FR3087304A1 - STATOR TOOTH FOR ASSOCIATED ELECTRIC MACHINE, HEAD AND STATOR - Google Patents
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Abstract
La dent statorique pour machine électrique comprend une enveloppe (12) s'étendant entre une première face (13) comportant des moyens de fixation à une culasse statorique et une deuxième face (14) opposée. L'enveloppe loge un ou plusieurs matériaux conducteurs configurés pour diriger le flux magnétique de la machine en fonctionnement d'une desdites face à l'autre.The stator tooth for an electric machine comprises a casing (12) extending between a first face (13) comprising means for fixing to a stator yoke and an opposite second face (14). The casing houses one or more conductive materials configured to direct the magnetic flux of the machine in operation from one of said faces to the other.
Description
Dent statorique pour machine électrique, culasse et stator associésStator tooth for electric machine, associated cylinder head and stator
La présente invention concerne une machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile électrique ou hybride.The present invention relates to a rotary electrical machine, in particular for an electric or hybrid motor vehicle.
La présente invention concerne plus particulièrement un stator comprenant des dents fixées sur une culasse statorique.The present invention relates more particularly to a stator comprising teeth fixed on a stator yoke.
Les machines électriques tournantes génèrent des pertes sous forme de chaleur causées notamment par les courants de Foucault. Dans les parties conductrices du flux magnétique d’une telle machine, le champ magnétique crée un échauffement d’une part parce que des courants induits dits courants de Foucault y circulent en court-circuit et, d’autre part, parce qu’elles présentent une résistance à la circulation du flux. Pour lutter contre ce phénomène, ces parties conductrices du stator et du rotor sont presque systématiquement constituées d’un empilage de tôles fines isolées électriquement les unes des autres et orientées dans le sens du champ magnétique.Rotating electrical machines generate losses in the form of heat caused in particular by eddy currents. In the conductive parts of the magnetic flux of such a machine, the magnetic field creates a heating on the one hand because induced currents called eddy currents circulate there in short-circuit and, on the other hand, because they present resistance to flow circulation. To combat this phenomenon, these conductive parts of the stator and the rotor are almost systematically made up of a stack of thin sheets electrically isolated from one another and oriented in the direction of the magnetic field.
Dans les machines électriques où le ou les rotors comprennent des aimants permanents dont les caractéristiques magnétiques dépendent de la température, le rendement de la machine électrique dépend notamment de la magnétisation du ou des rotors.In electrical machines where the rotor or rotors comprise permanent magnets whose magnetic characteristics depend on the temperature, the efficiency of the electrical machine depends in particular on the magnetization of the rotor (s).
En effet, si la température du ou des rotors est supérieure à une température critique, les aimants perdent leur propriété magnétique de manière irréversible. En outre des courants de Foucault circulent dans les aimants contribuant à leur échauffement.In fact, if the temperature of the rotor (s) is higher than a critical temperature, the magnets irreversibly lose their magnetic property. In addition, eddy currents circulate in the magnets contributing to their heating.
De plus, la chaleur générée par la machine électrique diminue le rendement global de la machine.In addition, the heat generated by the electric machine decreases the overall efficiency of the machine.
Dans une machine électrique tournante à flux axial à rotor central, le rotor est disposé entre deux stators, le rotor et les stators dissipant de la chaleur.In a rotating axial flow electric machine with central rotor, the rotor is arranged between two stators, the rotor and the stators dissipating heat.
Par conséquent, le rotor est chauffé par les courants induits le traversant et par la chaleur rayonnant des stators.Consequently, the rotor is heated by the induced currents passing through it and by the heat radiating from the stators.
Le document GB2482928 divulgue une machine électrique tournante à flux axial à stator central, c’est-à-dire dans laquelle le stator est disposé entre deux rotors comprenant des aimants.Document GB2482928 discloses a rotary axial flow electric machine with a central stator, that is to say in which the stator is disposed between two rotors comprising magnets.
Comme les rotors sont disposés aux extrémités de la machine, ils sont refroidis par de l’air frais.As the rotors are arranged at the ends of the machine, they are cooled by fresh air.
Ce document divulgue, en outre, que le stator central comprend un disque en matériau plastique composite, supportant des plots statoriques en poudre ferreuse compressée et frittée dont les grains sont enrobés d’un matériau isolant électrique, ce qui diminue leur résistance au flux magnétique les traversant.This document further discloses that the central stator comprises a disc made of composite plastic material, supporting stator pads in compressed and sintered ferrous powder, the grains of which are coated with an electrical insulating material, which reduces their resistance to magnetic flux. crossing.
Les courants induits responsables de l’échauffement du stator y sont de ce fait diminués.The induced currents responsible for the heating of the stator are thereby reduced there.
Cependant, les pertes magnétiques des rotors sont augmentées par le débouclage des flux magnétiques par les plaques support des aimants.However, the magnetic losses of the rotors are increased by the unwinding of the magnetic fluxes by the support plates of the magnets.
On pourra également se référer au document FR 3 006 124 qui divulgue une machine électrique tournante à flux axial à rotor central.Reference may also be made to document FR 3 006 124 which discloses a rotary axial flow electric machine with central rotor.
Le rotor comprend un disque comprenant des ouvertures disposées de façon circonférentielle et logeant des aimants.The rotor includes a disc having apertures arranged circumferentially and accommodating magnets.
Cette configuration permet de limiter l’échauffement du rotor.This configuration limits the heating of the rotor.
Cependant, le rotor est chauffé par la chaleur rayonnant des stators.However, the rotor is heated by the heat radiating from the stators.
Il est proposé de pallier les inconvénients liés à une machine électrique tournante selon l’état de la technique, notamment en limitant l’échauffement du ou des stators englobant le rotor.It is proposed to overcome the drawbacks associated with a rotary electrical machine according to the state of the art, in particular by limiting the heating of the stator or stators including the rotor.
Au vu de ce qui précède l’invention a pour objet une dent statorique pour machine électrique comprenant une enveloppe s’étendant entre une première face comportant des moyens de fixation à une culasse statorique et une deuxième face opposée.In view of the foregoing the invention relates to a stator tooth for an electric machine comprising a casing extending between a first face comprising means for fixing to a stator yoke and a second opposite face.
L’enveloppe loge un ou plusieurs matériaux conducteurs configurés pour diriger le flux magnétique de la machine en fonctionnement d’une desdites face à l’autre.The envelope houses one or more conductive materials configured to direct the magnetic flux of the machine in operation from one of said faces to the other.
De préférence, l’enveloppe est en tôle amagnétique emboutie.Preferably, the envelope is made of stamped non-magnetic sheet.
Avantageusement, la première face comprend au moins une languette destinée à être fixée sur la culasse.Advantageously, the first face comprises at least one tab intended to be fixed on the cylinder head.
Selon une autre caractéristique, la seconde face comprend au moins un rabat pour immobiliser selon une direction axiale un bobinage préassemblé inséré entre la languette et le rabat.According to another characteristic, the second face comprises at least one flap for immobilizing in an axial direction a preassembled winding inserted between the tongue and the flap.
De préférence, la dent comprend en outre un bobinage préassemblé inséré sur la surface périphérique extérieure de l’enveloppe.Preferably, the tooth further comprises a pre-assembled coil inserted on the outer peripheral surface of the envelope.
Avantageusement, le bobinage préassemblé comprend une armature support sur laquelle est enroulé un fil comprenant plusieurs brins maintenus dans une enveloppe isolante formant des spires.Advantageously, the preassembled winding comprises a support frame on which is wound a wire comprising several strands held in an insulating envelope forming turns.
Selon un premier mode de réalisation, le matériau conducteur comprend des aiguilles s’étendant de la première à la deuxième face.According to a first embodiment, the conductive material comprises needles extending from the first to the second face.
De préférence, les aiguilles sont en matériau perméable à un champ magnétique et à grain orienté selon la longueur des aiguilles.Preferably, the needles are made of material permeable to a magnetic field and with a grain oriented along the length of the needles.
Avantageusement, la surface périphérique de chaque aiguille qui n’est pas délimitée par la première et la deuxième face est enduite d’une matière isolante.Advantageously, the peripheral surface of each needle which is not delimited by the first and the second face is coated with an insulating material.
De préférence, les interstices entre les aiguilles et l’enveloppe sont remplis de colle.Preferably, the gaps between the needles and the envelope are filled with glue.
Selon un deuxième mode de réalisation, le matériau conducteur comprend des tôles fines s’étendant de la première à la deuxième face et empilées les unes sur les autres.According to a second embodiment, the conductive material comprises thin sheets extending from the first to the second face and stacked on top of each other.
De préférence, les interstices entre les tôles fines et l’enveloppe sont remplis de colle.Preferably, the gaps between the thin sheets and the casing are filled with glue.
Selon un troisième mode de réalisation, la dent comporte un plot monobloc, le matériau conducteur étant réalisé par compactage d’une poudre ferreuse enrobée d’isolant électrique.According to a third embodiment, the tooth comprises a monobloc stud, the conductive material being produced by compacting a ferrous powder coated with electrical insulator.
De préférence, le matériau conducteur comprend en outre des extensions latérales s’étendant vers l’extérieur de l’enveloppe et comprenant des évidements destinés à loger des agrafes fixées sur la culasse.Preferably, the conductive material further comprises lateral extensions extending towards the outside of the envelope and comprising recesses intended to accommodate staples fixed to the cylinder head.
L’invention a aussi pour objet une culasse comprenant au moins une dent statorique telle que définie précédemment et un stator pour machine électrique à rotor central comprenant une telle culasse, et une machine électrique à flux axial à rotor central comprenant un tel stator.The invention also relates to a cylinder head comprising at least one stator tooth as defined above and a stator for an electric machine with central rotor comprising such a cylinder head, and an electric axial flow machine with central rotor comprising such a stator.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 illustre une vue en coupe d’une machine électrique tournante à flux axial à rotor central selon l’invention ;FIG. 1 illustrates a sectional view of a rotary axial flow electric machine with central rotor according to the invention;
la figure 2 illustre une vue de la culasse et de dents statoriques selon l’invention ;Figure 2 illustrates a view of the cylinder head and stator teeth according to the invention;
les figures 3 et 4 illustrent un premier mode de réalisation d’une dent statorique selon l’invention ;Figures 3 and 4 illustrate a first embodiment of a stator tooth according to the invention;
la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation d’une dent statorique selon l’invention ; et la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation d’une dent formée d’un plot statorique selon l’invention.FIG. 5 illustrates a second embodiment of a stator tooth according to the invention; and FIG. 6 illustrates a third embodiment of a tooth formed from a stator pad according to the invention.
On se réfère à la figure 1 qui illustre une vue en coupe d’une machine électrique 1 tournante à flux axial à rotor central selon une direction axiale. Cette machine est dans cet exemple de réalisation de l’invention, un moteur de traction pour véhicule électrique ou hybride.Referring to Figure 1 which illustrates a sectional view of an electric machine 1 rotating axial flow with central rotor in an axial direction. In this exemplary embodiment of the invention, this machine is a traction motor for an electric or hybrid vehicle.
La machine électrique 1 comprend un carter 2 comprenant deux stators 3a et 3b d’architecture identique entourant un rotor 4 et un axe (A) confondu avec l’axe de rotation du rotor 4.The electric machine 1 comprises a casing 2 comprising two stators 3a and 3b of identical architecture surrounding a rotor 4 and an axis (A) coincident with the axis of rotation of the rotor 4.
Chaque stator 3a et 3b est séparé du rotor par un entrefer ENT.Each stator 3a and 3b is separated from the rotor by an air gap ENT.
Le rotor 4 est guidé par des roulements à billes 5 et 6 supportés par le carter 2.The rotor 4 is guided by ball bearings 5 and 6 supported by the casing 2.
Le rotor 4 comprend un moyeu 7 sur lequel est fixé un disque 8 comprenant des ouvertures disposées de façon circonférentielle et logeant des aimants 9 préférentiellement segmentés et isolés électriquement pour limiter les courants induits dans les aimants.The rotor 4 comprises a hub 7 on which is fixed a disc 8 comprising openings arranged circumferentially and housing magnets 9 preferably segmented and electrically insulated to limit the currents induced in the magnets.
L’échauffement du rotor 4 est ainsi diminué.The heating of the rotor 4 is thus reduced.
Le disque est réalisé préférentiellement en matériau composite, par exemple en polymère renforcé de fibres, réduisant ainsi les courants de Foucault. Le disque est préférentiellement cerclé d’une frette pour améliorer sa tenue mécanique.The disc is preferably made of composite material, for example of fiber-reinforced polymer, thus reducing the eddy currents. The disc is preferably surrounded by a hoop to improve its mechanical strength.
Le rotor 4 est positionné axialement entre les stators 3a et 3b de manière à obtenir des entrefers d’épaisseur équivalente. Pour cela une cale de réglage est prévue d’un côté, par exemple à droite. Des mesures sont prises pour déterminer l’épaisseur de la cale. Pour un maintien du rotor dans cette position un ressort est placé derrière le roulement opposé à la cale.The rotor 4 is positioned axially between the stators 3a and 3b so as to obtain air gaps of equivalent thickness. For this, an adjustment shim is provided on one side, for example on the right. Measurements are taken to determine the thickness of the shim. To keep the rotor in this position, a spring is placed behind the bearing opposite the shim.
Les stators sont centrés l’un et l’autre dans deux demi-carters et maintenus en appui axial par un dispositif de goujons, soudé sur la culasse 10 et d’écrous répartis régulièrement et circonférentiellement sur la culasse 10.The stators are centered one and the other in two half-casings and maintained in axial support by a device of studs, welded on the cylinder head 10 and of nuts distributed regularly and circumferentially on the cylinder head 10.
Pour le refroidissement des stators 3a et 3b, des chambres d’eau sont aménagées dans chaque carter. Les étanchéités de ces chambres sont assurées par des joints toriques.To cool stators 3a and 3b, water chambers are provided in each casing. These rooms are sealed by O-rings.
Comme les stators 3a et 3b sont d’architecture identique, seul le stator 3a est détaillé par la suite.As the stators 3a and 3b are of identical architecture, only the stator 3a is detailed below.
Le stator 3a comprend une culasse 10 sur laquelle sont disposés des dents statoriques 11 toutes identiques.The stator 3a comprises a cylinder head 10 on which are arranged identical stator teeth 11.
La culasse 10 a une épaisseur constante et comprend par exemple une tôle fine dont la surface est isolée électriquement et enroulée en colimaçon avec un grain d’acier orienté dans le sens d'enroulement. En variante la culasse est en grain d’acier non orienté. Ainsi en fonctionnement, le flux magnétique qui doit circuler entre deux dents adjacentes, suivra l’orientation donnée par l’enroulement de la tôle. En variante un autre matériau magnétiquement conducteur que l’acier est utilisé.The cylinder head 10 has a constant thickness and comprises, for example, a thin sheet whose surface is electrically insulated and wound in a spiral shape with a steel grain oriented in the winding direction. As a variant, the cylinder head is made of non-oriented steel grain. Thus in operation, the magnetic flux which must circulate between two adjacent teeth, will follow the orientation given by the winding of the sheet. Alternatively another magnetically conductive material than steel is used.
Les figures 2, 3 et 4 illustrent une vue de la culasse 10 comprenant un premier mode de réalisation préférentiel d’une dent statorique 11, et une coupe partielle de la culasse 10 et d’une dent statorique 11 selon la direction III-ΠΙ représentée sur la figure 2.Figures 2, 3 and 4 illustrate a view of the cylinder head 10 comprising a first preferred embodiment of a stator tooth 11, and a partial section of the cylinder head 10 and a stator tooth 11 in the direction III-ΠΙ shown in figure 2.
On se réfère plus particulièrement à la figure 3.We refer more particularly to FIG. 3.
La dent statorique 11 comprend une enveloppe 12 s’étendant entre une première face 13 fixée sur la culasse 10 et une deuxième face 14. Ces faces sont orthogonales à la direction axiale (axe de rotation (A) du rotor).The stator tooth 11 comprises an envelope 12 extending between a first face 13 fixed on the cylinder head 10 and a second face 14. These faces are orthogonal to the axial direction (axis of rotation (A) of the rotor).
L’enveloppe 12 loge un ou plusieurs matériaux conducteurs.The casing 12 houses one or more conductive materials.
Selon le premier mode de réalisation préférentiel, le matériau conducteur comprend des aiguilles 15. L’enveloppe 12 est par exemple triangulaire isocèle dont les sommets sont arrondis et dont les côtés de même longueur sont orientés de sorte que la dent soit symétrique par rapport à un axe de symétrie (B). Le sommet commun aux deux côtés de même longueur est orienté vers l’axe (A).According to the first preferred embodiment, the conductive material comprises needles 15. The envelope 12 is for example isosceles triangular whose vertices are rounded and whose sides of the same length are oriented so that the tooth is symmetrical with respect to a axis of symmetry (B). The vertex common to the two sides of the same length is oriented towards the axis (A).
Les aiguilles 15 s’étendent de la première face 13 vers la deuxième face 14. Plus précisément les aiguilles 15 s’étendent selon la direction axiale. Leur longueur est de préférence sensiblement égale à la dimension axiale de l’enveloppe 12, elle-même supérieure à l’épaisseur de la culasse 10. Le diamètre (ou les dimensions de la section dans le cas où elles ne sont pas cylindriques) des aiguilles est de l’ordre de 0,5mm de préférence, et de préférence inférieur à 1mm. Il peut être plus petit que 0,5mm, et dépend de la fréquence d’utilisation de la machine tournante 1. Par exemple à 1000Hz, un diamètre inférieur à 0,3mm est préférable.The needles 15 extend from the first face 13 towards the second face 14. More precisely, the needles 15 extend in the axial direction. Their length is preferably substantially equal to the axial dimension of the casing 12, itself greater than the thickness of the cylinder head 10. The diameter (or the dimensions of the section in the case where they are not cylindrical) of the needles is of the order of 0.5mm preferably, and preferably less than 1mm. It can be smaller than 0.5mm, and depends on the frequency of use of the rotary machine 1. For example at 1000Hz, a diameter less than 0.3mm is preferable.
L’ensemble des aiguilles de la dent statorique 11 présente selon une coupe axiale une forme sensiblement trapézoïdale ou triangulaire à coins arrondis. La périphérie de l’enveloppe 12 forme un ruban dont la largeur s’étend selon la direction axiale entre les faces 13 et 14 et la longueur s’étend angulairement tout autour de la forme dessinée par les aiguilles de la dent statorique 11. L’enveloppe 12 comprend néanmoins des languettes 16 positionnées perpendiculairement au ruban formé par cette périphérie de l’enveloppe 12, sur la surface de la culasse 10 orthogonale à l’axe (A). De même des rabats 22 positionnés perpendiculairement au ruban formé par cette périphérie maintiennent le bobinage 17 assemblé autour du ruban.The set of needles of the stator tooth 11 has, in an axial section, a substantially trapezoidal or triangular shape with rounded corners. The periphery of the envelope 12 forms a ribbon whose width extends in the axial direction between the faces 13 and 14 and the length extends angularly all around the shape drawn by the needles of the stator tooth 11. The envelope 12 nevertheless comprises tongues 16 positioned perpendicular to the ribbon formed by this periphery of envelope 12, on the surface of cylinder head 10 orthogonal to axis (A). Similarly flaps 22 positioned perpendicular to the ribbon formed by this periphery maintain the winding 17 assembled around the ribbon.
L’enveloppe 12 est réalisée par exemple par emboutissage d’une tôle amagnétique.The envelope 12 is produced for example by stamping a non-magnetic sheet.
Les aiguilles 15 sont par exemple cylindriques et réalisées de préférence en un matériau perméable à un champ magnétique et à grain orienté dans le sens de leur longueur, par exemple en acier magnétique. Bien entendu la section des aiguilles peut être de forme différente, par exemple polygonale.The needles 15 are for example cylindrical and preferably made of a material permeable to a magnetic field and grain oriented in the direction of their length, for example magnetic steel. Of course the section of the needles can be of different shape, for example polygonal.
La surface périphérique de chaque aiguille 15 qui n’est pas délimitée par les première et deuxième faces 13 et 14 est enduite d’une matière isolante (non représentée), par exemple un vernis, de sorte que les aiguilles 15 soient magnétiquement en contact avec la culasse 10, et qu’un champ magnétique puisse transiter de la culasse 10 vers le rotor 4 par les aiguilles 15 et l’entrefer ENT. Autrement dit les aiguilles sont de préférence directement en contact avec la culasse 10 sans matière isolante les séparant.The peripheral surface of each needle 15 which is not delimited by the first and second faces 13 and 14 is coated with an insulating material (not shown), for example a varnish, so that the needles 15 are magnetically in contact with the yoke 10, and that a magnetic field can pass from the yoke 10 to the rotor 4 through the needles 15 and the air gap ENT. In other words the needles are preferably directly in contact with the yoke 10 without insulating material separating them.
Les interstices entre les aiguilles 15 et l’enveloppe 12 sont remplis de colle, par exemple une résine (non représentée). Cette colle a des propriétés d’isolant électrique et de conducteur thermique, en plus de la fonction de collage.The gaps between the needles 15 and the casing 12 are filled with glue, for example a resin (not shown). This adhesive has electrical insulating and thermal conductive properties, in addition to the bonding function.
L’isolation des aiguilles 15 entre elles et avec l’enveloppe 12 permet de réduire les courants induits responsables de l’échauffement du stator 3a.The insulation of the needles 15 between them and with the casing 12 makes it possible to reduce the induced currents responsible for the heating of the stator 3a.
La première face 13 comprend les languettes 16 fixées sur la culasse 10 de manière à solidariser la dent 11 sur la culasse 10.The first face 13 comprises the tongues 16 fixed on the cylinder head 10 so as to secure the tooth 11 on the cylinder head 10.
Chaque languette 16 est par exemple fixée sur la culasse 10 par une soudure laser traversant ladite languette. Préférentiellement trois languettes 16 fixent l’enveloppe contenant les aiguilles à la culasse 10, une languette 16 située à la périphérie radiale externe de la dent 11 et deux languettes 16 latérales situées de part et d’autre de la dent 11 dans la direction angulaire.Each tongue 16 is for example fixed on the cylinder head 10 by a laser weld passing through said tongue. Preferably three tabs 16 fix the envelope containing the needles to the yoke 10, a tab 16 located at the outer radial periphery of the tooth 11 and two lateral tabs 16 located on either side of the tooth 11 in the angular direction.
La dent statorique 11 comprend en outre un bobinage préassemblé 17 inséré sur la surface périphérique extérieure de l’enveloppe 12.The stator tooth 11 further comprises a preassembled coil 17 inserted on the outer peripheral surface of the casing 12.
Le bobinage préassemblé 17 comprend une armature support 18 sur laquelle est enroulé un fil 19 en formant des spires.The preassembled winding 17 comprises a support frame 18 on which is wound a wire 19 by forming turns.
Le fil 19 comprend de préférence plusieurs brins 20 maintenus dans une enveloppe isolante 21. Pour une section de conduction donnée du fil, la circulation du courant est améliorée en utilisant plusieurs brins par rapport à un fil monobloc.The wire 19 preferably comprises several strands 20 held in an insulating envelope 21. For a given conduction section of the wire, the flow of current is improved by using several strands compared to a monobloc wire.
La seconde face 14 de l’enveloppe 12 comprend les rabats 22 déformables qui, lorsque le bobinage préassemblé 17 est engagé sur la dent 11, sont repoussés pour immobiliser le bobinage préassemblé 17 selon une direction axiale.The second face 14 of the casing 12 comprises the deformable flaps 22 which, when the preassembled winding 17 is engaged on the tooth 11, are pushed back to immobilize the preassembled winding 17 in an axial direction.
Les dents 11 sont disposées uniformément sur la culasse 10 comme visible sur la figure 2.The teeth 11 are arranged uniformly on the cylinder head 10 as visible in FIG. 2.
La culasse 10 est circulaire et comporte un évidement en son centre dimensionné pour accueillir le rotor 4.The cylinder head 10 is circular and has a recess in its center dimensioned to accommodate the rotor 4.
En fonctionnement, le champ magnétique généré par les spires de la dent 11 du stator 3a traverse les entrefers ENT et le rotor 4 dans sa partie discoïde et pénètre dans la dent statorique disposée en face sur le stator 3b.In operation, the magnetic field generated by the turns of the tooth 11 of the stator 3a crosses the air gaps ENT and the rotor 4 in its discoid part and penetrates into the stator tooth arranged opposite on the stator 3b.
Le champ magnétique est guidé par la culasse du stator 3b jusqu’à une dent adjacente puis traverse à nouveau les entrefers ENT et le rotor 4 dans sa partie discoïde, et pénètre dans une dent statorique disposée en face sur le stator 3a pour aller vers une dent statorique adjacente par l’intermédiaire de la culasse du stator 3a.The magnetic field is guided by the breech of the stator 3b to an adjacent tooth then crosses again the air gaps ENT and the rotor 4 in its discoid part, and enters a stator tooth placed opposite on the stator 3a to go towards a adjacent stator tooth via the cylinder head of stator 3a.
Les aiguilles 15 des dents statoriques 11 sont orientées dans le sens de parcours du champ magnétique, et la tôle des culasses 10 est enroulée dans le sens de parcours du champ magnétique.The needles 15 of the stator teeth 11 are oriented in the direction of travel of the magnetic field, and the sheet metal of the yokes 10 is wound in the direction of travel of the magnetic field.
Le bouclage des flux magnétiques est optimisé, réduisant ainsi les pertes magnétiques de la machine 1 et améliorant le rendement de la machine 1.The magnetic flux loopback is optimized, thus reducing the magnetic losses of machine 1 and improving the efficiency of machine 1.
La figure 4 illustre une vue partielle de la dent 11 comprenant les aiguilles 15 logées dans l’enveloppe 12 et une languette 16.FIG. 4 illustrates a partial view of tooth 11 comprising the needles 15 housed in the envelope 12 and a tongue 16.
Selon un deuxième mode de réalisation de la dent 11 illustré à la figure 5, le matériau conducteur comprend des tôles fines 23 empilées à l’intérieur de l’enveloppe 12 selon la direction radiale.According to a second embodiment of the tooth 11 illustrated in FIG. 5, the conductive material comprises thin sheets 23 stacked inside the envelope 12 in the radial direction.
L’épaisseur de la tôle fine 23 s’étend selon la direction radiale, la largeur de la tôle fine s’étend entre les première 13 et deuxième 14 faces et la longueur de la tôle s’étend selon une direction orthogonale à la direction radiale.The thickness of the thin sheet 23 extends in the radial direction, the width of the thin sheet extends between the first 13 and second 14 faces and the length of the sheet extends in a direction orthogonal to the radial direction .
La tôle fine 23 a par exemple une section rectangulaire.The thin sheet 23 has for example a rectangular section.
L’empilement des tôles fines 23 se fait par exemple selon une direction parallèle au côté de longueur différente à celle des deux autres côtés du triangle isocèle.The stack of thin sheets 23 is for example in a direction parallel to the side of length different from that of the other two sides of the isosceles triangle.
Les tôles fines 23 sont solidarisées entre elles par exemple par des cordons de soudure superficiels avant leur insertion dans l’enveloppe 12. Après insertion des tôles fines 23 dans l’enveloppe 12, les interstices entre les tôles fines et l’enveloppe sont remplis de colle par exemple une résine.The thin sheets 23 are joined together for example by surface weld beads before their insertion into the envelope 12. After insertion of the thin sheets 23 into the envelope 12, the interstices between the thin sheets and the envelope are filled with glue for example a resin.
L’épaisseur des tôles fines est de préférence inférieure à 0,35mm par exemple égale à 0,2mm. Le choix de cette épaisseur dépend de la fréquence d’utilisation de la machine tournante 1.The thickness of the thin sheets is preferably less than 0.35mm, for example equal to 0.2mm. The choice of this thickness depends on the frequency of use of the rotary machine 1.
La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation de la dent 11 fixée sur la culasse 10.FIG. 6 illustrates a third embodiment of the tooth 11 fixed on the cylinder head 10.
Cette dent 11 comprend un plot et des languettes 16.This tooth 11 comprises a stud and tongues 16.
Dans ce mode de réalisation, le plot est monobloc, le matériau conducteur étant réalisé par compactage d’une poudre ferreuse enrobée d’isolant électrique.In this embodiment, the stud is in one piece, the conductive material being produced by compacting a ferrous powder coated with electrical insulator.
Le plot comprend en outre des extensions latérales 24 s’étendant de part et d’autre de l’axe de symétrie (B) vers l’extérieur du plot et comprenant à chacune de leurs extrémités des évidements 25. Les extensions latérales 24 créent un isthme augmentant le couple développé par la machine électrique tournante 1.The stud further comprises lateral extensions 24 extending on either side of the axis of symmetry (B) towards the outside of the stud and comprising at each of their ends recesses 25. The lateral extensions 24 create a isthmus increasing the torque developed by the rotating electric machine 1.
Des agrafes 26 et 27 en acier élastique fixées sur la culasse 10 se logent dans les évidements 25 de manière à maintenir le plot contre la culasse 10.Clips 26 and 27 of elastic steel fixed to the cylinder head 10 are housed in the recesses 25 so as to hold the stud against the cylinder head 10.
Les rabats 22 emprisonnent les agrafes 26 et 27 et maintiennent le bobinage préassemblé 17 (non représenté) sur la surface périphérique de l’enveloppe 12, par soudage sur la culasse de leur extrémité. Plus précisément, les rabats 22, par l’intermédiaire des agrafes prenant appui sur le plot dans les évidements 25, assurent le placage, avec une certaine pression, du plot contre la culasse 10. Les rabats maintiennent les plots et les bobines dans ce troisième mode de réalisation.The flaps 22 trap the staples 26 and 27 and hold the preassembled winding 17 (not shown) on the peripheral surface of the casing 12, by welding on the cylinder head of their end. More specifically, the flaps 22, by means of the staples bearing on the stud in the recesses 25, ensure the plating, with a certain pressure, of the stud against the cylinder head 10. The flaps hold the studs and the coils in this third embodiment.
Les grains d’acier de la poudre ferreuse sont orientés magnétiquement dans le sens axial.The steel grains of the ferrous powder are magnetically oriented in the axial direction.
La segmentation fine des dents statoriques 11 montées sur la culasse 10 permet de lutter contre les pertes par courants de Foucault.The fine segmentation of the stator teeth 11 mounted on the cylinder head 10 makes it possible to combat losses by eddy currents.
L’invention n’est pas limitée à une réalisation sur une machine à flux axial à rotor central, les caractéristiques décrites pouvant être aisément transposées sur une machine à flux radial. Dans ce cas la 10 culasse statorique pourra être segmentée pour faciliter l’assemblage des dents et des bobinages statoriques.The invention is not limited to an embodiment on an axial flow machine with central rotor, the characteristics described can be easily transposed to a radial flow machine. In this case the 10 stator yoke may be segmented to facilitate the assembly of the teeth and the stator windings.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024132033A1 (en) * | 2022-12-19 | 2024-06-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electric machine having a stator and stranded conductor winding |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3122537A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-04 | Renault S.A.S | Stator for axial flux machine and method of manufacturing such a stator |
| FR3134257A1 (en) * | 2022-04-05 | 2023-10-06 | Renault S.A.S | Process for assembling the teeth of a stator to a casing |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1536542A1 (en) * | 2002-08-16 | 2005-06-01 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine |
| GB2482928A (en) | 2010-08-19 | 2012-02-22 | Oxford Yasa Motors Ltd | Over-moulding construction of an electric machine stator |
| US20140009022A1 (en) * | 2011-03-25 | 2014-01-09 | Amotech Co., Ltd. | Amorphous divided-core stator and axial-gap-type motor using same |
| FR3006124A1 (en) | 2013-05-23 | 2014-11-28 | Renault Sa | AXIAL FLUX ELECTRIC MACHINE ROTOR AND CORRESPONDING ELECTRIC MACHINE |
| DE102014203945A1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Stator element for constructing a stator assembly for an electrical machine, stator assembly and method for constructing a stator assembly |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006288012A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fujitsu General Ltd | Axial gap type motor |
| JPWO2007114079A1 (en) * | 2006-03-27 | 2009-08-13 | ダイキン工業株式会社 | Motor, motor manufacturing method and compressor |
| JP5034376B2 (en) * | 2006-08-29 | 2012-09-26 | ダイキン工業株式会社 | Magnetic core, armature, rotating electric machine and compressor |
| MX2011003295A (en) * | 2008-09-29 | 2011-07-29 | In Motion Technologies Pty Ltd | Winding insulation arrangement for axial flux machines. |
| FR2992494B1 (en) * | 2012-06-20 | 2015-08-07 | Valeo Equip Electr Moteur | MIXED COIL INSULATION AND ASSOCIATED ELECTRIC MACHINE ELEMENT |
| AT514709B1 (en) * | 2013-08-16 | 2015-06-15 | Johannes Kepler Universität Linz | Pancake motor |
| CN105762950A (en) * | 2016-03-10 | 2016-07-13 | 东南大学 | Axial magnetic field permanent magnetism motor and manufacturing method thereof |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1536542A1 (en) * | 2002-08-16 | 2005-06-01 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine |
| GB2482928A (en) | 2010-08-19 | 2012-02-22 | Oxford Yasa Motors Ltd | Over-moulding construction of an electric machine stator |
| US20140009022A1 (en) * | 2011-03-25 | 2014-01-09 | Amotech Co., Ltd. | Amorphous divided-core stator and axial-gap-type motor using same |
| FR3006124A1 (en) | 2013-05-23 | 2014-11-28 | Renault Sa | AXIAL FLUX ELECTRIC MACHINE ROTOR AND CORRESPONDING ELECTRIC MACHINE |
| DE102014203945A1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Stator element for constructing a stator assembly for an electrical machine, stator assembly and method for constructing a stator assembly |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024132033A1 (en) * | 2022-12-19 | 2024-06-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electric machine having a stator and stranded conductor winding |
Also Published As
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