FR3073339A1 - Machine electrique tournante munie de moyens de blocage de papier isolant d'encoche - Google Patents
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Abstract
L'invention porte principalement sur une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant: - un stator (9) comportant un corps (15) ayant un axe (X2), ledit corps de stator (15) étant muni d'une pluralité de dents (20) délimitant des encoches (23) pour la réception d'un bobinage, - au moins un isolant de bobines (28) disposé sur une face d'extrémité axiale du corps de stator (15), - au moins un papier isolant (27) disposé à l'intérieur d'une encoche (23), le papier isolant (27) étant agencé pour recouvrir une face interne de l'encoche (23), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un moyen de blocage (35) axial du papier d'encoche (23), et en ce qu'un plan passant par le moyen de blocage (35) et par l'axe (X2) du corps de stator (15) traverse l'encoche (23) axialement de part en part sans couper le bobinage à l'intérieur de l'encoche (23).
Description
L’invention porte sur une machine électrique tournante munie de moyens de blocage de papier isolant d'encoche. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les compresseurs électriques de véhicule automobile.
De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor peut être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et peut 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 des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans le corps de rotor.
Par ailleurs, 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 constitué par un empilage de tôles minces formant une culasse en forme de couronne dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir un bobinage.
Le bobinage est obtenu par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Alternativement, un bobinage de type concentrique est constitué par des bobines fermées sur elles-mêmes qui sont enroulées autour des dents du stator. Le bobinage polyphasé de type étoile ou triangle présentent des sorties reliées à une électronique de commande comportant un pont redresseur et/ou un onduleur muni d'éléments de commutation, tels que des transistors de type MOSFET.
Afin d'isoler électriquement le bobinage par rapport au corps de stator, du papier isolant est disposé contre les faces internes des encoches. En outre, des isolants de bobines sont positionnés de part et d'autre du corps de stator. Le bobinage peut ensuite être réalisé par enroulement d'un fil issu d'une aiguille de bobinage autour des dents du stator.
Toutefois, certaines machines électriques, notamment celles utilisées dans un compresseur électrique, présentent de faibles dimensions qui rendent difficile l'opération de bobinage. En particulier, les mouvements de l'aiguille sont susceptibles de déplacer le papier isolant lors de la réalisation de la première spire d'une bobine, ce qui augmente les risques de mauvaise isolation et donc de court-circuit entre le bobinage et le corps de stator.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant:
- un stator comportant un corps ayant un axe, ledit corps de stator étant muni d'une pluralité de dents délimitant des encoches pour la réception d'un bobinage,
- au moins un isolant de bobines disposé sur une face d'extrémité axiale du corps de stator,
- au moins un papier isolant disposé à l'intérieur d'une encoche, le papier isolant étant agencé pour recouvrir une face interne de l'encoche, caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante comporte au moins un moyen de blocage axial du papier d'encoche, et en ce qu'un plan passant par le moyen de blocage et par l'axe du corps de stator traverse l'encoche axialement de part en part sans couper le bobinage à l'intérieur de l'encoche.
L'invention permet ainsi d'éviter le déplacement du papier d'encoche lors de la réalisation des bobines, de sorte que l'on garantit l'isolation du bobinage par rapport au paquet tout en évitant d'interférer avec l'aiguille de bobinage. L'invention autorise également l'utilisation d'un papier isolant plus fin, ce qui permet d'augmenter le taux de remplissage en cuivre des encoches.
Selon une réalisation, un moyen de blocage du papier isolant est disposé sur l'isolant de bobines.
Selon une réalisation, le moyen de blocage du papier isolant est réalisé sous la forme d'un ergot faisant saillie radialement en direction de l'axe, l’ergot étant notamment situé circonférentiellement entre deux dents du stator.
Selon une réalisation, l'ergot est sensiblement centré par rapport à une circonférence externe de l'encoche.
L'ergot est ainsi situé dans l'espace de dégagement de l'aiguille de bobinage situé entre deux dents adjacentes afin de lui permettre de réaliser les spires des bobines autour desdites dents.
Suivant une réalisation, une largeur circonférentielle de l'ergot est sensiblement égale ou inférieure à l'ouverture d'encoche correspondant à l'écart entre deux pieds de dent consécutifs.
Selon une réalisation, un moyen de blocage du papier isolant est disposé sur le corps de stator.
Selon une réalisation, le moyen de blocage du papier isolant est réalisé sous la forme d'une patte faisant saillie radialement en direction de l'axe du corps de stator.
Selon une réalisation, le corps de stator est formé par un paquet de tôles, le moyen de blocage étant ménagé dans au moins une tôle du paquet de tôles.
Selon une réalisation, un moyen de blocage du papier isolant est disposé dans chaque encoche à chaque extrémité axiale du corps de stator.
Selon une réalisation, l'isolant de bobines comporte un dispositif d'indexage par rapport au corps. Cela permet d'assurer un positionnement des moyens de blocage par rapport aux encoches du stator.
Selon une réalisation, le dispositif d'indexage comporte au moins un plot destiné à coopérer avec un trou ménagé dans le paquet. Bien entendu, la structure pourra être inversée, c’est-à-dire que l'on peut prévoir un trou dans l'isolant de bobines destiné à recevoir un plot issu du paquet de tôle.
Selon une réalisation, une rainure est ménagée sur une extrémité axiale du paquet et le dispositif d'indexage coopère avec la rainure.
Selon une réalisation, l'isolant de bobines comporte des creusures de réception de têtes de rivets assurant une fixation de tôles du corps de stator.
Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte un moyen de blocage du papier isolant disposé sur l'isolant de bobines et un moyen de blocage du papier isolant disposé sur le corps de stator.
Le moyen de blocage du papier isolant pourra être disposé sur l'isolant de bobines d'un côté axial du stator et le moyen de blocage du papier isolant pourra être disposé sur le corps de stator de l'autre côté axial.
L'invention a également pour objet un compresseur électrique pour véhicule automobile comportant une machine électrique tournante telle que précédemment définie.
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 est une vue en coupe d'un compresseur électrique comportant une machine électrique tournante selon la présente invention;
La figure 2 montre une vue en perspective éclatée du corps de stator et des isolants de bobines selon l'invention positionnés aux extrémités axiales du corps de stator;
La figure 3 est une vue de dessus du stator muni d'un isolant de bobines selon la présente invention;
La figure 4 est une vue en perspective illustrant une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le corps de stator est muni de moyens de blocage du papier isolant selon l'invention;
La figure 5 montre une vue en perspective du rotor de la machine électrique tournante 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 compresseur électrique 1 comportant une turbine 2 munie d'ailettes 3 apte à aspirer, via une entrée 4, de l'air non-comprimé issu d'une source d'air (non représentée) et à refouler de l'air comprimé via la sortie 5 après passage dans une volute référencée 6. La sortie 5 pourra être reliée à un répartiteur (non représenté) situé en amont du moteur thermique afin d'optimiser le remplissage des cylindres du moteur thermique. En l'occurrence, l'aspiration de l'air est réalisée suivant une direction axiale, c’est-à-dire suivant l'axe X1 de la turbine 2, et le refoulement est réalisé suivant une direction radiale perpendiculaire à l'axe X1 de la turbine 2. En variante, l'aspiration est radiale, tandis que le refoulement est axial. Alternativement, l'aspiration et le refoulement sont réalisés suivant une même direction par rapport à l'axe de la turbine (axiale ou radiale).
A cet effet, la turbine 2 est entraînée par une machine électrique 7 montée à l'intérieur du carter 8. Cette machine électrique 7 comporte un stator 9, qui pourra être polyphasé, entourant un rotor 10 avec présence d'un entrefer 11. Ce stator 9 est monté dans le carter 8 configuré pour porter à rotation un arbre 12 par l'intermédiaire de roulements 13. L'arbre 12 est lié en rotation avec la turbine 2 ainsi qu'avec le rotor 10. Le stator 9 est monté dans le carter 8 par exemple par frettage.
Afin de minimiser l'inertie de la turbine 2 lors d'une demande d'accélération de la part du conducteur, la machine électrique 7 présente un temps de réponse court compris entre 100 ms et 600 ms, notamment compris entre 200 ms et 400 ms, par exemple étant de l’ordre de 200ms pour passer de 0 ou 5000 à 80000 tours/min. De préférence, la tension d’utilisation est de 12V ou 48V ou encore 300V. De préférence, la machine électrique 7 est apte à fournir un pic de courant, c’est-à-dire un courant délivré sur une durée continue inférieure à 3 secondes, compris entre 150 A et 400 A, notamment entre 180 A et 250 A.
En variante, la machine électrique 7 est apte à fonctionner en mode alternateur, ou est une machine électrique de type réversible.
Le stator 9 comporte un corps 15 visible sur la figure 5 et un bobinage 16 représenté de façon schématique sur la figure 3. Le corps de stator 15 d'axe X2 consiste en un empilement axial de tôles planes 17. Les tôles 17 sont maintenues par des organes de fixation pour formation d’un ensemble manipulable et transportable. A cet effet, une pluralité de trous de fixation sont réalisés dans le corps de stator 15 pour autoriser chacun le passage d'organes de fixation, tels que des rivets 18. En variante, les tôles 17 pourront être maintenues entre elles par boutonnage, ou collage, ou soudure laser.
Plus précisément, le corps de stator 15 comporte des dents 20 réparties angulairement de manière régulière sur une périphérie interne d'une culasse
21. Ces dents 20 délimitent des encoches 23 pour la réception du bobinage 16, de telle façon que chaque encoche 23 est délimitée par deux dents 20 successives. La culasse 21 correspond ainsi à la portion annulaire externe pleine du corps 15 qui s'étend entre le fond des encoches 23 et la périphérie externe du stator 9.
Les encoches 23 débouchent axialement dans les faces d'extrémité axiales du corps 15. Les encoches 23 sont également ouvertes radialement dans la face interne du corps 15.
De préférence, le stator 9 est muni de pieds de dents 24 du côté des extrémités libres des dents 20. Chaque pied de dent 24 s'étend circonférentiellement de part et d'autre d'une dent 20 correspondante.
Pour obtenir le bobinage 16, plusieurs enroulements de phase sont formés par des bobines 26, ici au nombre de six, montées chacune autour d'une dent 20, tel que cela est illustré par la figure 3. Chaque bobine 26 est formée à partir à partir d'un fil électriquement conducteur. En l'occurrence, le bobinage 16 est du type triphasé, chaque phase étant notamment réalisée par deux bobines 26 diamétralement opposées.
L'isolation électrique entre le paquet de tôles 15 et les bobines 26 est assurée par des papiers isolants 27 disposés à l'intérieur d'une encoche 23. Chaque papier isolant 27 est agencé pour recouvrir une face interne de l'encoche 23. En outre, comme on peut le voir sur la figure 2, un isolant de bobines 28, réalisé dans un matériau électriquement isolant, est disposé sur chaque face d'extrémité axiale du corps de stator 15.
Plus précisément, un isolant de bobines 28 comporte une portion 30 globalement annulaire destinée à être positionnée suivant une circonférence de la culasse 21, et une pluralité de bras 31 destinés à être positionnés chacun le long d'une face d'extrémité d'une dent 20. La portion annulaire 30 et les bras 31 sont réalisés dans un matériau électriquement isolant.
Un bras 31 est destiné à être positionné entre une face d'extrémité d'une dent 20 et une bobine 26 correspondante. Les bras 31 assurent ainsi une isolation électrique entre les bobines 26 et le corps de stator 15. Les bras 31 sont de préférence munis chacun d'un rebord 32 s'étendant du côté de leur extrémité libre destiné à coopérer avec un pied de dent 20 correspondant.
En outre, des moyens de blocage 35 assurent un blocage axial des papiers isolants 27 positionnés dans les encoches 23. Ces moyens de blocage 35 sont avantageusement disposés sur l'isolant de bobines 28.
Comme on peut le voir sur la figure 3, un moyen de blocage 35 est disposé de telle façon qu'un plan passant P par le moyen de blocage 35 et par l'axe X2 du corps de stator 15 traverse l'encoche 23 axialement de part en part sans couper le bobinage 16 à l'intérieur de l'encoche 23.
En l'occurrence, un moyen de blocage 35 est réalisé sous la forme d'un ergot 36 faisant saillie radialement en direction de l'axe X2. Chaque ergot 36 est situé en périphérie interne de la portion annulaire 30 entre deux bras 31 de l'isolant de bobines 28. Autrement dit, l'ergot 36 est situé circonférentiellement entre deux dents 20 du stator. Etant donné que l'on installe un isolant de bobines 28 à chaque extrémité axiale du corps de stator 15, on dispose de deux ergots 36 par encoche 23, chaque ergot 36 étant situé à une extrémité axiale de l'encoche 23 correspondante.
L'ergot 36 est sensiblement centré par rapport à une circonférence externe de l'encoche 23 correspondant au fond de l'encoche 23. L'ergot 36 est ainsi situé dans l'espace de dégagement de l'aiguille de bobinage 16 situé entre deux dents 20 adjacentes afin de lui permettre de réaliser les spires des bobines 26 autour desdites dents 20.
Avantageusement, une largeur circonférentielle de l'ergot 36 est sensiblement égale ou inférieure à l'ouverture d'encoche correspondant à l'écart entre deux pieds de dent 24 consécutifs.
Comme cela est montré sur la figure 2, l'isolant de bobines 28 comporte en outre un dispositif d'indexage 40 par rapport au corps de stator 15 pour assurer un positionnement sous contrôle des moyens de blocage 35 par rapport aux encoches 23 du stator 9.
Le dispositif d'indexage 40 comporte des plots 41 destinés à coopérer avec des trous 42 correspondants ménagés dans le paquet de tôles 15. Bien entendu, la structure pourra être inversée, c’est-à-dire que l'on peut prévoir des trous 42 dans l'isolant de bobines 28 destinés à recevoir chacun un plot 41 issu du paquet de tôle 15.
En outre, l'isolant de bobines 28 comporte avantageusement des creusures pour recevoir les têtes des rivets 18 assurant la fixation des tôles du corps de stator 15.
L'isolant de bobines 28 est réalisé de préférence par moulage, de sorte que ses différentes parties (portion annulaire 30, bras 31, rebords 32, ergots 36, plots d'indexage 41) sont réalisées d'un seul tenant.
Alternativement, comme on peut le voir sur la figure 4, les moyens de blocage 35 du papier isolant 27 sont disposés sur le corps de stator 15 à chaque extrémité axiale des encoches 23. II existe deux moyens de blocage 35 par encoche 23, un moyen de blocage 35 étant disposé dans chaque encoche 23 à chaque extrémité axiale du corps de stator 15.
Les moyens de blocage 35 sont réalisés sous la forme de pattes 46 faisant saillie radialement en direction de l'axe X2 du corps de stator 15. Une patte est ménagée dans au moins une tôle du paquet de tôles. De préférence, une patte 46 est formée par plusieurs tôles, par exemple entre trois et cinq tôles.
En variante, il est possible de prévoir un moyen de blocage (ergot 36) disposé sur l'isolant de bobines 28 et un moyen de blocage (patte 46) disposé sur le corps de stator 15. L'ergot 36 pourra être disposé sur l'isolant de bobines 28 d'un côté axial du stator 9 et la patte 46 pourra être disposée sur le corps de stator 15 de l'autre côté axial du stator 9.
Par ailleurs, le rotor 10 d'axe de rotation X3 montré en détails sur la figure 5 est à aimants permanents. Le corps de rotor 48 comporte un paquet de tôle constitué par un empilage axial de tôles. Le corps de rotor 48 peut être lié en rotation à l’arbre 12 de différentes manières, par exemple par emmanchement en force de l’arbre 12 cannelé à l’intérieur de l’ouverture centrale 49 du rotor 10, ou à l’aide d’un dispositif à clavette.
Le rotor 10 de type à aimants enterrés comporte une pluralité de cavités 51 dans chacune desquelles est logé au moins un aimant permanent 52. Les aimants 52 sont à aimantation radiale, c’est-à-dire que les deux faces parallèles l'une par rapport à l'autre ayant une orientation orthoradiale sont magnétisées de manière à pouvoir générer un flux magnétique suivant une orientation radiale par rapport à l'axe X3.
En outre, le maintien d'un aimant 52 à l'intérieur de la cavité 51 correspondante pourra être assuré à l'aide de languettes déformables 53 appliquant un effort de maintien orthoradial sur l'aimant 52. En variante, d'autres moyens pourront être utilisés, tels que des ressorts, et ils pourront être disposés indifféremment contre l'une des quatre faces de l'aimant 52 à l'intérieur de la cavité 51.
Les aimants 52 sont de préférence réalisés en terre rare afin de maximiser la puissance magnétique de la machine 7. En variante, ils pourront toutefois être réalisés en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine électrique 7. Alternativement, les aimants 52 peuvent être de nuances différentes pour réduire les coûts.
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 (10)
1. Machine électrique tournante (7), notamment pour véhicule automobile, comportant:
- un stator (9) comportant un corps (15) ayant un axe (X2), ledit corps de stator (15) étant muni d'une pluralité de dents (20) délimitant des encoches (23) pour la réception d'un bobinage (16),
- au moins un isolant de bobines (28) disposé sur une face d'extrémité axiale du corps de stator (15),
- au moins un papier isolant (27) disposé à l'intérieur d'une encoche (23), le papier isolant (27) étant agencé pour recouvrir une face interne de l'encoche (23), caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante (7) comporte au moins un moyen de blocage (35) axial du papier d'encoche (23), et en ce qu'un plan (P) passant par le moyen de blocage (35) et par l'axe (X2) du corps de stator (15) traverse l'encoche (23) axialement de part en part sans couper le bobinage (16) à l'intérieur de l'encoche (23).
2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moyen de blocage (35) du papier isolant (27) est disposé sur l'isolant de bobines (28).
3. Machine électrique tournante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de blocage (35) du papier isolant (27) est réalisé sous la forme d'un ergot (36) faisant saillie radialement en direction de l'axe (X2), l’ergot (36) étant notamment situé circonférentiellement entre deux dents (20) du stator (9).
4. Machine électrique tournante selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ergot (36) est sensiblement centré par rapport à une circonférence externe de l'encoche (23).
5. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un moyen de blocage (35) du papier isolant (27) est disposé sur le corps de stator (15).
6. Machine électrique tournante selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de blocage (35) du papier isolant (27) est réalisé sous la forme d'une patte (46) faisant saillie radialement en direction de l'axe (X2) du corps de stator (15).
7. Machine électrique tournant selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le corps de stator (15) est formé par un paquet de tôles (17), le moyen de blocage (35) étant ménagé dans au moins une tôle du paquet de tôles.
8. Machine électrique tournante selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'un moyen de blocage (35) du papier isolant (27) est disposé dans chaque encoche (23) à chaque extrémité axiale du corps de stator (15).
9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'isolant de bobines (28) comporte un dispositif d'indexage (40) par rapport au corps.
10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'isolant de bobines (28) comporte des creusures (45) de réception de têtes de rivets (18) assurant une fixation de tôles du corps de stator (15).
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1760463A Active FR3073339B1 (fr) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Machine electrique tournante munie de moyens de blocage de papier isolant d'encoche |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3073339B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120153767A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Zhongshan Broad-Ocean Motor Co., Ltd. | Mounting structure for slot paper in a motor stator |
| FR2991831A1 (fr) * | 2012-06-12 | 2013-12-13 | Valeo Equip Electr Moteur | Element isolant pour stator de machine electrique |
| US20150349600A1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-12-03 | Robert Bosch Gmbh | Electric machine with a stator and a rotor |
-
2017
- 2017-11-08 FR FR1760463A patent/FR3073339B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120153767A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Zhongshan Broad-Ocean Motor Co., Ltd. | Mounting structure for slot paper in a motor stator |
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| US20150349600A1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-12-03 | Robert Bosch Gmbh | Electric machine with a stator and a rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3073339B1 (fr) | 2020-08-14 |
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