimés axialement entre la surface radiale annulaire d’extrémité 102’ du stator et la portion de surface de portée 163’ en vis-à-vis. Ces éléments déformables élastiquement 40’ comprennent par exemple des rondelles élastiques insérées au niveau des extrémités 32’ respectives des tiges cylindriques 30’. Ces éléments permettent de compenser les variations de longueur du stator inhérentes au foisonnement des tôles et à l’usinage des carters et permettent ainsi de garantir l’immobilisation du stator axialement. Ces éléments permettent en outre d’assurer un découplage du stator avec les carters, ce qui est favorable à l’optimisation de la prestation vibro-acoustique NVH (pour Noise, vibration and harshness, en anglais).

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine électrique tournante du type comprenant un stator (10’), de forme générale cylindrique annulaire, agencé dans un carter (12’) présentant une première et une deuxième parties (14’, 16’) comportant chacune une face radiale d’extrémité (143’, 16T) délimitant un plan de joint (P’) des deux parties du carter, perpendiculaire à l’axe (X-X) de la machine et selon lequel les deux parties (14’, 16’) sont serrées axialement au moyen de vis de serrage (6’), et du type dans lequel le stator (10’) est monté en appui sur une surface de portée (14T) du stator formée dans une portion en forme de jupe cylindrique (140’) de la première partie (14’) du carter par l’intermédiaire d’un dispositif de blocage, caractérisée en ce que le dispositif de blocage comporte une série de tiges cylindriques (30’) réparties angulairement et traversant axialement le stator (10’), chacune des tiges (30’) étant destinée à être solidarisée à la première partie (14’) du carter ainsi qu’à la deuxième partie (16’) du carter par leurs extrémités respectives (3T, 32’) débouchant de part et d’autre du stator, le stator étant bridé axialement par une précontrainte appliquée sur une surface radiale annulaire d’extrémité (102’) du stator par une portion de surface de portée (163’) formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité (16T) de la deuxième partie (16’) du carter lorsque celle-ci est serrée à la première partie (14’) de carter par les vis de serrage (6’).
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stator (10’) est bridé axialement par l’intermédiaire d’au moins un élément déformable élastiquement (40’), comprimé axialement entre la surface radiale annulaire d’extrémité (102’) du stator et la portion de surface de portée (163’) formée en vis-à-vis dans la face radiale d’extrémité (161 ’) de la deuxième partie du carter.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un élément déformable élastiquement (40’) comporte une série de rondelles déformables élastiquement, chaque rondelle étant insérée de façon amovible dans une tige respective de la série de tiges cylindriques (30’) réparties angulairement.
4. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des tiges cylindriques (30’) est portée par une excroissance respective (103’) faisant saillie depuis une périphérie externe du stator.
5. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les extrémités respectives (31’, 32’) de chaque tige

5 cylindrique (30’) sont agencées pour s’engager dans un logement cylindrique axial correspondant (142’, 162’) prévu respectivement dans la première partie (14’) du carter et dans la deuxième partie (16’) du carter.
6. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins trois tiges cylindriques (30’).